Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Существующие принципы проектирования и возведения химических предприятий и пути их совер шенствования 8
1.1. Анализ структуры и характеристик объектов химических предприятий (принципы архитектурно-строител ьного проектирования) 8
1.2. Анализ методов проектирования возведения (принципы организационно-технологического проектирования) 20
1.3. Методические предпосылки формирования гипотезы о комплексности проектирования и возведения объекта 26
Выводы 33
Глава 2. Исследование взаимосвязи параметров объектов и методов их возведения 36
2.1. Обоснование состава проектных разработок и анализ взаимосвязи и зависимости параметров... 36
2.2. Анализ связи параметров АТК объекта и органи зационно-технологических решений 46
Выводы 73
Глава Ш. Разработка методики комплексного проектирова ния возведения объекта 74
3.1. Формирование и выбор организационно-технологических решений 74
3.2. Выбор решений по технологий совмещенного монтажа оборудования здания 86
Выводы -' 93
Глава ІУ. Экономическое обоснование и эффективность методов проектирования возведения объектов 94
4.1. Оценка и анализ организационно-технологических решений по возведению объекта и производству работ
4.2. Обоснование эффективности применения методов возведения
Выводы 10
Глава У. Реализация результатов исследований и их про верка
5.1. Проектно-экспериментальная проверка методики комплексного проектирования ЮІ
5.2. Разработка и внедрение методических указаний и нормативно-справочных материалов в практику проектирования и строительства Ю7
Выводы Ю9
Основные выводы и предложения НО
Литература
- Анализ методов проектирования возведения (принципы организационно-технологического проектирования)
- Анализ связи параметров АТК объекта и органи зационно-технологических решений
- Выбор решений по технологий совмещенного монтажа оборудования здания
- Обоснование эффективности применения методов возведения
Введение к работе
Особенностью современного этапа развития промышленного строительства является переход к более высокому уровню индустриализации, внедрению новых совершенных технологических процессов, современных зданий и сооружений, средств механизации и автоматизации производства, в переводе его все в большей степени на непрерывный процесс комплексной механизированной сборки зданий и сооружений из укрупненных строительных и технологических элементов-конструкций, блоков и узлов с высокой степенью сбор-ности и заводской готовности, улучшении планирования, проектирования и организации строительного производства^,2,3]-
В сочетании с возрастающими требованиями к повышению эффективности капитальных вложений, обеспечению дальнейшего роста и качественного улучшения основных фондов и своевременного ввода их в действие, освоение новых и улучшение использования производственных мощностей - эти и другие вопросы порождают ряд научных и инженерных проблем в области планомерного совершенствования и развития единой системы подготовки строительного производства (ЕСПСП).
Особое значение эти вопросы приобретают в связи с объективными требованиями к капитальному строительству ведущих отраслей промышленности и дальнейшему улучшению проектно-сметного дела, вытекающими из соответствующих Постановлений партии и правительства [4,5,6].
В реализации новых задач долговременной социально-экономической политики партии и правительства все отчетливее обозначается современное требование перехода от частичной интенсификации строительного производства к всесторонней, основанной на использовании всей совокупности факторов ускоренного и качественного роста производства и охватывающей все его уровни от проектирования до ввода объектов в эксплуатацию на заданную мощность в установленные сроки.
Исключительно велика роль химической промышленности, как одной из ведущих отраслей, в общественном производстве. Темпы ее развития опережают многие другие отрасли народного хозяйства.
Несмотря на определенные достижения в развитии отечественной практики и теории в области подготовки и организации строительного производства, достигнутые темпы строительства
химических предприятий еще не отвечают возросшей роли химии в народном хозяйстве, значительно превышаются нормы капитальных вложений и удельной продолжительности строительства на условную единицу мощности. Современные химические предприятия являются сложными системами. Технический уровень проектов обуславливается тем, насколько полно системные связи выявлены и учтены в ходе проектных (рабочий проект) и предпроектных работ (рабочая документация). Взаимозависимость и связь элементов систем требуют всестороннего подхода к принятию проектного решения и характеризуются особенностями, существенно влияющими на методы проектирования и строительства.
В этих условиях особую актуальность приобретают вопросы совершенствования и развития методов комплексного проектирования, ориентированных на непременное единство проектирования объекта с решениями по его возведению, а в дальнейшем - управлением изменения решений на разных стадиях проектирования и строительства.
