автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Комплексная методика оценки эффективности организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций

Кожевников Дмитрий Георгиевич

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИ РЕМОНТЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Специальность: 05.02.22 - организация производства (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ДЕК 2014

Москва-2014

005556836

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»),

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лапидус Азарий Абрамович Официальные оппоненты:

Красновский Борис Михайлович, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»», заместитель директора Центра строительного производства и комплексной безопасности объектов строительства

Шульженко Сергей Николаевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», доцент кафедры Городского строительства и архитектуры

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»

Защита состоится 25 декабря 2014 года в 10.00 на заседании диссертационного совета Д212.13 8.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал Учёного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», http://www.mgsu.ru.

Автореферат разослан

2014 года.

Ученый а

Куликова Екатерина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В соответствии с Государственной программой Российской Федерации "Развитие науки и технологий" на 2013 -2020 годы (подпрограмма 2 "Прикладные проблемно-ориентированные исследования и развитие научно-технологического задела в области перспективных технологий") распоряжение № 2 2433-р от 20.12.2012 года дальнейшая перспектива развития строительного производства связана с широким использованием в проектировании строительно-монтажных работ современных информационных технологий. Рыночные условия хозяйствования обуславливают повышение эффективности использования интерактивных систем анализа приоритетности производства работ при ремонте инженерных коммуникаций (РИК) как гражданских, так и промышленных сооружений. Решение этой задачи особенно актуально при ограниченном доступе к финансовым ресурсам, обеспечивающим выполнение инвестиционно-строительных проектов (ИСП) ремонта. Цели, которые преследует анализ ИСП могут быть различными, но на современном этапе развития на первое место следует поставить вопрос об эффективности организации строительного производства.

Предупреждение аварий на объектах инженерных коммуникаций, а также обеспечение готовности эксплуатирующих организаций к локализации и ликвидации последствий этих аварий связано с эффективной организацией строительного производства РИК (электроснабжение; связь; горячее и холодное водоснабжение; канализация; отопление; вентиляция; газоснабжение), что способствует не только повышению надежности инженерных сетей, но и обуславливает необходимость использования инновационных информационных технологий планирования и принятия решений. Это позволяет качественно выполнять РИК гражданских и производственных объектов и обеспечивать готовность к полноценной эксплуатации.

Диагностическое обследование объектов инженерных коммуникаций дает возможность формировать определенные базы характеристик (как количественных, так и качественных). Очевидно, эти характеристики можно включать в различные подсистемы - функционально-аналитические блоки, которые будут входить в общую систему с определенной иерархической структурой. При этом, иерархическая структура позволяет эффективно идентифицировать происходящие изменения в эксплуатационных характеристиках совокупности объектов инженерных коммуникаций с одновременным выделением подсистем - элементов в удовлетворительном работоспособном состоянии.

Таким образом, возникает необходимость реализации принципов теории принятия решений в условиях информационного потока количественных и качественных характеристик - показателей диагностического обследования объектов инженерных коммуникаций. Это обеспечивает использование

-з-

положений матричного анализа в области обработки информационного потока данных, что в конечном итоге будет способствовать анализу безопасности и правильному принятию управленческих решений при организации строительного производства в условиях РИК.

Для успешного управления организацией строительного производства необходимо уметь количественно определить и сравнивать значение каждого из влияющих на РИК факторов. Для решения этой задачи широко используется системный подход, который позволяет выявить на более низком уровне иерархии составные части или предпосылки вредного фактора, взаимосвязь с другими факторами, а также количественное или качественное значение.

Следовательно, актуальной проблемой является разработка новой комплексной методики оценки эффективности организации строительного производства при РИК, которая сможет учитывать показатели мониторинга текущего состояния объектов инженерных коммуникаций, а также удовлетворить потребность отрасли в производстве ремонтных работ на объектах инженерных коммуникаций в короткие сроки при минимальных материально-технических ресурсных затратах.

Научно-техническая гипотеза состоит в предположении возможности повышения эффективности организации производства РИК на основе использования комплексной методики анализа данных по эксплуатации инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов.

Цель диссертации - построение комплексной методики оценки эффективности организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций на основе системы качественных и количественных показателей эксплуатации объектов.

Для достижения обозначенной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

• анализ существующих подходов к оценке эксплуатационных характеристик инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов и определение направлений для совершенствования организации строительного производства;

• анализ вариативности организационно-технологических моделей производства РИК с учетом данных диагностических обследований;

• разработка комплексной методики определения эффективности организации строительного производства РИК для обеспечения эксплуатационной надежности инженерных коммуникаций в условиях интенсивной эксплуатации;

• построение алгоритма реализации информационных технологий в интерактивной системе планирования организации строительного производства РИК;

• практическая апробация предложенных решений в организациях строительного комплекса;

• определение перспективных направлений дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.

Объект исследования: организация строительного производства в условиях РИК гражданских и промышленных объектов.

Предмет исследования: организационно-технологические решения и средства реализации информационных технологий определения эффективности организации строительного производства.

