Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ организации строительно-монтажных работ при реконструкции комбинированных теплосетей 9
1.1. Общие положения по реконструкции комбинированных тепловых сетей 9
1.2. Недостатки при реконструкции тепловых сетей 15
1.3 Анализ комбинаторного эффекта от использования средств автоматизации строительных процессов при реконструкции теплосетей 19
1.4 Анализ эффективности использования сетей Петри при планирова нии работ по реконструкции теплосетей 25
1.5. Способы выбора организационно-управленческих решений при реконструкции теплосетей 36
2 Методологические основы способов повышения организационно-технологической надежности при реконструкции систем теплоснабжения 44
2.1 Модель для определения интенсивности работ при реконструкции комбинированных теплосетей с учетом результатов контроля качества.. 44
2.2. Модель для определения сроков реализации проекта с учетом вероятностного характера работ 55
2.3. Модель выбора рациональных технологических параметров реконструкции комбинированных теплосетей на примере использова ния стальных труб термоизолированных пенополиуретаном (ПИ трубы) 70
3. Способы определения ресурсных параметров проекта рекон струкции теплосетей 85
3.1. Алгоритм для определения ресурсных параметров проекта реконструкции комбинированной теплосети с учетом результатов контроля качества строительно-монтажных работ 85
3.2. Алгоритм решения задачи минимизации времени окончания проекта реконструкции теплосети при наличии ограничений на ресурсы 93
4. Формирование оптимальной структуры организационно управленческих решений при реконструкции теплосе тей 107
4.1. Принятие организационно-управленческих решений реконструкции теплосетей в условиях полной определенно сти 107
4.2. Автоматизированная система подготовки строительного производства процессов реконструкции теплосети 114
4.3. Методика квалиметрической оценки качества расписаний строительно-монтажных работ при реконструкции теплосетей 120
Заключение 126
Список литературы
- Анализ комбинаторного эффекта от использования средств автоматизации строительных процессов при реконструкции теплосетей
- Способы выбора организационно-управленческих решений при реконструкции теплосетей
- Модель для определения сроков реализации проекта с учетом вероятностного характера работ
- Алгоритм решения задачи минимизации времени окончания проекта реконструкции теплосети при наличии ограничений на ресурсы
Анализ комбинаторного эффекта от использования средств автоматизации строительных процессов при реконструкции теплосетей
Становится все более очевидным, что повышение эффективности АСУ строительным производством связано с развитием диалоговых методов решения оптимизационных задач. Однако освоение диалогового режима порождает ряд новых научных и технических проблем, обусловленных переориентацией взаимодействия в схеме «пользователь — ЭВМ». Одной из них является проблема организации многовариантного поиска решений в задачах повышенной размерности, где пользователь не контролирует комбинаторный эффект. Уже сегодня у истоков этой проблемы возникло много сложных вопросов. К их числу относится вопрос о влиянии конфигурации исходных данных на результаты решения задач согласования работ и ресурсов в масштабе строительных организаций.
Как показывают экспериментальные исследования, сопровождающие внедрение АСУ при реконструкции теплосетей, неконтролируемый эффект конфигурации данных в задачах согласования работ и ресурсов на сетях соизмерим с эффектом изменения дисциплины обслуживания работ. На подобный факт уже обращалось внимание в [1], где было выдвинуто предположение, что их причиной является чувствительность эвристических алгоритмов калибровки к асимметрии отношения количества видов распределяемых ресурсов и количества работ S/п. Однако этим не объясняется еще одна, четко прослеживаемая в эксперименте зависимость результатов калибровки от отношения п/т2, где т — количество сетевых графиков или соответственно технологически связанных комплексов работ (объектов). Естественно, что влияние параметра п/т2 существенно возрастает при уменьшении коэффициента сложности сетевых графиков. На интуитивном уровне это можно связать с падением эффекта распараллеливания в последовательно-параллельной сети. Однако совместное влияние двух параметров конфигурации исходных данных S/п и п/т2 порождает гораздо более сложный результат, требующий специального изучения.