Однако современные подходы и принципы формирования подобных методов обладают определенными недостатками, которые не позволяют эффективно осуществлять многовариантный анализ решений по возведению зданий, не найдена функциональная связь этих решений с технологической частью проекта, не разработаны методыу предусматривающие выбор проектных решений по организации и технологии возведения с учетом контроля эффективности их изменения в зависимости от характеристик и особенностей аппаратурно-техно-ЛоГИЧЄСКИХ компоновок.
Действующие нормативно-инструктивные документы по организационно-технологической подготовке строительства еще не обеспечивают системного подхода, так как раздельно и односторонне изучают аппаратурно-строительные качества проектов зданий, сооружений, открытых установок и процессы по возведению строительной и технологической частей проекта.
Вследствие этого "частные" результаты, достигаемые отдельными исследованиями на стадии моделирования технологии и организации строительства, и процессов, например, раздельно по монтажу конструкции, монтажу оборудования и связанных с ним процессами зачастую не приводят к получению соподчиненного результата по системе в целом - возведению и сдаче объекта в эксплуатацию на заданную мощность в установленные сроки. Это является одной из причин того, что разница эффективности решений по
проектированию и возведению объектов химических предприятий часто достигает 20-35 %.
Комплексный характер строительного производства, многовариантность в технологии и организации возведения здания и монтажа технологического оборудования и трубопроводов, большая роль фактора времени и ресурсов делают обязательной постановку вопроса взаимоувязки качеств объекта, организационно-технологических решений и вариантного поиска проектных решений по возведению объекта.
Проведенный исследовательский прогноз с использованием дельфийского метода экспертных оценок позволил подтвердить и обосновать актуальность поставленной темы, выявить различные аспекты и предпочтительные этапы проведения НИОКПР и внедрения их в производство
Целью работы является совершенствование методов проектирования возведения объектов с учетом взаимовлияния организационно-технологических решений и аппаратурно-технологических компоновок химических производств.
В качестве рабочей гипотезы принято предположение о механизме комплексности и обусловленности параметров, определяющих "тип объекта - метод возведения - метод планирования и управления", что может служить основой формирования и выбора эффективных организационно-технологических решений на стадии общей подготовки и подготовки строительного объекта.
Осуществление поставленной цели на основании принятой рабочей гипотезы позволило сформулировать следующие задачи, обобщить полученные результаты и представить их в единой форме инструктивно-методических и расчетно-справочных документов:
исследовать закономерности взаимосвязи аппаратурно-планиро-вочных и конструктивно-монтажных решений оборудования химических производств с организацией и технологией возведения объекта;
исследовать различные схемы технологической структуры последовательности и организации развития специализированных потоков и разработать на этой основе методы возведения и способы строительства, применимые в условиях комплексного проектирования и возведения объектов химических производств;
выявить строительные особенности параметров аппаратурно-технологических компоновок объектов, позволяющие оценить их технологичность;
разработать систему требований организации и технологии
возведения объектов к аппаратурно-технологической компоновке производств;
разработать методику анализа и оценки эффективности изменения организационно-технологических решений в зависимости от применения различных методов и способов строительства;
разработать методику комплексного проектирования возведения объектов.
В диссертационной работе обобщаются результаты исследований, проведенных автором в 1974-1983 годах в Ворошиловградском филиале НИИСП Госстроя УССР. Исследования экспериментального характера проведены в Укроргтяжстрое, ВНИШонтажспецстрое, Гипро-техмонтаже, Гипроорхиме, ГиАПе, Укроргтехстрое. Проверка и внедрение результатов осуществлялись в трестах Рубежанскхимстрой, Черкассхимстрой, Промхиммонтаж и Южтехмонтаж.
Постановка задач, уточнение результатов и проектно-экспери-ментальное внедрение стали следствием обсуждения различных аспектов научных разработок, находящихся на стыке дисциплин "проектирования объекта и его возведения", "возведения и управления", на Межвузовской конференции по экономическим обоснованиям проектных, технологических и организационных решений в строительстве (г. Днепропетровск), научной конференции Ленинградского инженерно-строительного института, Всесоюзном и республиканских семинарах по совершенствованию проектирования и организации поточного строительства промышленных объектов (г. Москва, МДНТП, г. Киев, ДЗНТП, г. Кемерово, ЦИНТО СССР и др.), Всесоюзной конференции "Автоматизация проектирования как комплексная проблема совершенствования проектного дела в стране (г. Москва, ЦНИПИАСС), Международных конгрессах по применению математических методов и ЭВМ в целях интенсификации строительного производства (г. Веймар, ГДР, КНИИПИОУЭС, г. София, НРБ), Ученых Советах НИИСП Госстроя УССР и его Ворошиловградского филиала, Гипротехмонтажа и ВНИИ-Монтаже пецс троя СССР.
