Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ современного опыта календарного планирования и организации строительства в условиях крайнего севера 17
1.1. Характеристики ПКУ районов Крайнего Севера и их влияние на 17
строительное производство
1.2. Методы учета и оценки ПКФ при организации и планировании СМР 24
1.3. Анализ существующей методологии формирования и оптимизации строительных календарных планов в условиях Крайнего Севера . 4
Выводы по 1-й главе 56
Глава 2 Разработка многофакторной регрессионной модели расчета производительности смр в функции от ПКФ 58
2.1. Вербальное описание влияния основных ПКФ на систему строительного производства
2.2. Классификация методов оценки влияния ПКФ на строительное производство
2.3. Теоретические основы статистического исследования оценки влияния ПКФ на параметры строительного производства ^
2.4. Разработка регрессионной многофакторпой модели влияния ПКФ на производительность труда
2.4.1. Исследование комплексного влияния ПКФ па производительность каменных работ (II группа)
2.4.2. Исследование комплексного влияния ПКФ на производили тельность земляных работ (I группа)
2.4.3. Исследование комплексного влияния ПКФ на производительность монтажных работ (III группа)
2.4.4. Учет дополнительных ПКФ при установлении коэффициента снижения производительности труда
2.5. Влияние ПКФ на производительность строительной техники 103
2.6. Проверка адекватности мпогофакторной регрессионной модели влияния ПКФ на производительность СМР
Выводы по 2-І! главе 114
115 115
Глава З Формирование и расчет основных парамесров календарі 1ых планов с учетом влияния пк
3.1. Формирование системы расчетных параметров календарных планов с учетом влияния ПКФ
3.2. Разработка обобщающего алгоритма расчета комплексного влияния ПКФ на строительное производство
142
3.3. Разработка модели годовой динамики изменения интенсивности производства СМР на основе сплайн - аппроксимации
3.4. Совершенствование методик расчета основных организационно- временных параметров календарного плана 52 52
Выводы по 3-й главе 151
Глава 4 Формирование, расчет и оптимизация календарных планов с учетом условий крайнего севера
4.1. Системный подход и особенности формирования и расчета строительных календарных планов с учетом условий Крайнего Севера .
4.2. Методика формирования и расчета объектных календарных планов . 161
4.3. Методика формирования п расчета комплексных календарных планов
4.4. Методы оптимизации календарных планов с учетом влияния условий Крайнего Севера
Выводы по 4-й главе 206
208
Глава 5 Система моделей управления своевременностью строительства подверженному жесткому влиянию ПКФ
5.1. Модель статистического планирования несвоевременности выполнения СМР 208
5.2. Стоимостная оценка риска несвоевременности сдачи недвижимого объекта в эксплуатацию 215
5.3. Моделирование санкций, учитывающих риск несвоевременности выполнения работ на основе календарного планирования строительства объектов и их комплексов 224
5.4. Квалиметрическая модель экспертной оценки несвоевременности выполнения работ 231
5.5 Анализ аппроксимаций по статистическим моделям ущербов от не своевременности выполнения работ 245
Выводы по 5-й главе 252
Глава 6 Программно-методический инструментарий календарного планирования с учетом условий крайнего севера. экономическая эффективность разработанных методик, алгоритмов и программ
6.1. Общая организация программно-методического ннструменіария календарного планирования строительства с учетом условий Крайнего Севера
6.2. Адаптация системы Ms. Project к задачам моделирования детерминированных календарных планов с учетом влияния ПКФ.
6.3. Постановка методики стохастического моделирования в программе MP
6.4. Оценка экономической эффективности предлагаемых методик, алгоритмов и программ.
6.5. Экономическая эффективность по факту практического внедрения результатов исследования.
Выводы по 6-й главе
Заключение
Список литературы
- Методы учета и оценки ПКФ при организации и планировании СМР
- Исследование комплексного влияния ПКФ па производительность каменных работ (II группа)
- Разработка обобщающего алгоритма расчета комплексного влияния ПКФ на строительное производство
- Методика формирования и расчета объектных календарных планов
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Социально-экономическое развитие районов Крайнего Севера неразрывно связано с улучшением инфраструктуры, создаваемой в первую очередь за счет строительства. Основное требование, предъявляемое к современному строительному производству, - это повышение качества управления, которое во многом определяется уровнем разработки организационно-технологической документации, в частности, календарных планов строительства, регламентирующих организацию строительного процесса во времени и пространстве.
Анализ существующих подходов и методов формирования и оптимизации календарных планов показывает, что они недостаточно учитывают природно-климатические условия (ПКУ) строительства вообще и районов Крайнего Севера, в частности, а также обусловленные влиянием ПКУ социально-экономические, технологические, инфраструктурные и прочие условия. Это приводит к срывам запланированных сроков производства работ, нарушению их согласованности, нарастанию концентрации объемов работ и ресурсов к окончанию сроков строительства, что отрицательно сказывается на его важнейших технико-экономических показателях, особенно для строительства в условиях Крайнего Севера.
Главными факторами, определяющими эффективность строительства, являются цена и качество. Задача снижения стоимости строительной продукции должна решаться не за счет мнимой экономии на прямых затратах (в виде покупки «дешевых» материалов, либо использования «дешевой» рабочей силы), а за счет объективного снижения издержек путем оптимизации процесса планирования и организации строительства. Одна из особенностей северных регионов состоит в зависимости стоимости СМР от календарных сроков их производства, что создает оптимизационную основу при разработке всех видов календарных планов. Снижение себестоимости строительства должно достигаться за счет поиска и применения наиболее эффективной модели управления строительным производством, и именно этот путь является основным инструментом эффективного менеджмента.