Методологические и теоретические основы исследования включают методы теории систем и системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, информационные и вычислительные технологии, методы анализа экспертных суждений, системотехники строительства, организационного и технологического проектирования строительного производства. Используются положения, содержащиеся в трудах отечественных и зарубежных ученых, в частности: A.A. Афанасьева, JI.B. Киевского, A.A. Лапидуса, П.П. Олейника, В.И. Теличенко, А.К. Шрейбера, C.JI. Куперуайта, Р.Г. Маршалла, Е.А. Гусаковой и др. Повышению эффективности планирования ремонтных работ способствовали труды A.B. Гинзбурга, A.A. Гусакова, С.А. Синенко, В.О. Чулкова и др.

Научная новизна диссертации:

• установлено, что результат контроля эксплуатационных характеристик инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов должен обеспечивать системотехническую взаимосвязь функциональных подсистем и информационных задач;

• разработана комплексная методика оценки эффективности организации строительного производства РИК с учетом данных диагностических обследований;

• предложена классификация способов производства работ для определения очередности РИК в условиях интенсивной эксплуатации;

• предложен алгоритм расчета коэффициента эффективности производства РИК в условиях реализации определенных способов производства строительных работ.

На защиту выносятся:

• комплексная методика оценки эффективности организации строительного производства РИК с учетом данных диагностических обследований;

• методология классификации способов производства работ при РИК на основе анализа эксплуатационных показателей объектов инженерных коммуникаций;

• концепция использования показателя эффективности производства РИК в условиях реализации определенных способов производства строительных работ;

• балльная оценка работоспособности объектов инженерных коммуникаций и иерархическая структура определения эффективной организации строительного производства РИК.

Практическая значимость. Полученные в диссертации результаты и комплексная методика оценки эффективности организации строительного

производства РИК позволяют строительным организациям осуществлять обоснованное управление строительным производством с точки зрения максимального сохранения работоспособности объектов инженерных коммуникаций в условиях интенсивной эксплуатации; результаты исследования могут применяться для обоснования возможности повышения эффективности проектирования организационных и технологических процессов строительного производства с учетом характеристик ресурсного обеспечения РИК при осуществлении ИСП. Практическая значимость подтверждается внедрением полученных результатов.

Внедрение результатов исследования. Экспериментальная проверка и практическое внедрение результатов работы осуществлялось в Обществах с ограниченной ответственностью "POP" (планирование очередности производства строительно-монтажных работ на инженерных сетевых коммуникациях) и "Промышленно-коммерческая фирма "Вертикаль"" (организация ремонта инженерных коммуникаций, а также контроль характеристик строительно-монтажных работ в информационной среде) в рамках реализации РИК различного назначения.

Апробация результатов исследования. Апробация работы основывается на выступлении автора с докладами на международных и всероссийских конференциях, где изложены основные положения диссертации: материалы 11-ой международной научно-практической конференции "Недвижимость: проблема экономики, управления и подготовки кадров" (2006, Москва); материалы международной научной конференции "Новости передовой науки" (2013, Болгария, София); материалы международной научной конференции "Научный прогресс на рубеже тысячелетий" (2013, Чехия, Прага); материалы международной научной конференции "Современные тенденции технических наук" (2013, Уфа).

Результаты диссертации опубликованы в 2006-2013 гг. в 11 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, общих выводов, библиографического списка и приложений.

Содержание диссертации соответствует п. 3 (разработка методов и средств информатизации и компьютеризации производственных процессов) и п. 11 (разработка методов и средств планирования и управления производственными процессами) Паспорта специальности научных работников 05.02.22 - организация производства (строительство), обладает научной новизной и практической ценностью.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности темы диссертационной работы, направленной на создание комплексной методики

оценки эффективности организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций, определены цель и задачи исследования, приведены основные положения, которые выносятся на защиту, указана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен обзор методов проектирования организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций, который включает в себя: описание подходов к разработке программ производства работ при РИК; принципы диагностики эксплуатационных и конструктивных показателей в процессе проектирования производства работ для РИК; классификацию показателей автоматизированного проектирования процессов ремонтных работ на объектах инженерных коммуникаций при осуществлении мониторинга эксплуатационных и конструктивных показателей объектов. На современном этапе развития строительного производства следует внедрять методы интерактивного анализа вариантов производства строительных работ с учетом показателей диагностики состояния инженерных коммуникаций.

Стратегическим направлением развития организации строительного производства при РИК можно считать развитие методик для определения эффективного освоения инвестиционных средств или бюджетных ассигнований с оптимальными сроками строительства и высоким качеством строительной продукции. Поскольку строительное производство является очень крупной и сложной системой, то в организации строительного производства необходимо учитывать сочетание большого количества факторов, что говорит о необходимости введения комплексного показателя, позволяющего количественно представить и обобщить работоспособность системы инженерных коммуникаций после производства ремонтных работ. Такой подход позволит производить сравнения различных строительных проектов по степени повышения эксплуатационной надежности инженерных коммуникаций.

Здесь следует отметить методы математического моделирования попарного сравнения объектов инженерных коммуникаций по эксплуатационным и конструктивным показателям, которые позволяют реализовать проектирование организации производства в информационной среде. Эффективность организации производства зависит от используемых способов РИК, которые позволяют реализовать технологический процесс ремонта без прекращения эксплуатации объекта с минимальными ресурсными затратами. Очевидно, определение очередности в первую очередь связано с эксплуатационной надежностью рассматриваемых объектов.