Рассмотрим один из возможных подходов к оценке эффекта конфигурации данных в системах календарного планирования (СКП), синтезируемых на базе пакета прикладных программ Trace Mode. При этом принимается, что класс СКП представлен задачами рационального распределения S разновидностей ограниченных ресурсов q по п работам, заданным на совокупности т сетевых графиков. Как известно, такие задачи возникают в практике строительства на всех стадиях согласования работ и ресурсов, начиная с формирования портфеля заказов и кончая оперативным планированием производства. В каждом конкретном случае целевая установка задачи определяет свою степень укрупнения исходных параметров и свою конфигурацию данных, обеспечивающую необходимый уровень качества решения. Этим порождается существенное разнообразие условий привязки пакета прикладных программ.
Дадим формальное представление процедуры привязки пакета на стадии проектной разработки. Будем исходить из того, что наличие целевой установки задачи распределения ресурсов предопределяет существование некоторой функции f (х, у), характеризующей результат решения у задачи при одной из возможных конфигураций данных х. Заметим, что эта функция не предполагается заданной аналитически. Допустим, что в СКП решение у выбирается с помощью стандартного алгоритма а, y = a (x). Тогда, если алгоритм а привязан к условиям задачи оптимальным образом, т. е. оптимально подобран параметр х, то: f (x,a (x)) = max f (x, y).
Таким образом, привязка в основе своей сводится к восстановлению оценочной функции, т. е. к построению некоторой функции, эквивалентной f (х, у) в том смысле, что их максимумы при всех значениях х совпадают.
Восстановление оценочной функции будем осуществлять исходя из предположения, что в области изменения конфигурации данных возможны d состояний (х1, х2, . . . . , xd), которым соответствуют d доступных оптимальных привязок а(х), образующих множество А (х) по правилу: A (x) = {y f (x, y) = max f (x, y) } . y A(x) Очевидно, что это множество будет однозначно упорядочено, если сопоставить каждому а (х) значение некоторого коэффициента kэ, характеризующего эффективность решения задачи распределения ресурсов в ситуации х,
Иными словами, функция ср(х) характеризует тип конфигураций, а константа С — структурные особенности конкретной конфигурации данного типа.
Исследование зависимости кэ = С ср (х) проводится с помощью моделирования. При этом варьировали условия задачи распределения ресурсов типа мощности в строительной организации на стадии годового планирования.
Способы выбора организационно-управленческих решений при реконструкции теплосетей
Коэффициент общего запаса времени – отношение общего запаса времени работы i-j к продолжительности критического пути. Увеличение продолжительности выполнения критических работ неизбежно приводит к изменению в сторону увеличения ранних начал и соответственно ранних окончаний всех последующих работ, так и не лежащих на критическом пути, но связанных с ним. Таким образом, изменение продолжительности выполнения одной критической работы вызывает изменение сроков выполнения последующих работ и увеличивает продолжительность критического пути, т.е. увеличивает продолжительность выполнения всей программы реконструкции.
Тогда, для осуществления реконструкции теплосети в срок, предусмотренный сетевым графиком, необходимо компенсировать увеличение продолжительности выполнения отдельных работ соответствующим сокращением продолжительности последующих работ, что может быть достигнуто более интенсивным их выполнением. Продолжительность последующих работ в соответствии с принятой системой обозначения будет равна tj-k .
Так как цепочек последующих работ может быть несколько, то следует рассчитать все варианты. Для выполнения в заданный срок программы, предусмотренной сетевым графиком, продолжительность последующих критических работ должна быть сокращена на величину /\Ткр. Это может быть достигнуто более интенсивным выполнением последующих работ.
Интенсивность выполнения любой работы сетевого графика может быть оценена «коэффициентом интенсивности», подразумевая под этим отношение нормативной продолжительности работы к фактическому сроку ее выполнения Самый простой способ восполнения потерь времени — это сокращение продолжительности работ пропорционально их нормативной продолжительности. Сокращение продолжительности каждой работы в этом случае определяется делением нормативной продолжительности работы на коэффициент интенсивности ее выполнения.
Оценка степени важности некритических работ характеризуется «коэффициентом напряженности работы», представляющим собой отношение нормативной продолжительности работы к сумме продолжительности работы и ее частного запаса времени.