7 В современных условиях конкурентного развития строительных организаций необходимо стратегическое и тактическое планирование посредством моделирования на всех уровнях и этапах деятельности, причем не в «традиционной» для нас манере - «написали и забыли», из-за невозможности претворения планов в жизнь, а разработке таких планов, которые учитывают все возможные риски (в том числе вызванные влиянием ПКУ) и помогают определить оптимум по отношению цена/качество (затраченные ресурсы/эффект).
Всесторонний анализ проблем, связанных с постановкой задач календарного планирования строительства, учитывающего влияние суровых ПКУ Край-пего Севера, показал нерешенность следующих актуальных вопросов.
Прекращено совершенствование организационно-технических нормативов строительного производства, ориентированных на более адекватный учет ПКФ Крайнего Севера.
В регионах Крайнего Севера возникло существенное противоречие между формальным переходом строительства к рыночным отношениям и методической неподготовленностью его организационно-экономической базы.
Имеются огромные латентные (скрытые) убытки, возникающие от недоучета объективно имеющих место быть дополнительных затрат, связанных с влиянием ПКФ Крайнего Севера, и от недоучета различного рода оптимизационных эффектов, обнаруживаемых посредством создания рациональной методологии календарного планирования строительства.
Цель работы состоит в разработке новых и усовершенствовании существующих теоретических и методологических основ календарного планирования строительства, учитывающих суровые ПКУ Крайнего Севера и переход организации строительства к современных рыночным условиям хозяйствования.
Связь диссертации с тематикой научно-исследовательских работ. Работы по отдельным разделам диссертации выполнялись по планам научно-исследовательских работ Якутского государственного университета, республиканской научно-технической программы "Проблемы строительного комплекса Якутии'1, заказанной Государственным комитетом Республики Саха (Якутия)
8 но высшей школе и технической политике, по планам НИОКР Министерства строительства и архитектуры Республики Саха(Якутия) и Министерства жилищно-коммунального хозяйства и энергетики РС(Я), по планам территориальных л региональных хоздоговорных программ НИОКР, а также по планам Америко-Российского центра при университете Аляски г.Анкоридж (США), В 2001-2002 гг. соискателем в составе исполнителей от С-Петсрбургского государственного архитектурно-строительного университета (С-ПбГАСУ) выполнена тема НИР «Разработка теоретических основ конкордании календарных планов и их оптимизация при управлении проектами» в соответствии с программой - «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям пауки и техники; подпрограмма -Архитектура и строительство; раздел -Информационные технологии в строительстве ...».
Предметом настоящего исследования является календарное планирование строительства.
Объектом исследования является теория и методология календарного планирования строительства ориентированные на всесторонний учет природно-климатических и обусловленных ими условий Крайнего Севера.
В соответствии с поставленной целью, предметом и объектом исследования в диссертации сформулированы и решены следующие задачи:
Проанализированы существующие подходы и парадигмы календарного планирования строительства для условий Крайнего Севера.
На основании проведенных натурных экспериментов исследованы зависимости производительности СМР в функции от параметров ПКФ и разработана многофакторная регрессионная модель влияния ПКФ па интенсивность строительного производства.
Усовершенствованы теоретические основы формирования и расчета основных параметров календарных планов с учетом влияния ПКФ на основе современных научно-практических знаний.
Разработаны методики формирования, расчета и оптимизации календарных планов строительства с учетом условий Крайнего Севера.
Создана система моделей организации управления своевременностью строительства, подверженному жесткому влиянию природно-климатических факторов.
Разработан программно-методический инструментарий календарного планирования и организации строительства с учетом условий Крайнего Севера. Произведена экономическая оценка эффективности использования предложенной методологии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены универсальные количественные закономерности в форме уникальных уравнений множественной регрессии по комплексному влиянию основных ПКФ (температуры, ветра, снега, тумана и дождя) на интенсивность труда людей и техники, учитывающих, в частности, синерге-тический эффект от ветра в сочетании с низкой температурой воздуха.
разработана методика рационального информационного преобразования, комплексно оценивающего влияние ПКФ на интенсивность строительного производства и метод расчета временных параметров календарного плана на основе сплайн-функции изменения интенсивности СМР;
определены основные закономерности учета влияния природно-климатических факторов при формировании, расчете и оптимизации объектных и комплексных календарных планов различных разновидностей организации работ;
разработаны новые технико-экономические показатели оценки качества организации работ с учетом специфики северных природно-климатических условий и усовершенствована методика сравнения вариантов организации работ;
создан методический комплекс экономико-математических моделей по управлению своевременностью строительства в суровых условиях Край-пего Севера;
10 разработай комплекс программно-методических средств, ориентированных па оптимальное календарное планирование строительства в районах Крайнего Севера. Обобщенно, степень новизны результатов исследования состоит в обосновании принципиально новых решений, комплекс которых составляет современную методологию календарного планирования, основанную на применении интегрированного статистического подхода к количественной оценке влияния ГЖФ иа интенсивность производства СМР, построению новых оптимизационных методов календарного планирования и во всестороннем учете риска несвоевременной реализации КП с решением проблемы на основе хеджирования и страхования
Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций определяется строгостью используемых научных методов при разработке моделей, алгоритмов и программ формирования, расчета и оптимизации календарных планов строительства. Достоверность теоретических моделей подтверждается примерами из практики строительства объектов в суровых условиях Крайнего Севера, результатами специальных экспериментов, сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Научно-практическая разработка данного предмета и объекта исследования является преемственной, поскольку она базируется на трудах отечественных ученых и ученых из стран СНГ: Л.С.Андреева, В.А.Афанасьева, С.А.Баркалова, С.А. Болотина, Б.И. Березовского, Н.В.Варламова, В.М.Васильева, В.З.Величкииа, В.И.Воропаева, А.А.Гусакова, В.И.Рыбальско-го, В.П.Хпбухипа, Т.П.Цая, А.К.ШреЙбера и др., а также на трудах зарубежных специалистов: Х.Ахыоджа, С.М.Джонсона, Т.Саати и др., решающих задачи календарного планирования строительства и задачи по учету влияния природно-климатических факторов.