Основные результаты исследований были получены по плану научно-исследовательских работ НИИСП Госстроя УССР и ВНИИМонтаж-спецстроя Минмонтажспецстроя СССР с участием Днепропетровского инженерно-строительного института в период I978-I98I гг. (инв. номер ВНТИЦентра БІ9І92І, Б260879, Б344853, Б393653, Б5053І6, Б66977І, Б669772 и др.).
Анализ методов проектирования возведения (принципы организационно-технологического проектирования)
Процессы организационно-технологического проектирования в общем случае адекватны процессам архитектурно-строительного проектирования, с учетом тех требований, которые предписываются строительными нормами и правилами[10/8,35,50,55,61,75,№9,\6&\
В практике процесс организационно-технологического проектирования базируется на иерархическом последовательном анализе априорной информации с учетом налагаемых ограничений. Синтез проектных вариантов (поиск, сортировка, обработка информации) осуществляется эвристическими методами поэтапно, путем отбора лучших параметров, структур строительных потоков, режимов организации и технологии производства работ и т.п., по изменяющемуся на каждом этапе составу критериев. Оценка выбираемого решения, т.е. процедура принятия решения, как правило, осуществляется на обобщенном суждении, т.е. на основе выбора такой альтернативы из числа возможных вариантов (или стратегии развития), которая определяется не одним параметром, а их комбинацией, обеспечивающей наибольшую полезность или рациональность решения.
При выборе оптимальных решений по технологии и организации строительного производства в общем случае преследуется цель: найти способ использования ресурсов различного рода, обеспечивающий достижение требуемого результата наиболее эффективным образом .
Тем самым, для методологии организационно-технологического проектирования характерна многовариантность проработки принимаемых решений, обусловленная возможностью выполнения строительно-монтажных работ с переменной интенсивностью, различными машинами и механизмами, с использованием разных методов возведения объектов и т.д.
К настоящему времени сложились определенные концепции относительно общих требований к проектированию поточной организации строительного производства [30,55И64,Ш,175, \%Ъ, 20Ъ ] .
Однако, применительно к строительству химических объектов существующие методы проектирования технологии и организации возведения, основанные на общей теории потока, не могли быть перенесены без дополнительных исследований, учитывающих влияние ап-паратурно-технологических решений компоновки оборудования, трубопроводов, средств КиПиА и др. методов на возведение объекта и ввод его в эксплуатацию. При этом для отдельных видов зданий и сооружений, общие принципы проектирования поточной организации развивались с учетом специфических особенностей [5 7 8,ЮМв {,22,23,35,42,57,58,70,82,92,95,96,98,/ , ].
Приведенные в этом направлении разработки требуют своего дальнейшего развития.
Технологию выполнения строительных, монтажных и специальных строительных процессов проектируют раздельно, применяя при этом систему потока для целесообразной увязки процессов во времени и принципы комплексной механизации, которые позволяют формировать и выбирать технологию и организацию процессов и вариант комплектов машин, взаимно увязанных по техническим и экономическим параметрам .
Вопросы поточного производства работ по монтажу строительных конструкций объектов исследовались с достаточной глубиной, однако применительно к отдельным видам типологии и топологии зданий или конструктивным решениям. В более общей постановке решались вопросы организации и технологии монтажных процессов [ Г,4 {0. ,15,2.2,29 32,42,52 57,70,82,122 1
Анализ результатов исследований и опыта строительства показали, что разработанная унифицированная технология возведения одноэтажных, многоэтажных и др. типов промышленных зданий и сооружений исходит из предпосылки вариантной проработки схем производства работ (два-три варианта) только сборки "строительной коробки зданий" без учета и влияния, которые оказывает особенности технологии и механизации монтажа оборудования, трубопроводов и др. элементов технологической части проекта ("начинки объекта") на формирование методов возведения объекта, организацию и технологию производства работ Г 69,,79,85,V2 3]х. Предложенные в ряде руководств и пособий [ДО/Н ЬЭДб.Б ] рациональные схемы и методы монтажа конструкций каркаса различных типов зданий,даже при возможном диапазоне использования средств механизации, не обеспечивают системного подхода, так как не позволяют комплексно оценить решения по проектированию и строительству промышленного объекта и вводу его в эксплуатацию с соблюдением в процессе реализации проектной стоимости, трудоемкости и продолжительности. По этому же принципу составлены справочные пособия и расчетные нормативы для проектировщиков-разработчиков ПОС, ППР и ТК.