Очередность производства работ при организации РИК с учетом эксплуатационной надежности обуславливается специфическими условиями, которые представлены в соответствии с методом анализа иерархий в виде иерархической структуры (рис. 1), которая позволяет создать прогностическую систему для оценки эффективности организации строительного производства при РИК. Это приводит к унификации методов неформального анализа качественных данных о работоспособности объектов инженерных

коммуникаций и разработке базы знаний, суммирующей опыт специалистов и инженерно-технических работников.

Рисунок 1. — Иерархическая структура

Проведенный анализ и обзор методов проектирования организации производства работ при РИК позволяет сделать вывод о том, что известные мероприятия по организации и управлению строительным производством не удовлетворяют их целевому назначению.

Необходимость принципиально нового подхода к организации контроля эксплуатационных характеристик инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов вызвана объективной потребностью обеспечения системотехнической взаимосвязи функциональных подсистем и информационных задач, что обусловлено необходимостью обеспечения максимально полного использования знаний проектировщика о состоянии объекта инженерных коммуникаций, и как следствие, во многих случаях требует анализа экспертных мнений об оценке качественных характеристик объекта.

Для того чтобы получить строительный продукт высокого качества, с оптимизированными сроками и стоимостью, необходима организационная структура, использующая современные информационные технологии в виде пакетов прикладных программ как средств планирования и управления производственными процессами.

Проведенный анализ предметной области позволил сформировать общую методологическую схему диссертационного исследования, представленную на рис. 2.

Задачи исследования:

• анализ существующих подходов к оценке эксплуатационных характеристик инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов и определение направлений для совершенствования организации строительного производства: • в на лиз вариативности организационно-технологических моделей производстве РИК с учетом данных диагностических обследований; разработка комплексной методики определения эффективности организации строительного

производства РИК для обеспечения эксплуатационной надежности инженерных коммуникаций в условиях интенсивной эксплуатации; • построение алгоритма реализации информационных технологий в интерактивной системе планирования организации строительного

производства РИК; • практическая апробация предложенных решений в организациях строительного комплекса: определение перспективных направлений дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.

Рисунок 2. - Общая методологическая схема диссертационного исследования

Во второй главе были рассмотрены теоретические и методологические основы исследования в контексте сформулированных в диссертации задач: методы теории систем и системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, информационные и вычислительные технологии, методы анализа экспертных суждений.

В научных исследованиях разработано множество различных методов и теоретических подходов, требующихся для анализа эффективности организации строительного производства. Из них для решения поставленных в диссертационном исследовании задач выбраны следующие инструменты: • системотехнические основы;

• информационные технологии;

• методология планирования эксперимента;

• метод анализа иерархий.

В качестве основного составляющего элемента строительной системы вводится понятие о иерархической структуре (рис. 3), которая представляет собой совокупность суждений инженерно-технических работников в баллах. Суждения инженерно-технических работников в баллах представляются в виде соответствующей квадратной матрицы, которая характеризуется собственным значением и индексом согласованности суждений инженерно-технических работников по составляющим иерархию элементам. Кроме того, попарное сравнение суждений инженерно-технических работников предусматривает обобщение балльных оценок, что в свою очередь позволяет ранжировать рассматриваемые группы критериев, показателей и характеристик для достижения поставленной в фокусе цели. Такой подход лежит в основе создания экспертной системы комплексной оценки эффективности организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций.

Попарное сравнение суждений инженерно-технических работников дает возможность реализовать некоторые положения классической теории матричного анализа и трактовать полученные численные оценки как приоритеты объектов инженерных коммуникаций, которые образуют соответствующий ряд числовой информации, который можно считать последовательностью эффективной реализации организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций с точки зрения максимального сохранения их работоспособности. Основные принципы метода анализа иерархий, разработанные Т. Саати и реализованные в работе, сводятся к следующему:

• система оценки эффективности организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций представлена в виде графовой структуры;

• графовая структура содержит группы критериев, критерии и показатели, которые могут воздействовать на результаты оценки работоспособности объектов инженерных коммуникаций, состояние которых анализируется путем попарного сравнения;

• балльная оценка попарного сравнения представляется в виде квадратных матриц, а реализация положений теории матричного анализа позволяет находить компоненты собственных векторов этих матриц, количественная величина которых и составляет суть решения сформулированной в фокусе задачи ранжирования объектов инженерных коммуникаций для ремонта.

Рисунок 3. — Иерархическая структура количественной оценки работоспособности объектов

инженерных коммуникаций

Таким образом, пакет прикладных программ окспертная система планирования очередности производства ремонтных работ на объектах инженерных коммуникаций> объединяет характеристики и показатели в соответствующие группы, затем на основе разработанного графоаналитического метода осуществляет отбор объектов для эффективной организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций.

Третья глава диссертационной работы посвящена созданию математической модели расчета комплексного показателя эффективности организации строительного производства РИК с учетом данных диагностических обследований.

Успешная формализация слабоструктуризованных проблем установления очередности производства работ в условиях ремонта определенной совокупности объектов инженерных коммуникаций основана на построении соответствующей иерархической структуры и матричных методах попарного сравнения всех используемых характеристик элементов инженерных коммуникаций.

Блоки количественной оценки показателей для анализа технического состояния инженерных коммуникаций на промышленных и гражданских объектах входят в определенную структуру (рис. 3), математическое моделирование которой позволяет количественно оценить вклад каждого элемента структуры в работоспособность каждого объекта определенной совокупности инженерных коммуникаций.