Исследования данного предмета и объекта носят комплексный характер, и включают в себя разработки следующих научных теорий:
теории поточного строительства [9,12,14,16,28,69,70,73,79,84,103 и др];
теории регрессионно-корреляционного анализа [29,66,71,117,188,234J;
теории вероятности [92,173,176,266,270,273,275,282 и др.];
теории принятия решений [11,63,64,108,109,123,248,250,252 и др.];
теории организационно-технологической надежности [98,99,157,204,233, 240,257,275];
теории финансового анализа и управления капиталом [39,41,119,150, 170,209,249,278 и др.];
теории измерений и статистического анализа [33,71,91,92,111,114,236, 257 ц др.].
Практическим ценность и внедрение результатов исследования. Значимость результатов для теории и методологии календарного планирования заключается в том, что разработаны и обоснованы теоретические, алгоритмические и программно-методические основы учета ПКФ при планировании строительных работ, создан математический аппарат для исследования влияния ПКФ на технико-экономические показатели строительства, разработаны прикладные методы статистического моделирования, позволяющие исследовать новые закономерности влияния ПКФ па систему строительного производства.
Значимость результатов для практики заключается в разработке методов прогнозирования и планирования влияния ПКФ на систему строительного производства, установлении наиболее оптимальных сроков производства работ для различных вариантов календарных планов, разработке практических рекомендаций по учету ПКФ при формировании календарных планов строительства, обеспечивающих достижение экономической эффективности.
Внедрение результатов в практику осуществлено посредством их включения в отчеты по республиканской научно-технической программе "Проблемы строительного комплекса Якутии", заказанной Государственным комитетом респ. Саха (Якутия) по высшей школе и технической политике, в отчеты по НИР, выполненной в С-Пб ГАСУ «Разработка теоретических основ конкор-дации календарных планов и их оптимизация при управлении проектами» в соответствии с программой - «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники; подпрограмма - Архитектура и строительство; раздел - Информационные технологии в строительстве ...». Разрабо-
12 танныс алгоритмы и программы формирования, расчета и оптимизации календарных планов внедрены в практику строительства в ряде строительных организаций: ОАО «Якутский домостоитсльный комбинат», ОАО «Якутпромст-рой», ОАО «Востоктехмонтаж», ГУ «Дирекция по реконструкции и строительству объектов ЖКХ и Э ?С(Я)», ГУП «Жилищно-коммунальное хозяйство РС(Я)» и ГУП «Республиканский Центр Энергоресурсосбережепия» при Министерстве жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Республики Са-ха(Якутпя), ООО ПТБ «Монолит-Север», 000 «Консоль» и др. при разработке календарных планов строительства, реконструкции и ремонта отдельных объектов и комплексов. В результате внедрения получен суммарный абсолютный экономический эффект в размере 18258 тыс,руб., относительно сметной стоимости эффект составил 3,44 % (см. приложение №1),
Результаты исследования использованы при разработке Республиканской целевой программы «Реформирование и развитие жилищно-коммунального комплекса Республики Саха(Якутия) на 2002-2006гг.» и программы «Энергоресурсосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве Республики Са-ха(Якутия) на 2003 - 2006гг и на период до 2010г.», в части формирования календарных планов строительства, ремонта и реконструкции объектов жилищно-коммунального хозяйства Республики Саха(Якутия).
Разработанные методики, модели, алгоритмы и программы включены в состав учебных курсов и дисциплин Якутского Государственного университета, таких как: «Организация, планирование и управление строительного производства », «Особенности управления строительством в условиях Крайнего Севера», «Менеджмент в строительстве», «Маркетинг в строительстве», а также в учебные курсы Якутского филиала «Московской Академии предпринимательства при Правительстве г.Москвы» и Якутского филиала «Российской экономической Академии им. Г.В.Плеханова».
Апробации. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на следующих публичных мероприятиях: международном симпозиуме "Современное управление проектами" в г. Сан кг-Петербурге (сентябрь, 1995г.); XXXVI научно-технической конференции Дальневосточного
13 государственного технического университета в г. Владивостоке (ноябрь, 1995г.); международной конференции "Знание - на службу нуждам Севера" Академии северного форума в г. Якутске (июнь, 1996г.); международном симпозиуме "Современное управление проектами" в г. Москве (май, 1997г.); 51-60 научных конференциях профессоров, преподавателей, научных работников и аспирантов С-ПбГАСУ в г. Санкт-Петербурге (ежегодно в феврале 1994-2003 гг.); IX-XI научно-практических конференциях молодых ученых и аспирантов в г. Якутске (ежегодно в 1994-96 гг.); 33-40 научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Якутского государственного университета в г.Якутске (ежегодно в 1994-2001 гг.); международной строительной выставке «BAT1R-2002» в г.Ницце, Франция (март 2002г); научно-практических форумах Американо-Российского центра Университета Аляски в г.Анкоридже, США (май в 2002 - 2003гг); 2-й межрегиональной научно-практической конференции «Инвестиционный потенциал Республики Са-ха(Якутия)» в г.Якутске (июнь 2003г); выездных расширенных коллегиях Министерства жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Республики Са-ха(Якутия) (март, август 2003г, 2004г.,2005г.); межрегиональном научно-техническом семинаре «Энергетика северо-востока: состояние, проблемы и перспективы развития в г. Якутске (декабрь 2003 г.); международной строительной выставке «BAT1R-2004» в г.Вене, Австрия (февраль 2004г); Ш-й международной научно-практической конференции «Оценочные технологии в экономических процессах» ИНЖЭКОН в Санкт-Петербурге (март 2004 г.); республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительного и жилищно-коммунального комплекса Республики Са-ха(Якутия)» в г. Якутске (апрель 2004г); международной конференции «Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования» в г.Омске (ноябрь 2004г).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 37 работах общим объемом 964 страницы, 17 работ написаны совместно с другими авторами. Шесть публикаций соответствуют перечню ведущих научных жур-
14 налов и издании, рекомендованных ВАК России для опубликования основных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора паук.