Понятие «коэффициент напряженности» может принимать не только к отдельным работам, но и к цепочкам работ. Тогда коэффициент напряженности будет представлять отношение суммарной продолжительности цепочки работ между двумя событиями к цепочке работ между теми же событиями, имеющей максимальную продолжительность. Если продолжительность параллельной цепочки работ (к которой привязан коэффициент напряженности) уменьшилась, то это приводит к изменению коэффициента напряженности.
Сокращенная продолжительность максимальной цепочки работ будет равна: где lCHm - интенсивность выполнения работ на параллельной цепочке при сокращении продолжительности их выполнения. Модифицированный коэффициент напряженности К"2 выразится формулой: Таким образом, модифицированный коэффициент напряженности выполнения работы равен первоначальному коэффициенту напряженности, умноженному на коэффициент интенсивности выполнения параллельных работ [18].
Таким образом, при контроле качества строительно-монтажных работ при реконструкции объектов теплоснабжения необходимо предусмотреть процедуры интенсификации последующих работ с тем, чтобы соответственно сократить сроки их выполнения и обеспечить выполнение всей программы в установленное время, в предположении, что результаты контроля СМР могут быть отрицательными.
Сокращение продолжительности выполнения последующих работ может производится либо увеличением ресурсов, либо автоматизацией и механизацией производства, что более предпочтительно в рассматриваемой схеме.
Рассмотрим пример такой модели для расчета ОТН процессов контроля качества по технологической карте реконструкции магистральных тепловых сетей, разработанной на основе стандарта СТО 56301156.137 от 2012 года ООО «Воронежтеплосеть» [34].
Модель для определения сроков реализации проекта с учетом вероятностного характера работ
На параметр оптимизации у2 (величина силы трения влияние оказывают, фактор х1 (толщина теплоизоляционного слоя из ППУ) и фактор х2 (диаметр толщины стенки стальных труб), достаточно сильное влияние на y2 оказывает и фактор х3, (теплоизоляция стыков). Коэффициенты при х1 и х3 в уравнении регрессии имеют знак "минус", а при х2 - знак "плюс", поэтому уменьшение значений факторов х1 и х3 и увеличение значения фактора х2 ведет к увеличению параметра оптимизации, а у2 максимизируется.
На параметр оптимизации у3 (величина температурного перемещения теплопровода у компенсирующего устройства) влияние оказывают факторы х1 и х3. Коэффициенты в уравнении регрессии имеют знак "минус", поэтому уменьшение значений факторов х1 и х3 ведет к увеличению параметра оптимизации, а у3 максимизируется. Фактор х2 существенного воздействия на у3 не оказывает.
На параметр оптимизации у4 (температура предварительного нагрева м) оказывают влияние факторы х1 и х3. . Уменьшение значения х1 и увеличение значения х3 ведет к уменьшению параметра оптимизации, а параметр у4, минимизируется.
На параметр оптимизации у5 (настройка пусковых компенсаторов) влияние оказывают факторы х2 и х3 . Увеличение значений х3 и увеличение значений х2 ведет к уменьшению параметра оптимизации, a ys минимизируется.
На параметр оптимизации у6 (прочность ППУ на сжатие) влияние оказывают факторы х2 и х3 . Уменьшая значения х1 и увеличивая х2 и х3, добивается уменьшения параметра оптимизации, а параметр у6 максимизируется.
На параметр оптимизации у7 (предел текучести при растяжении оболочки из ПНД) влияние оказывают факторы х1 х3 . Уменьшение фактора х1 и увеличение факторов х2 и х3 ведет к уменьшению параметра оптимизации, а у7 минимизируется. На параметр оптимизации у8 (время монтажа системы оперативного дистанционного контроля) влияние оказывают факторы х2 и х1 . Уменьшение фактора х1, и увеличение х2 , х3 ведет к уменьшению параметра оптимизации, а у8 минимизируется.
На параметр оптимизации у9 (время нагрева труб с ППУ перед сваркой) наибольшее влияние имеет фактор х3 увеличение фактора х3 ведет к уменьшению параметра оптимизации, а у9 минимизируется.