Это и есть реализация принципа декомпозиции методе анализа иерархий, а балльная оценка объединенных в группы характеристик и показателей дает

-и-

возможность оценить работоспособность объекта в конкретных условиях эксплуатации.

Характеристики Ль Л2, ... , Л» можно сравнить путем оценки их влияния на поставленную цель и сформировать по этой оценке матрицу £2 :

Л1/Л, л,/л2 л,/л9

Л2/Л, Л2/Л2 Л2/Л9

Лз/Л, Лз/Л2 Лз/Л, (1)

л9/л, Л9/Л2 Л9/Л9

где качественное описание эксплуатационных и конструктивных показателей ранжируемых объектов инженерных коммуникаций обеспечивает возможность использования метода экспертных балльных оценок (эксперт, при заполнении анкеты, напротив каждого из 9-ти параметров присваивал баллы от 1 до 9):

• Л],{Ли, Л12, Л13} = {коэффициенты надежности в соответствии с нормативно-техническими документами};

• Аг={А21, Л22, Л23} = {плотность населения и ущерб при отказе};

• Лэ«{Лз1, Л32, Л33} = {наличие коррозионного растрескивания (КР); признаков КР нет; сведений о КР нет; КР значительно; есть отдельные очаги коррозии; коррозия отсутствует; отсутствие изоляционного покрытия (ИП); ИП работоспособно};

• Л4={Л4ь Л42, Л43, Л44, Л45, Л46} = {температура транспортируемого продукта; срок эксплуатации; изоляционное покрытие; твердость грунта; коррозионная активность грунта; потенциал труба-земля};

• Д5={А51, Л52, Л53} = {отсутствие информации о качество сварки; механическое соединении труб; оползневые зоны; зоны с неравномерной осадкой; сейсмичность района};

• Лб-{Лб1, Лб2, Лез} = {факторы, влияющие на протяженность разрушения}; •А7={А71, Л72} = {рабочее давление; давление при испытании; время последнего испытания};

• Л8-{Л81, Л82} = {количество утечек; количество разрывов};

• Л9.{Л91, Л92, Л93, Л94} = {нарушений нормативно-технических документов не зафиксировано; нарушение требований нормативно-технических документов}.

Матрица О , где количество столбцов равно количеству строк, является квадратной и положительной, имеет действительное максимальное по модулю собственное значение X» > п = 9. Этому собственному значению соответствует собственный вектор 0, сумма положительных компонентов которого равна 1. Следовательно, ранги сравниваемых характеристик будут соответствовать количественной оценке компонентов собственного вектора X. и эти величины можно положить в основу ранжирования характеристик. Следует отметить, что рассчитанные величины компонентов собственного вектора позволяют оценить степень их влияния на реализацию поставленной в задаче цели с учетом всех

характеристик, которые представлены в виде балльных оценок в матрице экспертных суждений инженерно-технических работников.

Итак, матрица сравнений экспертных суждений инженерно-технических работников О приводит нас к необходимости определения компонентов собственного вектора X. этой матрицы, что позволяет ранжировать используемые в матрице характеристики.

Балльная оценка эксплуатационных и конструктивных показателей определенной совокупности объектов при формировании плана РИК реализуется с использованием положений теории матричного анализа, т.е. матриц сравнений П. Компоненты собственного вектора 0 матрицы находятся из уравнения: £2-0 = Х-0, где X - собственное значение матрицы ¿1. Собственный вектор © матрицы О с заданной точностью § = 0,01, соответствующий собственному значению X (с точностью до постоянного сомножителя ), можно вычислить по следующему алгоритму:

© = lim k-» Пк е/{ет Пк е} ; (2)

е={1,1,1,...,1}т,к= 1,2,3,...; (3)

eT.|0i. 0|-и| < ¡=. (4)

X = ет-£2-0; (5)

©t + ©2+... + ©„ = l; i = 2 <=> к = 2; i = 3 <=> к = 3;..., (6) где к - показатель степени и i - номер итерации.

Математическая модель процесса обоснованного определения очередности производства работ при РЖ основана на предположении о том, что компоненты собственного вектора © являются ранжирующими характеристики в каждом блоке. Для установления общей очередности производства работ при ремонте определенной совокупности объектов инженерных коммуникаций нам надо использовать принцип обобщения решения, т.е. получить глобальный собственный вектор с учетом уже полученных в блоке 2 {А;}, блоке 3 {Лу} и блоке 4 {Лук} собственных векторов и их компонентов.

С точки зрения эксплуатационных и конструктивных характеристик определенной совокупности объектов инженерных коммуникаций, работоспособность объекта будет определяться суммой балльных оценок возможности возникновения отказа Р1, Р2, ... , Р9 по уже полученным интегральным показателям:

Р = Б-1,9Р.. (7)

Соотношение (7) используется для установления очередности ремонта инженерных коммуникаций на промышленных и гражданских объектах. Здесь следует обратить внимание на следующее обстоятельство. Дело в том, что величина Р для одного объекта из совокупности не несет в себе никакой информативной составляющей, так как математическая модель описывает только процесс попарного сравнения объектов, т.е. величину Р для одного объекта можно сопоставить с аналогичной величиной для другого объекта. Результат такого сопоставления и есть информационная качественная и количественная характеристика величины относительной опасности продолжения эксплуатации одного и другого объекта без производства ремонтных работ.