Личное участие автора в получении научных результатов. Данная научно-исследовательская работа является результатом многолетних экспериментальных и теоретических исследований (с 1994 по 2005 гг.), выполненных лично автором на основе собранного фактического материала и опыта организации строительного производства, который он приобрел в процессе практической работы. Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем:
определены приоритетные задачи исследования календарного планирования строительства объектов в условиях Крайнего Севера на основе обобщения и анализа опыта строительства в экстремальных ПКУ;
выявлены основные ПКФ, оказывающие существенное неблагоприятное воздействие на систему строительного производства и установлены закономерности их влияния на технико-экономические показатели;
на основе экспериментально-исследовательских работ установлены регрессионно-корреляционные зависимости влияния основных ПКФ на производительность труда и интенсивность выполнения СМР и разработана методика количественной оценки комплексного влияния ПКФ на систему строительного производства;
выявлены организационные факторы обусловленные влиянием северных природно-климатических условий, приводящие к возникновению дополнительных затрат и предложена методика их оценка при калькулировании себестоимости производства строительных работ;
определены наиболее важные критерии оценки вариантов календарных планов, установлены взаимозависимости влияния факторов (природно-климатических, организационных, технологических) на эти критерии и разработаны методы многокритериальной оптимизации календарных планов строительства применительно к условиям Крайнего Севера;
разработаны алгоритмы [і компьютерные пакеты программ на платформе электронных таблиц Ms Excel и системы управления проектами Ms Project
15 по формированию, расчету и оптимизации календарных планов строительства с учетом условий Крайнего Севера и проведена оценка их экономической эффективности в производственных условиях.
Структура диссертация. Диссертация содержит 6 глав и отдельный том приложений. Общий учитываемый объем основного текста диссертации включает 324 страницы, 92 рисунка, 34 таблицы, список используемой литературы включает 291 наименований, список работ автора состоит из 37 наименований. На защиту выносятся:
методика оценки комплексного влияния ПКФ на интенсивность производства СМР;
система расчетных параметров КП применительно к условиям Крайнего Севера и методов их определения, адаптированных к реализации в программах управления проектами;
алгоритмы и методы формирования, расчета и оптимизации объектных и комплексных КП различных разновидностей организации работ с учетом условий Крайнего Севера;
состав критериев (минимизации дополнительных ресурсов рабочего времени, экономичности и рационального использования благоприятных периодов года) и методика их учета при сравнении вариантов организации работ;
система моделей управления своевременностью строительства, подверженного жесткому влиянию ПКФ;
программно-информационный комплекс, позволяющий в автоматизированном режиме разрабатывать допустимые и оптимальные детерминированные, а также стохастические КП строительства с учетом суровых условий Крайнего Севера, включающий авторские разработки;
результаты внедрения разработанных методик, алгоритмов и программ в практику проектирования организации строительства объектов и их комплексов.
Ниже представлена структурная схема выполнения научных исследований.
Разработка новых и усовершенствование существующих теоретических и методологических основ календарного планирования строительства, учитывающих суровые ПКУ Крайнего Севера и переход организации строительства к современных рыночным условиям хозяйствования.
методологические разработки
программно-информационные модели
теоретические разработки
Методика функционально-регрессионного расчета ТЭП в зависимости от ПКФ
Методика рационального информационного преобразования, комплексно оценивающего влияние ПКФ на интенсивность строительного производства
Методика формирования и расчета параметровс учетом влияния ПКФ
Методика комбинаторной оптимизации по критерию минимума себестоимости работ
Методика оптимизации на основе метода наискорейшего спуска и динамического поиска оптимального календарного начала комплекса работ.
Методика неопределенных ресурсных коэффициентов
Календарные планы на основе нормативно-детерминированных оценок в составе ПОС и ППР
Календарные планы на
основе оптимальных
решений
в составе ПОР
Исследована применимость регрессионно-корреляционной теории для исследования влияния ПКФ на производительность СМР
Исследованы теоретические основы сплайн-интерполирования для описания динамики изменения интенсивности СМР
Усовершенствована теория календарного планирования в части учета ПКФ при формировании и расчете параметров
Усовершенствована теория комбинаторной оптимизации вчасти введения понятия виртуального композиционного календарного плана.
Развита теория несовместных систем топовременныхи ресурсных ограничений при учете риска несвоевременного выполнения работ.
Методика статистического определения ущерба от несвоевременного окончания строительства
Методика распределения общего ущерба от несвоевременного окончания строительства между исполнителями отдельных работ (субподрядчиками).