Из вышеприведенных результатов видно, что однозначно установить влияние факторов на различные характеристики исследуемого метода, а также определить оптимальный вариант реконструкции участка теплотрассы с использованием ППУ технологии без дополнительных вычислений нельзя. Поэтому, используя приведенные в табл. 2.9, 2.10 выражения и подставляя в них разные значения факторов х1 , х2 , х3 в пределах, принятых в табл. 2.9 были получены 9 основных характеристик метода холодной прокладки с естественной компенсацией перемещений для каждого варианта изоляции. На ЭВМ были рассчитаны эти характеристики для 75 различных уровней.
Как было показано выше, трубы с ППУ в зависимости от их составных частей имеют как положительные, так и отрицательные свойства. Ввиду того, что необходимо оптимизировать состав труб с ППУ сразу по нескольким показателям оптимальности частных критериев оптимальности у1 …у9 ,имеет место задача многоцелевой оптимизации. Наиболее рационального решения можно достичь лишь при условии принятия компромиссного решения: за счет ухудшения одних показателей оптимальности достичь улучшения других.
Для решения задачи такого типа необходимо знание коэффициентов значимости (весомости факторов влияния) х1 , х2 , х3. В данном случае такая информация отсутствует, поэтому вследствие незнания коэффициентов значимости возникает ситуация неопределенности.
Задача такого типа может быть решена путем применения метода теории игр двух лиц с нулевой суммой, интерпретируемого как игра специалиста, принимающего решение (СПР) – технолога против природы. Результат игры зависит от сознательного выбора технологом определенной стратегии.
С использованием экспериментальных уравнений регрессии в результате подстановки в уравнения различных значений факторов влияния получено 75 всевозможных вариантов труб с ППУ.
Следовательно, имеется 75 возможных альтернатив технологий труб с ППУ, из которых необходимо выбрать лучшую. На основании полученных в результате расчета на ЭВМ данных может быть составлена матрица Р. P = [yij ], (i = 1,m; j = 1,n;m = 1...75;i = 1,..9. В настоящей матрице игры сопоставляется полезность, извлекаемая игроком при применении возможных стратегий, и определение стратегий другого игрока (природы).
Однако в таком виде исходная матрица не решаема. Столбцы имеют различные дименсии; в этой форме столбцы непригодны для сравнения. Для сопоставимости столбцов необходимо выполнить нормализацию данной матрицы Р в матрицу P без дименсий по формулам (2.50) и (2.51). bij = (min yij / yij )3 , (2.50) bij = (yij / max yij )2 . (2.51) Нормализация матрицы Р и выбор наиболее оптимального варианта осуществляются с помощью системы имитационного моделирования GPSS World. Выбор оптимального варианта производится по алгоритму симплекс-метода. Рассмотрим игру в виде матрицы P =[bij ],(i = 1,m; j = 1,n;m =1...75;i =1,..9. Матрица в общем случае не содержит седловой точки, поэтому решение игры представлено в смешанных стратегиях:
Алгоритм решения задачи минимизации времени окончания проекта реконструкции теплосети при наличии ограничений на ресурсы
В условиях автоматизированных систем проектирования и управления строительством важное значение приобретает инженерно-технологическая подготовка строительного производства. Недостатки последней являются одной из причин все еще низкой эффективности АСУС, систематических нарушений сроков ввода объектов и комплексов, снижения технико-экономических показателей строительства.
Одним из основных документов, разрабатываемых в рамках автоматизированной системы подготовки строительного производства (АС ПСП), выступает организационно-технологическая модель возведения объекта, комплекса. В настоящее время все организационно-технологические модели возведения объектов базируются на традиционном подходе и выполняются в виде линейных или различного типа сетевых графиков. Основой такого подхода является рассмотрение процесса возведения объекта в виде динамической модели с дискретными моментами времени, т. е. состояние модели фиксируется лишь на конец отчетного периода, а весь процесс производства за этот период рассматривается как единый акт, переводящий модель из состояния I(t) в состояние I(t+), где - длительность отчетного периода. Под последним, как правило, понимается продолжительность функционирования единичного технологического процесса, выполняемого специализированной бригадой.