В основе математической модели расчета показателя эффективности организации РИК в условиях реализации определенных способов производства строительных работ лежит регрессионная зависимость второго порядка.

При этом методика экспертной оценки технико-экономических показателей производства работ при РИК на промышленных и гражданских объектах с учетом видов и конструктивных показателей дефектов учитывает следующую классификацию способов производства работ при ремонте:

РИК] - устранение коррозионных повреждений металла на элементах поверхности инженерных коммуникаций;

РИК2 - восстановление металлических элементов поверхности инженерных коммуникаций с использованием сварочных материалов и агрегатов;

РИКз - установка неприварных муфт, конструкция которых позволяет снизить риск аварии на донном элементе инженерных коммуникаций;

РИК4 - для ремонта трубопроводов предусматривается замена части трубы с дефектом новой трубой (вставка катушки);

РИК5 - полное замещение определенной совокупности элементов инженерных коммуникаций новой конструкцией с учетом технико-экономической целесообразности.

Балльную оценку стоимости производства работ при РИК (Y/Yo) с дефектами методом РИК5 можно рассчитать по формуле

(Y/Yo) = а + P(L/L0) + y(D/D0)2, (8)

где D и L - соответственно, диаметр и протяженность инженерных коммуникаций, D0 = 1 м и L0 = 1 м; Y0 = Ф0 = 1х102, а = 55, р = 1,5, у = 0,9 -эмпирические коэффициенты.

В качестве основного составляющего элемента строительной системы вводится понятие о показателе эффективности организации РИК (Пэфф), который представляет собой отношение балльной оценки стоимости РИК5 (полное замещение определенной совокупности элементов инженерных коммуникаций новой конструкцией) Y/Y0 к балльной оценке стоимости

производства РИК с учетом стоимости восстановления работоспособности объекта при использовании методов РИК] - РИК4 для всех дефектов Ф/Ф0 :

П,фф = У/Ф . (9)

При выполнении неравенства П,фф > 1 организацию производства РИК на данном объекте следует считать эффективной в смысле возможного восстановления работоспособности объекта путем производства ремонтных работ.

Балльную оценку стоимости производства работ при РИК (Ф/Фо) с учетом стоимости восстановления работоспособности объекта при использовании методов РИК1 - РИК4 для всех дефектов можно рассчитать по формулам

(Ф/Фо) = 2,=,.„ Ф„ + !,=,.„ Ф2, + Ф3, + Е1=|,„ Ф4,, (10)

где Ф|, - стоимость подготовки производства работ при ремонте одного дефекта на инженерных коммуникациях (1 = 1, 2, ... , п - общее количество дефектов); Ф21 - стоимость производства строительно-монтажных работ при ремонте инженерных коммуникаций; Фз1 - стоимость ввода инженерных коммуникаций в эксплуатацию; Ф4] - финансовые потери в условиях производства работ при ремонте инженерных коммуникаций.

В четвертой главе диссертационной работы нашли отражение результаты экспериментальной апробации и внедрения теоретических положений, разработанных в предыдущих разделах исследования, описывается метод построения комплексной системы оценки эффективности организации строительного производства при РИК в условиях мониторинга эксплуатационных и конструктивных показателей объектов, приведены примеры практической реализации методики.

На предварительном этапе внедрения для оценки адекватности полученной математической модели были определены значения приоритетов для установления очередности производства работ при ремонте 4-х объектов инженерных коммуникаций: (Ж-1, ОЫ-2, 014-3 и СЖ-4 с одинаковым сроком эксплуатации (25 лет). База данных интерактивной системы установления очередности РИК содержит 9 характеристик по ОЫ-1, (Ж-2, СЖ-З и СЖ-4.

Балльная оценка характеристик для блока 2 в виде матрицы О попарных сравнений Л], Л2, ... , Л9 (табл. 1).

Трактовка сделанной специалистами-экспертами балльной оценки для блока 2:

• Л1/Л1 = 1 - попарное сравнение одинаковых групп характеристик (Л1 и Л]) не дает преимуществ ни одной из них;

• Л1/Л3 = 3 - незначительное преимущество отдается группе характеристик

Д.;

• Л1/Л8 - 1 - значительное преимущество отдается группе характеристик

Л,.

Таблица 1.

Матрица попарных сравнений ___

Л л, Лг Лз Л. Л* Л, Л» Л» л,

Л, 1 2 3 4 5 в 7 7 9

Лг 1 а 1 2 3 4 5 6 6 7

Л. 1/3 1/2 1 2 3 4 4 6 5

л. 1/4 1/3 1/2 1 2 3 3 4 5

Л, 1/5 1/4 1/3 1/2 1 2 2 3 4

Л» 1/6 1/5 1/4 1/3 Уг 1 2 3 4

л, 1/7 1/6 1/4 1/3 И 1/2 1 2 3

л» 1/8 1/6 1/5 1/4 1/3 1/3 1/2 1 3

л. 1/9 1/7 1/5 1/5 И 1/4 1/3 1/3 1

Теперь вычисляем собственный вектор (0) и собственное значение (X.) матрицы О . При этом считаем, что компоненты собственного вектора ранжируют группы характеристик Л1, Л2, ... , Л9, а собственное значение определяет согласованность суждений специалистов-экспертов.