Методика определения среднего индекса несвоевременного выполнения работе использованикм метода стохастической квалиметри
Календарные планы на основе стохастических
оценок в процессе исполнения
Усовершенствованы теоретические основы квал и метрического подхода к оценке несвоевременности выполнения работ на основе экспертных лингвистических переменных.
Всесторонне исследован экспоненциальный генератор случайных продолжительностей
Выявлены іл аналитически описаны теоретические аппроксимирующие зависимости ущерба от задержки строительства на основе эмпирически определяемых коэффициентов.
Методы учета и оценки ПКФ при организации и планировании СМР
Климатический подрайон ЇА - территория, охватывающая большую часть Республики Саха(Якутия) и Магаданской области (без побережий) с суровой длительной зимой и коротким теплым летом. Районы Якутии имеют континентальный климат. Зима отличается низкими отрицательными температурами (в январе средняя температура ниже -38"С) и относительной безветренностью. Наиболее низкая температура (максимально до -72"С) устанавливается в зоне "полюса холода" в Верхоянской впадине и Оймяконской котловине. Средняя температура января в этих районах достигает -50"С. Продолжительность периода с отрицательной температурой составляет от 180 до 240 дней в году. Летом наблюдаются сравнительно высокие среднемесячные температуры (в июле от +16 до +24). В дневное время возможны высокие положительные температуры, с резким понижением ночью. Ветры довольно редкие и слабые, например, в Верхоянске среднегодовая скорость ветра - 1,7 м/сек, в Якутске - 2,4 м/сек. Относительная влажность воздуха находится в пределах 40-50 %. В зимний период наблюдается большое число дней с туманами. Вечномерзлые грунты распространены на всей территории.
Климатический подрайон 1Б - арктические побережья, острова Северного Ледовитого океана и побережья Берингова и Охотского морей. Основная черта климата - возрастающая копти нентальность с запада на восток. Для этих районов характерны продолжительная зима (до 8-Ю месяцев) с низкими температурами наружного воздуха и сильными ветрами, короткое холодное лето с частыми моросящими дождями, длительная полярная ночь (зависит от широты и достигает 4 - 4,5 месяцев), наличие вечномерзлых фунтов на большей части территории. Среднегодовая скорость ветра составляет 5-8 м/сек., а в отдельных пунктах превышает 8 м/с. На формирование климата влияют воздушные массы, вторгающиеся с холодных морей Северного Ледовитого океана; характерно муссонное направление ветров, а также циклоны, вызывающие большие перепады температуры и давления. Циклоны сопровождаются на суше выпадением осадков и метелями, на море - штормами. В зимние месяцы метели (сильные ветры со снегом) продолжаются 20-25 дней и вызывают снегозаносы сооружений и территорий. В местах, удаленных от побережья, метели бывают реже. Среднемесячная температура воздуха в январе ниже -28, в июле - от 0 до + 14С. Относительная влажность высокая и находится в пределах 50-70 %.
Климатический подрайон ІГ- прибрежные зоны Магаданской области, Сахалина, Приморья, Камчатки, а также побережья Баренцева и Карского морей. Данные территории характеризуются более «мягким» влажным климатом.
В зимний период температура опускается до -26 "С, при очень ЕШСОКОЙ влажности воздуха - до 90% и сильных ветрах. Лето короткое прохладное. Вечно-мерзлые грунты характеризуются островным распространением.
Подрайоны IA, ІБ и большая часть нодрайоЕЕа ІГ имеют наиболее суровые природно-климатические условия. В таблице I.I. приводятся климатическая характеристика подзон и подрайонов северной климатической зоны по данным [221].
Деление территории по общим климатическим признакам весьма условно и может учитываться при рассмотрении общих вопросов организации строительства. При решении конкретных организационно-технических вопросов данные о ПКУ должны быть детализированы в зависимости от места строительства.
ПКУ оказывают существенное влияние на строительное производство и определяют принципы организации и производства СМР, их эффективность. Ниже рассмотрены основные ПКУ Крайнего Севера.
Длительный холодный период года (с отрицательной температурой наружного воздуха) оказывает отрицательное влияние на интенсивность строительства и обуславливает применение специфичных технологических решений. В результате снижается производительность труда рабочих и работы машин, возникают простои в их работе, требуются дополнительные затраты труда и ресурсы, возникает необходимость сооружения тепляков, усложняется технология производства работ, корректируются сроки выполнения работ и т.п. [30,31,160,179,203]. В зимний период при температурах ниже -28С образуются туманы, которые понижают видимость на рабочем месте, что приводит к нарушениям координации в производственном процессе. В целом это приводит к значительному, по сравнению со строительством в нормализованных ПКУ, увеличению продолжительности и стоимости строительства.
Наличие вечномерзлых грунтов определяет выбор конструктивных и организационно-технологических решений по устройству нулевого цикла зданий [32,160,172]. Так, например, при формировании календарных планов строительства зданий со свайным фундаментом необходимо предусматривать технологические перерывы на вмерзание свай в вечномерзлые грунты основания. Продолжительность технологических перерывов зависит от характеристики грунтов и может быть весьма большой (порядка шести месяцев). При этом нарушается ритм работы бригад и обслуживающих строительство контрагентов, возникают простои фронтов работ и ресурсов.