Вследствие этого "частные" результаты, достигаемые отдельными элементами на стадии ПОС, ППР (например, раздельно по монтажу конструкций, монтажу оборудования и связанных с ним процессами), зачастую не приводят к получению соподчиненного результата по системе в целом - сдаче объекта в эксплуатацию.
Неучет требования монтажных организаций, направленных на обеспечение выполнения монтажных работ наиболее прогрессивными и экономичными методами, вызвали настоятельную необходимость разработки проекта организации монтажа оборудования - ПОС, меха-номонтаж.
Анализ связи параметров АТК объекта и органи зационно-технологических решений
Особенности организации возведения объектов, как было показано выше, определяются условиями выполнения процессов (признак "С") по возведению подземной и надземной частей здания и элементов ОКК и АТК, в результате которых создаются разные элементы АСК объекта.
Так, возведение объектов с обеспечением полной, или строго фиксированной во времени строительной готовности ОКК зданий (сооружений) или их отдельных частей (цехов, отделений) к началу монтажа элементов АТК может быть организовано специализированными потоками с различной степенью структурной сложности по следующим принципиальным схемам: раздельный метод, предусматривает установку и монтажі всех видов (типов) оборудования и коммуникаций технологической части корпуса в полностью законченном строительством здании с помощью специальных монтажных механизмов и приспособлений; совмещенный метод, основывается на выполнении в едином процессе монтажа оборудования и строительно-монтажных работ. При совмещенном выполнении указанных работ возможно максимальное использование одних и тех же комплектов подъемно-транспортных средств, работающих по взаимоувязанной программе; комбинированный метод, характеризуется выполнением части объема работ по монтажу отдельных видов (групп) оборудования и коммуникаций, которое по коне труктивным (функциональным) или монтажным признакам (так называемая "монтажная безотказность" оборудования) требует установки его в полностью законченных строительством помещениях (например, компрессорное оборудование, насосы отдельных видов и типов и т.д.) или условиями заводов, поставляющих технологическое оборудование .
Весь комплекс работ, связанный с монтажом технологического оборудования, может осуществляться вариантно составом специализированных потоков (признак И ) и различной завершенности -признак " F ".
В первый специализированный поток включаются работы по возведению элементов АТК - монтажу технологического оборудования и средств жизнеобеспечения технологии производства, выполняемых слесарями-монтажниками.
Второй специализированный поток включает в себя работы по монтажу технологических трубопроводов, выполняемые слесарями-трубопроводчиками. Такое решение обуславливается значительными затратами труда на монтаж технологических трубопроводов, а также тем, что в пределах монтажных участков технологические трубопроводы монтируют после установки основного оборудования.
Число этих потоков может быть различным по количеству и технологическому содержанию в зависимости от характера С типа, вида) и количества технологического оборудования и трубопроводов, их степени заводской готовности.
Работу по монтажу опорных (технологических) металлических конструкций следует поручать монтажникам, занятым на монтаже сборных железобетонных и металлических конструкций. Такое решение будет правильным, если учесть, что характер простых процессов С и F при монтаже металлических конструкций такой же, как и при монтаже сборных железобетонных.
Третьим специализированным потоком, технологическим связанным с двумя потоками по мвдтажу оборудования, является монтаж сборных (железобетонных и металлических) конструкций.
Анализируя структуру рассматриваемых специализированных потоков по признаку " F ", используя принцип объединения и пересечения элементов множеств, с точки зрения составляющих их частных потоков, было выявлено их сходство.
Рассматривая это сходство как отношение организационной толерантности (терпимости) после анализа структуры потоков, определяем технологию выполнения каждого потока.
Каждый специализированный поток включает работы (частные потоки) по подаче элементов АСК на проектную отметку строительных конструкций здания, технологического оборудования и блоков (узлов) технологических трубопроводов.
Если за каждым специализированным потоком будет закреплено крановое оборудование, то, как показывают проведенные исследования и анализ практики [\7 \6 20,26 1 , возникают организационные перерывы в работе кранов, вызванные необходимостью соблюдения правил техники безопасности, а также недогрузкой в отдельные периоды бригад монтажников, или простои кранового оборудования в течение смены.
Чтобы исключить отмеченные и другие недостатки и выполнять монтажные работы поточным методом, целесообразно было, доказав техническую и организационную возможность, перераспределить частные потоки, содержащиеся в составе специализированных. Сущность этого приема, предложенного впервые в работе [4 2 х22, ] заключается в следующем.