Таким же образом вычисляем компоненты собственного вектора блока 2 (X,) и блока 3 (Ху) иерархической структуры интерактивной системы установления очередности производства работ при РИК:

• СЖ-1 - 014-4: X, = 0,312; Х2 = 0,223; Х3 = 0,152; X, = 0,103; Х5 = 0,069; Хб = 0,052; Х7 = 0,040; Х8 = 0,029; Х9 = 0,020;

• 014-1 - ОЫ-4: Хп = 0,540; Х,2 = 0,297; Х,3 = 0,163; Х21 = 0,714; Х22 = 0,143; Х23 = 0,143; Х31 = 0,596; Х32 = 0,276; Х33 = 0,128; Х41 = 0,451; X« = 0,261; Х43 = 0,163; Х44 = 0,057; Х45 = 0,034; Хд6 = 0,034; Хм = 0,400; Х,2 = 0,400; Х53 = 0,200; Хб! = 0,800; X« = 0,100; Хб3 = 0,100; Х71 = 0,500; Х72 = 0,500; Хв1 = 0,800; Х82 = 0,200; Х91 = 0,483; Х92 = 0,272; Х93 = 0,157; Х94 = 0,088.

Исходные значения характеристик для анализа очередности производства работ при РИК были получены от специалистов-экспертов с помощью подготовленных заранее вопросов и вариантов ответов. Переход от компонентов собственного вектора(Х1; Х^; Х^ ) к интегральным показателям Р1, Р2, ... , Р9 производится в виде соответствующих алгебраических выражений - функций Би Р2,..., Бе (приведены в работе):

Р; = Ъ(Х;;Хи;Хик).1=1,2,...,9. (11)

Результаты расчетов с использованием изложенного алгоритма дают возможность представить количественную оценку характеристик ^ для анализа технического состояния инженерных коммуникаций на четырех объектах (табл. 2).

Таблица 2

Результаты расчетов характеристик Р,__

Параметр ON-1 ON-2 ON-3 ON-4

Р. 0,009 0,025 0.042 0.014

Рг 0,019 0,036 0.181 0.021

Рз 0,008 0,053 0.086 0.011

Р. 0,008 0,027 0.064 0,011

Pi 0.005 0,014 0,051 0,006

Pi 0.003 0,019 0,021 0,009

Рт 0.004 0,011 0,021 0,005

Ps 0,002 0,009 0,018 0.002

р» 0,001 0,006 0.012 0.004

р 0.062 0,200 Р3 = 0,496 0,083

Графическая интерпретация результатов приведена на рис. 4 и рис. 5,

где max Р = Р0 = 0,496; 1 - ON-1, 2 - ON-2, 3 - ON-3, 4 - ON-4:

• ON-3 => Р/Ро = 1, => 1-е место по интегральной количественной оценке ко всем рассматриваемым объектам инженерных коммуникаций;

• ON-2 => Р/Р0 = 0,403 => 2-е место по интегральной количественной оценке ко всем рассматриваемым объектам инженерных коммуникаций;

• ON^t => P/Po = 0,167 => 3-е место по интегральной количественной оценке ко всем рассматриваемым объектам инженерных коммуникаций;

• ON-1 => Р/Ро = 0,125 => 4-е место по интегральной количественной оценке ко всем рассматриваемым объектам инженерных коммуникаций.

Индекс PjM.z ....»

Рисунок 4. - Количественная оценка Р* для анализа технического состояния инженерных коммуникаций на четырех объектах

Номер объекта

Рисунок 5. -. Количественная оценка Р/Ро (Ро= 0,496) для установления очередности производства работ при РИК

На предварительном этапе внедрения для оценки адекватности полученной математической модели расчета показателя эффективности организации РИК в условиях реализации определенных способов производства строительных работ балльную оценку стоимости производства работ при РИК с учетом стоимости восстановления работоспособности объекта при использовании метода РИКд можно рассчитать с учетом коэффициентов, приведенных в табл. 3 :

(Ф/Фо) = Si=,,„ Фи + Ф2; + £,=1|П Ф3, + !,=,,„ Ф4, = 120,7712 ; (12)

2,-,.п Фи = 32,7584 ; (13)

£,„,„ Ф2, = 36,1 ; (14)

^ = 1.„Ф3|= 13,586; (15)

Zi = i,„®4i = 38,3268. (16)

Результаты расчетов технико-экономической целесообразности замещения дефектных инженерных коммуникаций на новые конструкции приведены на рис. 6, Y0TH = Y/Y*, Loth = L/L*, Y* = 102, L* = 50 м. Исходя из показателей: D = 0,82 м, L = 150 м, Li = 5 м (катушка) можно установить, что при п < 3 показатель эффективности организации РИК ПЭфф > 1 и ремонт путем замены части трубы с дефектом новой трубой (вставка катушки) вполне экономически оправдан (рис. 6).