При выполнении работ на объекте каждой специализированной бригаде на основании нормативных документов (ЕНиР, ВНиР, местных норм и расценок) планируется нормативная интенсивность протекания технологического процесса uнi где i = 1,n-номер технологического процесса. Однако в ходе строительства фактическая интенсивность i-гo технологического процесса Uфi существенно отличается от нормативной UНI из-за ряда случайных нарушений. Анализ показал, что случайные нарушения технологического процесса вызы 118 ваются воздействиями, которые можно представить в виде двух групп: к первой (в дальнейшем будем называть их внутренними) относятся воздействия, зависящие от особенностей возводимого объекта и уровня организации производства; ко второй отнесем воздействия, которые носят случайный характер, но не зависят от объекта и уровня организации производства. Эту группу назовем внешними воздействиями.
Не учет внутренних и внешних воздействий в организационно-технологической модели возведения объекта приводит к тому, что фактические технико-экономические показатели и продолжительность возведения объектов отличаются от нормативных до 15%, а в ряде случаев и выше. Поэтому процесс возведения объекта предлагается описывать динамической моделью с непрерывным временем где у(u,t)-удельный вид затрат; u(t)-интенсивность протекания технологического процесса. Рассматривая технологический процесс в непрерывном времени, выделим такие моменты t, в которых он подвергается внешним и внутренним воздействиям. В результате этих воздействий интенсивность «и» проектируемого технологического процесса изменяется по закону где k (t) - вектор внутренних воздействий на проектируемую систему; (t) -вектор внешних воздействий на проектируемую систему.
Следовательно, для того чтобы ход проектируемого процесса определить на некотором отрезке времени t0tT достаточно на этом отрезке времени задать параметры проектирования U1, ..., U, ..., Ur, где =1, r -точки разрыва непрерывности системы и фазовые координаты системы, которые характеризуются различными удельными технико-экономическими показателями. Так как фазовые координаты системы зависят от проектируемого параметра U (t), т.е. 119 y = у (u) в любой момент времени, то изменение фазовых координат совпадает по времени с изменением проектируемого параметра. За счет изменения последнего и фазовых координат изменяется и состояние системы: Рассмотрим, каким образом изменяется состояние технологического процесса в результате различных воздействий и способы их учета в процессе проектирования.
Интенсивность внутреннего воздействия, время его приложения tvi определяются конструктивными особенностями объекта и сложившимся уровнем организации производства и характеризуются показателями: организационно-техническими ki зависящими от конструктивных особенностей возводимого сооружения и связанными с выполнением неучтенных в нормативной литературе (ЕНиР, ВНиР) дополнительных работ, возникающих при переходе бригады на новый фронт работ; организационно-технологическими к2, зависящими от конструктивных особенностей возводимого сооружения и связанными с оптимальным использованием ресурсов на фронте работ; организационным, который характеризуется средним уровнем выработки, достигнутым данной строительной организацией.
Показатель ki можно принять в виде кусочно-непрерывной функции на отрезке [Ю, Т] с точками разрыва непрерывности первого рода, соответствующим моментам перехода процесса на новый фронт работ. В точках разрыва показатель ki изменяет свое значение и может быть представлен в виде величины klv В состоянии klv показатель kl пребывает в течение некоторого времени l, которое назовем временем развертывания потока на фронте работ. Отсюда изменение kl (t) во времени осуществляется по закону где klv(tv) = О-в случае, если выполнением неучтенных работ на новом фронте работ занимается вся бригада; klv (tv) ф 0 - неучтенные работы выполняются параллельно с основными.
В этом случае интенсивность технологического процесса изменяется скачкообразно на [Ю, Т]: где uv (tv) = \x{t) klv (tv) u(t) — максимально возможная интенсивность технологического процесса, исходя из обеспеченности ресурсами, уровня технологии и организации. Показатель к2 так же является кусочно-непрерывной функцией на отрезке [Ю, Т] с точками разрыва первого рода, соответствующими моментам перехода процесса на новый фронт работ, и временем действия, равным времени протекания технологического процесса на захватке