Частные потоки по подаче на проектную отметку технологического оборудования и технологических трубопроводов исключают из состава соответствующих специализированных потоков, и включают в специализированные потоки по монтажу технологического оборудования и монтажу технологических трубопроводов. В этом случае включают частные потоки по доводке (механомонтажу) в проектное положение (без участия кранов) установленного ранее оборудования и трубопроводов, пуску и наладке процессов в пределах технологического передела или узла.
В основе указанной трансформации лежат принципиально новые организационно-технологические решения. Зтиммрешается наиболее сложная задача - раннее открытие фронта работ для подачи и уста новки оборудования и крупных блоков (узлов) трубопроводов на проектную отметку с помощью грузоподъемных средств, работающих по взаимозависимой схеме: виды конструкций - группы оборудования - блоки трубопроводов, и подтверждается принцип возможности агре гирования процессов для формирования методов возведения, планиро вания и управления. _,
Рассматривая содержание признаков f С И аналогично проведенному (см.также гл. 4.5 ) к структуре процессов по выполнению подземной и надземной частей здания, придем к подтверждению указанных принципов с формированием способов строительства и их соотнесение с соответствующим уровнем управления (см. табл. 2І-І рис. 114,12.1).
Выбор решений по технологий совмещенного монтажа оборудования -'и^йнструкций здания
Обоснование эффективности применения методов возведения
Проектно-экспериментальная проверка моделей, их внедрение и уточнение разработок явились основой для следующего этапа - распространения результатов исследований и производственное внедрение в двух сферах ЕСПСП: в сфере организационно-технологической подготовки строительства объектов, при разработке ПОС, ППР и ТК в системе АСУ трестов (институтов) Оргтехстрой, а также техническими и планово-производственными службами строительно-монтажных организаций; в сфере подготовки строительно-монтажных организаций.
В первом случае, на основе алгоритмизации процесса создания проектного решения и подготовки документации, было разработано справочно-методическое пособие по проектированию организации строительства химических предприятий с необходимой нормативной базой.
С использованием методики и расчетво-справочного аппарата пособия в период 1976-1983 гг. разработаны проекты организации строительства ряда сложных объектов и крупных промышленных комплексов и производств Сивашеко го, Прикумского и Дорогобужского заводов, Березниковского и Рубежанского химических комбинатов, а также выполнен раздел "Организация строительства" реконструкции и расширения Рубежанского химического комбината на 1980-1990 гг. и др.
Разработанное справочно-методические пособие нашло применение более чем в 20 проектных организациях, а также в учебной практике на строительных факультетах вузов
Накопленный в Гипротехмонтаже, УкрПТКИМонтажспецстрое, Гип рохиммонтаже, Южтехмонтаже, Гипролгепродмонтаже, ВНИШонтажспец строе и др. организациях опыт реализации разработанной методики комплексного проектирования организации и производства монтажа технологического оборудования, технологических трубопроводов и металлоконструкций совмещенно с возведением промзданий и сооруже ний открытых установок явился основой обобщенного его представле ния в качестве нормативно-методического документа , а отдельные положения предложенной системы проектирования возведе ния и производства работ нашли применение в нормах и отраслевых инструктивных материалах. Для определения объемов работ, затрат труда потребности в энергетических и материально-технических ресурсах, основных транс портных средств, конструкций и т.п. впервые разработаны расчетные показатели ["44,4& I для отрасли органической химии четырех групп объектов-представителей, объединенных характеристиками идентичности ОКК и АТК производств согласно признаков данных табл. {,\. \х2. нормативах выработки при монтаже различных видов оборудования, трубопроводов и металлоконструкций, параметрического выбора кранов с помощью ЭВМ 156 ,1571 » монтажно-технологических требований к проектированию промышленных предприятий Главтехмонтажа [ \00 І&4і 1$ Т \ » Б которых предусмотрены условия, обеспечивающие выполнение монтажных работ наиболее прогрессивными, экономичными и безопасными методами, в том числе поточно-совмещенным и комбинированным.
1. Осуществлена проектно-экспериментальная проверка методики комплексного проектирования возведения объектов как в сфере организационно-технологической подготовки строительного производства, так и в реальном внедрении на строительстве химических предприятий, отражающих особенности большинства производств номенклатуры применяемого оборудования, подтвердившая достоверность расчетного аппарата и принятых предпосылок рабочей гипотезы.
2. Разработаны и внедрены в практику нормативно-методические документы и пособия, которые позволили применить принципы и методы расчетов, обеспечивающие возможность еще в период разработки проекта находить наиболее целесообразные решения по возведению объекта и учитывать их в аппаратурно-технологических компоновках химических производств, а также корректировать принятые решения в процессе строительства.