Таблица 3

Коэффициенты повышения стоимости производства работ при решите _инженерных коммутдакацнй_

Коэффициент повышения стоимости Метод производства работ

РИК, РИКг РИК1 РИК,

ДК| ',0 2.0 3,0 7,0

йХ.1 1,0 1,0 1,0 1,0

ЛКо — — — 16,0

АР, 0,1 0.2 0.3 1,6

ДР, 0,5 1,0 11,в 33.0

др: 0,1 0.2 12,0 0.3

дг, — - — 1,0

&гг — — — 2,5

Л/.', 0,5 0.5 0,5 15.0

дт 3,0 3,0 40,0 54,0

Количество технологических операций Рисунок 6. — Зависимость затрат на производство ремонтных работ на инженерных коммуникациях (УОТн) от количества технологических операций РИК4 (п)

Определено, что создание программного обеспечения для компьютеризации разработки проекта ремонта определенной совокупности инженерных коммуникаций с использованием информационных технологий реализуется как последовательность процессов проектирования, обеспечивающих формирование пакета прикладных программ, при этом указанные процессы базируются на технологиях инженерной разработки программного обеспечения (ПО).

Приведена обобщенная модель процесса разработки ПО системы автоматизированного проектирования для формирования проекта ремонта определенной совокупности объектов инженерных коммуникаций, представляющая собой общее абстрактное представление этапов процесса проектирования в виде последовательности шагов. При этом изучены различные обобщенные модели разработки ПО, использующие архитектурный подход, позволяющие наблюдать структуру процесса создания ПО в целом (рис. 7). При создании системы автоматизированного проектирования

выполнения ремонтных работ в виде интерактивной системы были использованы такие абстрактные модели процесса разработки ПО, как каскадная и эволюционная.

/"Разработка проекта ремонта опредепенней совокупности инженерных коммуникаций с использованием \ информационных технологий

Упраат» нив пролетом поедания па <»Т1» прикладных программ ¡вэ Пплнировпии« —» Совлщония —*

Адм инист ри рованио

требование к пакету прикладных программ дли организационно-технологического проектирования производства работ при ремонте инженерных коммуникаций Программное обеспечение —* Документация польшзтст —» Лицензионные материалы

Детальная разработка информациои»к»й технологии ¿утя ро.эт.лации методов планирования объемов

ремонтно-строительных работ при ремонте инженерных коммуникаций ■ > Создание программного обеспечения —» Интегрирование и тестирование пакета прикладных программ Разработка учебных

материалов

Рисунок 7. - Схема разработки системы автоматизированного проектирования производства РИК

В интерактивной системе установления очередности производства работ при РИК реализован управляемый экспертом процесс создания сложно структурированных отчетов при помощи регламентированной пошаговой процедуры, включающей в себя последовательно выполняемые этапы:

• на предварительном этапе осуществляется генерация либо ввод общих характеристик отчета: шифра, наименования, списка авторов и др.);

• на первом основном этапе формирования отчета специалист-эксперт выбирает тип отчета среди следующих: отчет о техническом состоянии объектов инженерных коммуникаций в виде анкеты объекта по исходной документальной, экспертной либо диагностической информации; отчет в виде ранжированного перечня объектов, упорядоченных по показателям очередности производства ремонтных работ как для всего множества известных системе объектов, так для выбранного экспертом их подмножества, при этом выполнение дальнейших этапов процесса формирования отчета существенно зависит от выбранного типа отчета;

• на втором основном этапе при формировании отчета специалисту-эксперту необходимо выбрать объект инженерных коммуникаций для создания его документально-диагностической анкеты, при этом существует возможность выбора желаемого произвольного объекта из архива системы; при создании отчета эксперт выполняет ранжирование по прогнозируемым показателям очередности ремонтных работ для всех объектов, находящихся в архиве системы, при этом для выполнения расчетов вызывается соответствующая процедура вычислительного раздела аналитической системы;

• на третьем основном этапе процесса формирования отчетов специалист осуществляет выбор параметров результирующего документа, подготовку к формированию выходного документа и вывод отчета.

Результаты исследования были внедрены в практику работы производственных предприятий:

• ООО "POP" (г. Москва) при обеспечении проектирования строительных работ в условиях количественного анализа технико-экономических показателей ремонтных работ на инженерных коммуникациях (г. Москва, Очаковский проезд);

• ООО "Промышленно-коммерческая фирма "Вертикаль" (г. Москва) при количественном анализе технико-экономических показателей ремонтных работ на инженерных коммуникациях в условиях формирования оптимальных технологических структур выполнения работ при ремонте инженерных коммуникаций (Московская обл., г. Люберцы, Проектируемый проезд).

Таким образом, в результате разработки комплексной методики оценки эффективности организации строительного производства при РИК теоретические результаты исследования были на практике применены для решения задачи эффективного выполнения оценочных расчетов и анализа технико-экономических показателей с высокой степенью достоверности в условиях планирования последовательности и объемов РИК промышленных и гражданских объектов с учетом очередности производства работ в определенной совокупности инженерных коммуникаций.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Анализ методов проектирования организации строительного производства при ремонте инженерных коммуникаций позволил установить, что контроль эксплуатационных характеристик инженерных коммуникаций гражданских и промышленных объектов должен обеспечивать системотехническую взаимосвязь функциональных подсистем и информационных задач, при этом необходимо обеспечить возможность максимально полного использования знаний проектировщика о состоянии объекта инженерных коммуникаций, что во многих случаях требует анализа экспертных мнений об оценке качественных характеристик объекта.

2. Разработана комплексная методика оценки эффективности организации строительного производства ремонта инженерных коммуникаций с учетом данных диагностических обследований, а также принципов оценки показателей производства работ при ремонте инженерных коммуникаций с различными дефектами.