Исследование комплексного влияния ПКФ па производительность каменных работ (II группа)
Для определения времени на обогрев рабочих использованы помесячные таблицы справочника "Климат СССР" [220] и постановления местных органов власти. В данном случае постановление Провиден-ского исполкома народных депутатов о предоставлении 10 мин па обогрев рабочих через каждый час работы при температуре от -21 до -34С и па 15 мин при температуре от -34 до -49С. Время вынужденного простоя из-за плохой видимости (менее 20м) определено па основании таблицы повторяемости видимости, с коэффициентом к табличным данным, равным 0,3. Плохая видимость объясняется наличием туманов и дымки, при которой затруднена или невозможна работа механизмов. Число дней на снегоочистку принято по числу дней с метелями на основании справочника "Климат СССР" и из условия средней продолжительности каждой снегоочистки в течение Зч на каждые 11ч метели. При определении числа нерабочих дней по данным рассматриваемой таблицы-расчета условия, снижающие производительность труда, которые учитываются поправочными коэффициентами ЕНиР [112], должны применяться дополнительно.
В качестве замечаний к приведенной выше методике можно отнести следующие: неточно допущение, что продолжительность пурги составляет 3 дня, так как в зависимости от района строительства и месяца она различна; неодинаково число дней с пургой, а следовательно и время, необходимое для ликвидации снегозаносов.
Результаты проведенных в НИИОУС при МИСИ им. В.В. Куйбышева (Л.И. Лаврецкий, Л.П. Маркизов, К.Г. Романова, Т.Н. Цай и др.) исследований показывают, что результативность труда при выполнении СМР в условиях Крайнего Севера снижается из-за целодневных потерь рабочего времени; потерь времени на обогрев рабочих; потерь времени, связанных с выполнением дополнительных работ, а также из-за влияния сильного ветра и повышения заболеваемости рабочих в зимний период [240], Коэффициент результативности труда определяется по формуле: КР=КИ+К Ил+Ко+Ке+К,, (1.7) где К„ - нормативный поправочный коэффициент, определяемый по общей части ЕНиР; Кпр - коэффициент, учитывающий целодневные потери рабочего времени в месяце но метеоусловиям: гдеПц- число дней в месяце с целодневными простоями ПО метеоусловиям, рассчитывается на основании справочника по климатологии; /„ - число дней в месяце; Ков - коэффициент, учитывающий потери рабочего времени на обогрев: "об -Ч где Пов - потери рабочего времени на обогрев в течение месяца: ПоГі = 0,І7П, + 0,ЗЗЛ2 , где /7/ - число дней в месяце с температурой, когда необходим обогрев рабочих 10 минут в каждый час; П2 - число дней в месяце, когда необходим обогрев рабочих 20 мин. в каждый час; Кд - коэффициент, учитывающий затраты труда на выполнение дополнительных работ (обогрев материалов, устройство ограждений от ветра и т.п.), принят как 20% средней величины удорожания работ; Кв- коэффициент, учитывающий влияние ветра определенной силы; К, - коэффициент, учитывающий повышение заболеваемости рабочих в зимнее время.
В рассмотренной формуле вызывает сомнение правильность определения величины увеличения затрат труда, связанных с дополнительными работами. По мнению автора, трудозатраты на выполнение дополнительных работ должны определяться на основании предположительных объемов работ.
Оригинальная методика учета влияния ПКФ на продолжительность выполнения строительных работ разработана на кафедре организации строитель 40 ного производства Новосибирской государственной академии строительства под руководством А.П. Ручьева [203]. Суть данной методики заключается в приведении календарной продолжительности года (квартала, месяца) к нормализованной, учитывающей непосредственное время работы трудовых ресурсов в соответствующем календарном периоде за вычетом дней вынужденного простоя из-за неблагоприятных метеорологических условий и с учетом снижения производительности труда в зимнее время. Нормализованная продолжительность определяется по формуле: где // - календарная продол жител ьность соответствующего месяца, дн; t„p - целодневные простои, вызванные неблагоприятным воздействием ПКФ; К„ - нормативный поправочный коэффициент (принимается по общей части ЕНиР); п - число месяцев. Данная методика направлена па совершенствование практической реализации учета влияния ПКФ на строительное производство.
Для расчета продол жител ьности выполнения отдельных видов СМР с учетом рассмотренных выше корректирующих коэффициентов, которые зафиксированы по календарным месяцам, группам работ и географическому месту применяются математические методы.
Разработка обобщающего алгоритма расчета комплексного влияния ПКФ на строительное производство
Проанализированы существующие подходы и парадигмы календарного планирования и организации строительства в условиях Крайнего Севера.
2. На основании натурных экспериментов исследованы зависимости производительности основных видов СМР в функции от ПКФ и разработана имитирующая многофакторная регрессионная модель.
3. Усовершенствованы теоретические основы формирования и расчета основных параметров календарных планов с учетом влияния ПКФ при помощи современных научно-практических знаний.
4. Разработаны методики формирования, расчета и оптимизации различных разновидностей объектных и комплексных календарных планов строительства с учетом ПКУ Крайнего Севера.
5. Создана система организационно-экономических моделей управления своевременностью строительства, подверженному жесткому влиянию ПКФ, с целью минимизации финансовых потерь основными участниками строительного процесса.
6. Разработан программно-методический инструментарий календарного планирования и организации строительства с учетом условий Крайнего Севера. Произведена экономическая оценка эффективности использования предложенной методологии. ПКУ Крайнего Севера обусловливают появление ПКФ, которые оказывают существенное влияние па систему строительного производства. Районы Крайнего Севера характеризуются наличием различной совокупности ПКФ. Например, для арктических районов одним из наиболее существенных факторов будет влажность в сочетании с отрицательной температурой, а также преобладание сильных ветров и таких агрессивных ПКФ как метель и пурга. На основе эмпирических наблюдений применительно к условиям центральной части Якутии автором выявлены следующие характерные ПКФ и проанализированы причины их существенного влияния на параметры строительного производства.