3. Выполнена классификация способов производства работ на объектах инженерных коммуникаций при осуществлении мониторинга эксплуатационных и конструктивных характеристик объектов, что позволяет повысить эффективность производства работ с точки зрения показателен оценки строительно-монтажных работ.

4. Разработана математическая модель процесса обоснованного определения очередности производства работ при ремонте инженерных коммуникаций и предложен алгоритм принятия решений, учитывающий принципы реализации систем автоматизированного проектирования, что

позволило производить организационное и технологическое проектирование ремонтных работ в кратчайшие сроки и увеличило допустимое число сравниваемых объектов при определении их приоритетности в несколько раз по сравнению с ранее используемыми подходами.

5. Разработана концептуальная модель интерактивной системы анализа очередности производства работ при ремонте инженерных коммуникаций с учетом балльного анализа работоспособности объектов в условиях интенсивной эксплуатации и сформирована соответствующая функциональная модель системы, применение которой обеспечивает снижение трудозатрат при подготовке обоснования решений и сокращение продолжительности процедуры принятия решения, вследствие чего удается снизить финансовые затраты на формирование ремонтной программы.

6. На основе теоретических результатов диссертационного исследования предложена и реализована на практике комплексная методика оценки эффективности организации строительного производства при создании программ и планов выполнения работ при ремонте объектов инженерных сетей в условиях формирования и анализа потока информационных характеристик эксплуатации объектов. Разработанные оригинальные алгоритмические и программно-технические решения в виде комплексов программ систем автоматизированного проектирования являются новыми, что подтверждено свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013616480 и № 2013616481.

7. Выполнена апробация результатов диссертации на базе производственных предприятий: ООО "POP" - планирование очередности производства строительно-монтажных работ на инженерных сетевых коммуникациях; ООО "Промышленно-коммерческая фирма "Вертикаль" организация ремонта инженерных коммуникаций, а также контроль характеристик строительно-монтажных работ в информационной среде.

8. Рассмотрены перспективные направления дальнейших исследований, состоящие в разработке теоретических и методологических основ информатизации и компьютеризации производственных процессов проектирования производства ремонтных работ на инженерных коммуникациях с учетом организационно-управленческих моделей строительных предприятий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора:

1. Кожевников Д.Г. Строительство подземных объектов в условиях плотной городской застройки [Текст] // В сб.: Актуальные проблемы строительства и недвижимости. - М.: МГСУ. -2006. - 0,5 гг.л. (без соавторов).

2. Кожевников Д.Г. Оптимизация организационных схем строительства подземных объектов коммунального хозяйства города [Текст] // Материалы П-ой международной научно-практической конференции "Недвижимость: проблема экономики, управления и подготовки кадров". - М.: МГСУ. - 2006. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

3. Кожевников Д.Г. Структура информационно-аналитической системы анализа риска эксплуатации инженерных коммуникаций [Текст] // Материалы международной научной конференции "Современные тенденции технических наук". -Уфа: Изд-во "Молодой ученый". - 2013. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад -0,25 п.л.).

4. Кожевников Д.Г. Интерактивная аналитическая система определения очередности ремонта участков системы инженерных коммуникаций [Текст] // Материалы международной научной конференции "Новости передовой науки". -София (Болгария): Изд-во "БялГрад-БГ". - 2013. - 0,5 п.л. (без соавторов).

5. Кожевников Д.Г. Модели диалога при проектировании строительно-монтажных работ на инженерных коммуникациях в среде САПР [Текст] // Материалы международной научной конференции "Научный прогресс на рубеже тысячелетий". - Прага (Чехия): Publishing House "Education and Science". - 2013. -0,5п.л. (без соавторов).

6. Кожевников Д.Г., Воеводин И.Г. Расчет показателей при проектировании производства строительно-монтажных работ на инженерных коммуникациях (РАР_004) [Текст] // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2013616480 от 09 июля 2013 г.

7. Кожевников Д.Г., Воеводин И.Г. Информационно-аналитическая система оценки относительных рисков эксплуатации инженерных коммуникаций (РАР_005) [Текст] // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2013616481 от 09 июля 2013 г.

8. * Кожевников Д.Г. Формирование отчетов при анализе рисков эксплуатации инженерных коммуникаций в среде САПР [Текст] // Промышленное и гражданское строительство. - 2013, - № 6 - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

9. * Кожевников Д.Г., Воеводин И.Г., Крылов П.В. Принципы разработки программного обеспечения для решения задач производства ремонтных работ на инженерных коммуникациях [Текст] // Промышленное и гражданское строительство. - 2013, - № 6 - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

10.* Кожевников Д.Г. Анализ технического состояния инженерных коммуникаций при планировании ремонтно-восстановительных работ с использованием веб-сервисов [Текст] // Технология и организация строительного производства. - 2013, - № 4(5) - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

11 .* Кожевников Д.Г., Управление организационными и технологическими процессами реконструкции инженерных коммуникаций в информационной среде [Текст] // Технология и организация строительного производства. - 2013, № 3(4) -0,5п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

- 4 работы, опубликованных в научных изданиях, входящих в действующий перечень, утверждённый ВАК Минобрнауки России.

Лицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г. ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» Подписано в печать: 21.10.2014. Формат: 60x84 1/16 Печать: XEROX Объем: 1,0 пл._Тираж: 100_Заказ №: б/н

129337, г. Москва, Ярославское ш., 26, ФГБОУ ВПО «МГСУ»