Отрицательная температура наружного воздуха - фактор, оказывающий наибольшее неблагоприятное влияние. Результаты наблюдений показывают, что снижение производительности труда и потерь ресурсов рабочего времени при низкой отрицательной температуре наружного воздуха происходит вследствие следующих причин: снижения общих темпов производства работ из-за скованности движений рабочих и усложнений в технологии; микроперерывов в процессе работы па обогрев, например, периодическое обогревание лица, рук; специально устраиваемых перерывов на обогрев рабочих; выполнения дополнительных работ в пределах рабочих мест, например, очистка рабочего места, материалов, конструкций от наледей; борьба с примерзанием; утепление технологического оборудования и т.п.; субъективных потерь времени, например, поиск инструментов, оставленных на месте обогрева и т.п.; косвенных причин, например, задержки поставок, поломки техники и т.п.
Следует отдельно остановиться на снижении производительности труда вследствие затрат времени на обогрев рабочих. В норме времени на выполнение любой СМР заложен определенный процент затрат времени на отдых и личные надобности. Например, при производстве каменной кладки норматив равен 12% к нормируемым затратам времени [181], что составляет 0,85 чел-ч в смену. Практика доказывает, что при отрицательной температуре воздуха время, отведенное на отдых, частично используется с целью обогрева. Как указывает В.Н. Семибратов [210], в процессе работы возникает множество микропауз, которые также используются на отдых и обогрев рабочими. Таким образом, представлять дополнительные перерывы рабочим на обогрев необходимо в особых случаях: при сильном ветре в сочетании с низкой температурой, при работе в перчатках и т.п.
Ветер в сочетании с низкой температурой воздуха (жесткость погоды) оказывает специфичное влияние на производительность труда, которое состоит в резком усилении неблагоприятного воздействия при умеренном и сильном ветре (см. главу I, п.1.2.). На основании натурных наблюдений можно констатировать, что снижение производительности труда и потери ресурсов рабочего времени при наличии ветра определенной силы происходит в результате: снижения темпов работы, например, вследствие замедленности движений, стремлении рабочих находится спиной к направлению действия ветра, что замедляет трудовой процесс и т.п.; дополнительных перерывов на обогрев рабочих; дополнительных потерь времени, которые связаны с быстрым охлаждением материалов, конструкций и т.п. дополнительных затрат времени на устройство ветрозащитных сооружений в процессе оперативной работы.
При осадках в виде снега и наличии снега на рабочем месте снижение производительности труда и потери ресурсов рабочего времени происходит вследствие следующих причин: потерь времени, которые связаны с необходимостью периодической очистки рабочего места, материалов, конструкций от снега, а также очистки проходов от утрамбованного снега; затрат рабочего времени па устройство снегозащитных сооружений в процессе оперативной работы; уменьшения видимости при наличии осадков в виде снега; потерь времени субъективного характера, например, поиски засыпанного снегом инструмента и т.п. Туман относится к ПКФ, оказывающим большей частью пассивное влияние на производительность труда. Однако не учитывать этот фактор представляется неверным. Наблюдения показывают, что при наличии тумана умеренной плотности выработка рабочего в среднем падает па 3,2 % . К причинам снижения производительности труда вследствие наличия на рабочем месте тумана относятся; пониженная видимость па рабочем месте; нарушения в координации участников производственного процесса, вызванные плохой видимостью; снижение мотивации рабочих вследствие влияния психологического гнета. Психологический аспект снижения производительности труда играет весьма существенную роль и требует проведения специальных исследований. Замече но, что погода в значительной мере формирует настроение человека. Так, при солнечной погоде ощущается подъем энергии, повышается мотивация челове ка к работе, что благоприятно отражается на процессе выполнения работ; «се рая» погода (аналогично наступающая при тумане), наоборот, способствует снижению мотивационного климата-человек испытывают своеобразный пси хологический гнет.
Методика формирования и расчета объектных календарных планов
Процесс формирования объектных календарных планов (ОКП) с учетом условий Крайнего Севера можно разбить па несколько последовательно выполняемых этапов (см. рис. 4.5).
На первом этапе осуществляется сбор, обработка и анализ исходных дан-пых, которые определяют соответствие целей и задач планирования, а их состав влияет на выбор метода формирования ОКП. К основным исходным данным относятся следующие: состав видов СМР; число частных фронтов работ; нормализованные величины ресурсов рабочего времени; нормализованные стоимости видов СМР. Также к исходным данным относятся ограничения, которые обусловлены требованиями, предъявляемыми к строительству, без учета
ПКУ. Например, директивные сроки строительства, организационно-технологические требования и ограничения по ресурсам.
Затем должны быть приняты решения по степени детализации и оценки достоверности параметров. Степень детализации зависит от уровня планирования и требований к точности решений, а достоверность отражает степень объективности, основанную, в частности, на вероятностях свершения событий.
Формирование и расчет вариантов ОКП в нормализованном масштабе производится по известным методикам [12,14,16,20,25,70,85,166,186,240,243 и др]. Как показывает опыт проектирования ПОС и ППР, чем больше рассматривается альтернативных вариантов организации работ, тем больше может быть получено эффективных решений для различных условий строительства.
Переформирование и пересчет ОКП из нормализованного в реальный масштаб осуществляется путем введения ограничений, обусловленных влиянием ПКФ и «привязки» сроков выполнения работ к календарным периодам. Далее будут рассмотрены методы формирования ОКП в реальном масштабе.
Следующим этапом является введение процедуры параотпимизации. Ее задача состоит в формировании респъпых вариантов ОКП по основным методам организации работ (ОР) и в их оценке по принятой системе критериев. Критериальный выбор наилучшего варианта производится либо по расчетному, либо по экспертному методам в соответствии с общепринятыми методиками, изложенным в работах [11,41,64,109,123,248 и др.]. Вариант, который наиболее полно удовлетворяет предъявляемым требованиям, следует считать базовым.
На следующем этапе формирования ОКП непосредственно осуществляется оптимизация параметров по какому-либо наиболее важному критерию. Как правило, такой критерий должен определяться стоимостным показателем. При этом приоритет должен быть отдан тем методам, которые при реализации оптимизационного решения не предполагают привлечения дополнительных ресурсов, то есть удовлетворяют бюджетным ограничениям инвестиционного проекта. Если в результате оптимизации цель не достигнута (оптимизируемый
параметр не улучшен), то рекомендуется повторить оптимизацию, пересмотрев используемые методы, либо критерии.
На заключительном этапе формируется окончательный вид базового оптимального детерминированного варианта ОКП. При формировании ОКТЛ необходимо стремиться к использованию обоснованных параметров, что повысит качество принимаемых решений, например, использование нормативных величин параметров, достоверность которых обосновывается научными методами. Использование необоснованных показателей существенно снижает жизнеспособность плана, тем самым, уменьшая его «коэффициент полезного действия». Детерминированный КП должен служить эталоном, к которому надо стремиться, давать четкую картину отображаемых процессов, по на стадии реализации он должен стать основой для формирования стохастических вариантов, то есть обладать гибкостью для внесения и корректировки изменений.
Рассмотрим предлагаемую методику формирования и расчета ОКП с учетом ПКУ, используя процедуру перехода параметров из нормализованного в реальный масштаб.
При формировании реального ОКП его структура практически не может быть ритмичной (возникают простои либо ресурсов, либо фронтов работ). В случае, когда простои ресурсов несут значительные финансовые издержки (см. главу З, П.З.4.), а простои фронтов не приводят к ощутимым экономическим потерям, то в качестве приоритетного принципа при формировании ОКП выступает требование непрерывности использования ресурсов.
Расчет ОКП методом непрерывного использования ресурсов в нормализованном масштабе состоит в определении периодов развертывания специализированных видов работ и расчете остальных временных параметров согласно методикам поточной организации работ [9,12,85,87,154,165]. Однако для учета ПКФ применение известных методик требует совершенствования. Дело в том, что периоды развертывания последующих (І+ !) специализированных видов работ в реальном масштабе Т,,і определяются путем привязки нормализован ных величин к календарному времени, которые довольно сложным образом влияют на реальные продолжительности работ / .
Из теории поточной организации работ следует, что общая продолжительность Т реального ОКП будет определяться суммой реальных периодов развертывания специализированных видов работ (начиная со второго) и ресурса времени последнего вида работы также пересчитанного в реальный мае к к"" (4-2) где / „,j - реальные продолжительности работ последнего вида т; п- общее число частных фронтов работ.
Очевидно, что при расчетах по формулам (4.1., 4.2.) пересчету подлежат нормализованные ресурсы рабочего времени каждого вида работ на каждом фронтальном комплексе в реальный масштаб. В параграфе 3.4 (см. формулы 3.25 и 3.27), выведены выражения, связывающие реальные продолжительности в виде явных функций от нормализованных ресурсов рабочего времени. Это связано с тем, что в качестве функций были использованы довольно простые аппроксимации (гармоническая и линейная). На самом деле функция зависимости индекса увеличения трудозатрат k(t) аппроксимируется кусочно-кубическими сплайн-функциями для каждого вида работы. Поэтому, для искомой величины реального ресурса времени, возможно только представление в виде интегрального уравнения следующего вида: где Г/ и Г: -реальные сроки начала и окончания работы; Г/ и г. - нормализованные сроки начала и окончания работы.
Из этого следует, что для формирования ОКП требуется применение метода последовательных приближений, который бы рассматривал представленные ранее уравнения (4.1 - 4.3) как систему, для решения которой разработана программа «Longime». Данная программа универсально ориентирована не только на поточный метод непрерывного использования ресурсов (МНИР), но н на метод непрерывного освоения фронтов работ (ММОФ) и метод критического пути (МКП). Это стало возможным благодаря использованию симметрии методов МИИР и МНОФ (используются те же расчетные формулы при транспонировании соответствующих матриц) и независимого определения сроков отдельных работ для МКП.
Для демонстрации алгоритма расчета реального ОКП с учетом условий Крайнего Севера в следующем примере представлен графо-апалитический инструмент, реализованный в форме электронных таблиц Microsoft Excel.
На объекте производятся пять видов СМР (т = 5) на шести частных фронтах работ (и = 6). Исходные нормализованные ресурсы рабочего времени в днях приведены на рисунке 4.6. Начало строительства - середина января (О рабочий день). Требуется сформировать и рассчитать ОКП с учетом ПКУ Крайнего Севера по методу непрерывного использования ресурсов.
Решение.
1. Рассчитываются нормализованные параметры ОКП (см. рас. 4.7.) с использованием разработанной автором системы автоматизированного расчета параметров КП «MATRIX».
2. Определяются периоды развертывания специализированных видов работ путем выявления максимального из значений периодов развертывания фронтов работ для каждого вида. Периоды развертывания специализированных видов работ в реальном масштабе определяются по формуле (4.1.). Например, для второго и третьего они равны:
