автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Организация эффективного регулирования ресурсами при комбинаторной оптимизации календарных планов строительства

На правах рукописи

Нефедова Василя Касимовна

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕСУРСАМИ ПРИ КОМБИНАТОРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ КАЛЕНДАРНЫХ ПЛАНОВ СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.08 - технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена на кафедре организации строительства Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор Болотин Сергей Алексеевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Варламов Николай Викторович,

- кандидат технических наук, профессор Андреев Леонид Сергеевич

Ведущая организация - ЗАО "Главстройкомплекс"

У*

Защита диссертации состоится мая 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.223.01 при Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 190005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. 4; ауд. 206.

Телефакс: (812) 316 58 72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 190005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. 4.

Автореферат разослан апреля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Г.М. Бадьин

Актуальность темы. В настоящее время в Санкт-Петербурге интенсивно развивается научное направление под обобщающим названием: "Методы повышения эффективности управления строительной отраслью". В рамках этого направления установлено, что в качестве одного из критериев эффективности управления строительством должно стать оптимальное обеспечение субъектов управления современным инструментарием, а в качестве дифференциальных критериев эффективности - оценка проекта по чистой дисконтированной прибыли с учетом оценки финансового риска. В современных научно-практических работах отмечается, что действующая система подготовки инвестиционных строительных проектов часто ограничивается исходным планированием и носит одновариантный, то есть не оптимизационный характер.

Из выше изложенного следует вывод о том, что для совершенство-

вания эффективности управления строительством существенно необходимыми являются разработки следующих направлений научных исследований:

- совершенствование современного организационно-технологического и экономического инструментария в области организации строительства;

- ориентирование этого инструментария на оценку проектов по дисконтированной прибыли с учетом возникающих финансовых рисков;

- наделение нового, современного инструментария свойством многовариантного выбора управленческого решения.

Параллельно с этим в практику строительства возвращается метод застройки территории Санкт-Петербурга градостроительными комплексами. Имеются примеры комплексной застройки следующими ведущими компаниями: "Северный город", ЛенСпецСМУ, ЗАО "Источник-Строй", и т. п. Думается, что и в перспективе застройка жилых массивов градостроительными комплексами будет расширяться. Это, в частности, следует из прогноза социально-экономического развития Санкт-Петербурга, согласно оптимистическому варианту, которого темп ввода жилья (с учетом реконструкции) составит 5,9 млн.кв.м. в 2025 году, что приблизительно в 5 (пять) раз превысит объем сдачи жилья в 2003 году.

При комплексной застройке варьируемым параметром является выбор очередности строительства объектов, который должен быть обоснован в проекте организации строительства. При оптимизационном решении поставленной задачи возникают следующие обстоятельства. Во-первых, на основании статистики перебора вариантов должен быть обоснован оптимизационный эффект. Во-вторых, этот эффект должен быть больше, чем возможный ущерб, связанный с риском неблагоприятного отклонения фактического от оптимизационного эффекта. Следова задач

управления, которые обеспечили бы как принятие оптимального решения, так и его эффективную реализацию с учетом устойчивости инвестиционного строительного проекта к возмущающим факторам.

К сожалению, поставленные вопросы пока решаются лишь на уровне методологических основ, которые корректны по своей постановке, но, как правило, имеют общий характер. Поэтому, принимая все то правильное, которое, так или иначе, представлено в научно-практической литературе, автор данного исследования, ориентируется на решение таких задач, которые, прежде всего, могут быть квалифицированы как научные.

Цель исследования заключается в совершенствовании методологии планирования, организации и управления строительства комплекса объектов, определяющей формирование оптимальных по современным критериям оче-редностей освоения объектов в заданном градостроительном комплексе с учетом поточной организации работ.

При этом научная новизна представленного исследования заключается в разработке, совершенствовании и исследовании следующих предметов научного поиска:

1. универсального алгоритма комбинаторной оптимизации, основанного на использовании современных финансовых критериев с учетом существующей нормативной статистики, относительных и -абсолютных ограничений, определяющих порядок освоения объектов;

2. критерия качества управляемых процессов в организации строительного производства;

3. экспоненциального генератора случайных продолжительностей и его реализации при статистическом моделировании несвоевременного выполнения строительно-монтажных работ;

4. методики выбора варианта оптимального управления, ориентированной на своевременное выполнение строительно-монтажных работ. Объектом исследования данной диссертации является организация,

планирование и управление поточным строительством комплекса объектов.

Предметом исследования диссертации являются оптимальные (по современным критериям) методы организации, планирования и управления строительством комплекса объектов, ориентированные на их практическое использование через описательные методики и современные компьютерные программы.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается практическим проверками и применением методик, выводов и рекомендаций, реализованных в конкретных проектах строительных организаций Санкт-Петербурга, а также использованием современных научных исследований российских ученых в области теории и практики организации, плани-

рования и управления строительным производством и экономикой и строительства: Афанасьева В.А., Баркалова С.А., Болотина С.А., Грабового П.Г., Русакова А.А., Васильева В.М., Цая Т.Н. и др. и зарубежных ученых в области управления проектами и календарного планирования Джонсона СМ., Келли Дж. О., и других трудов научно-исследовательских и проектных институтов, а также высших учебных заведений, занимающихся вопросами организации, экономики и управления строительством, а также подрядных строительных организаций.

Практическая значимость. Для практического осуществления эффективного планирования, организации и управления строительным производством разработаны и реализованы в форме программного обеспечения следующие методики:

1. методика инструментального обеспечения комбинаторной оптимизации строительных потоков в программе Microsoft Project;

2. методика инструментального обеспечения мониторинга и регулирования хода выполнения работ в программе Microsoft Project. Апробаиия. Основные положения диссертационной работы доложены

на 38-ой научной конференции в г. Казани 1986 г.; 10-ой республиканской научной конференции в г. Казани 1989 г.; областной научно-практической конференции в г. Тюмени 1987 г.; 43-48-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов ЛИСИ 1986-1991 гг.; 60-61-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ 2003-2004 гг.; 56-57-й международной научно-технической конференции молодых ученых и студентов СПбГАСУ 2002-2003 гг.; "Реконструкция - Санкт-Петербурга 2005" Международный симпозиум Берлин, Санкт-Петербург 1993 г.

По результатам исследования опубликовано работ 12 (10 в соавторстве).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена

на 157 страницах печатного текста (гарнитура Times New Roman, 14пт), состоит из введения, четырех глав, заключения (основные выводы), списка литературы, включающего 148 наименований и приложения на 14 с. В работе представлено 36 рисунков и 17 таблиц.

Исходя из вышесказанного, на защиту выносятся следующие научно-практические разработки:

1. метод, алгоритм и компьютерная программа комбинаторной оптимизации строительных потоков, настроенные на функционирование в соответствие с актуальными критериями, практическом учете относительных и абсолютных ограничений на порядок освоения объектов и с учетом проверки эффективности алгоритма по нормативной статисти-

ке продолжительностей строительства объектов;

2. универсального критерия качества управляемых процессов в организации строительства и организации строительного производства, основанного на принятии гипотезы, связанной с приравниванием потребительской стоимости к стоимости затрат;

3. экспоненциального генератора случайных продолжительностей, основанного на принятии факта большего противодействия большему отклонению от своевременности, и его реализации при статистическом моделировании несвоевременного выполнения строительно-монтажных работ;

4. методики выбора варианта оптимального управления, ориентированной на своевременное выполнение строительно-монтажных работ, и основанной на совершенствовании метода хеджирования риска несвоевременного выполнения работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обоснована актуальность темы, сформирована цель и задачи исследования, охарактеризована теоретическая и практическая основа диссертации. В данном разделе также приведены сведения о научной новизне, обоснованности и практической значимости полученных результатов и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации критически проанализированы современные научные и практические подходы, используемые при решении поставленных в исследовании задач. На основе анализа различных определений поточных методов строительства принято, что основным классификационным признаком поточности является распределение ресурсов, а современным инструментарием, позволяющим планировать и организовывать распределение ресурсов, являются компьютерные программы управления проектами.

Показано, что международно-признанными критериями оценки экономической эффективности инвестиционных строительных проектов являются критерии, связанные с дисконтированием денежных потоков. Однако, использование этих критериев в практике оптимизации строительных потоков связано с вычислительной и алгоритмической сложностями их комбинаторной оптимизации, под которой понимается поиск экстремальных очеред-ностей освоения объектов в заданном комплексе (пусковой, градостроительный и др.).

Проведенным анализом определено, что для эффективного применения алгоритмов комбинаторной оптимизации необходимо с определенной организационно-технологической надежностью обеспечить своевременность выполнения строительно-монтажных работ, которая по современной терминологии трактуется как рисковая категория. В данном разделе обоснована следующая постановка задач исследования:

1) разработать универсальный метод оптимизации очередности строительства объектов в составе строительных потоков с учетом современных требований к целевой функции, с учетом практически используемых в строительстве относительных и абсолютных ограничений на порядок освоения объектов и на основе использования нормативной статистики по продолжительностям строительства объектов, создать алгоритм и реализующую его компьютерную программу;

2) разработать критерий оценки, управляющей траектории, процесса регулирования риска несвоевременного выполнения работ, модель актуального генератора случайных продолжительностей и оптимизационную модель управления риском несвоевременного выполнения работе учетом ее программной реализации в компьютерных программах управления проектами.

Во второй главе диссертации рассматриваются оптимизационные критерии решения задач комбинаторной оптимизации. В качестве стоимостного показателя взят экономический критерий, получивший название минимальная стоимость виртуальной продажи -VS. Этот критерий показывает, за какую минимальную цену можно продать строительный объект, чтобы получить заданный процент на инвестированный капитал -Е. Преимущество предложенного критерия, по сравнению с традиционными показателями, заключается в том, что для оценки эффективности проекта не требуется данных о его доходном периоде. Введенная нами в диссертации модификация этого критерия -MVS связана с отказом от дефлирования стоимости недвижимости, что упрощает задачу сравнительной оценки вариантов организации работ.

MVS^tck + Ef^. (1)

где - размер инвестирования в момент времени t; t - порядковый индекс месяца строительства,* Г- общая продолжительность строительства в месяцах.

В диссертации для обоснованного выше критерия, на практическом примере поточной организации работ продемонстрировано наличие оптимизационного эффекта при изменении очередности освоения объектов. Как показали исследования оптимизационный эффект связан как с принятой схемой финансирования строительства, так и методом расчета организации работ (рассмотрены два метода: метод критического пути и метод обеспечивающий непрерывное освоение частных фронтов работ). Наиболее полный эффект имеет место при расчете за законченный комплекс, а полное отсутствие эффекта- при расчете за каждую выполненную работу. В промежуточном случае для метода непрерывного освоения фронтов работ эффект также не зависит от изменения очередности освоения объектов.

- Более ранними исследованиями установлено, что трудоемкость решения задач комбинаторной оптимизации значительно уменьшается при учете реальных ограничений. В диссертации это использовано в разработанном алгоритме.(см. рис.1) и реализующей его программе-макросе, написанной в среде компьютерной программы Microsoft Project. Универсальность разработанного алгоритма достигается использованием метода полного перебора вариантов, для чего был разработан алгоритм генерирования допустимых вариантов. В этот алгоритм вошло описание двух массивов: абсолютных и относительных ограничений. Алгоритм позволяет определить минимальную и максимальную продолжительности, количество этих вариантов и соответствующие им очередности освоения объектов.

8

Рис 1 Блок схема алгоритма комбинаторной оптимизации

Разработанная программа позволила провести исследование по определению оптимизационного эффекта по двум критериям: модифицированной стоимости виртуальной продаже и общей продолжительности строительства комплекса. В качестве статистического массива данного исследования взята статистика норм продолжительностей строительства для большинства, представленных в СНиП, жилых зданий. Из этого массива формировались случайные выборки и определялись оптимизационные эффекты, примеры распределения которых показаны на рис.2.

А А Л А & Л^ ' ~ »>

* ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ . ^ О,4

Ч* N N V V V V V V V N

Рис 2 Примерные гистограммы распределения оптимизационных эффектов

В качестве меры оценки возможного оптимизационного эффекта использовано отношение максимального значения показателя к его минимальному значению Kf (по общей продолжительности) и Кс (по MVS).

Исследованием установлено: для временного критерия оптимизационный эффект составил порядка 5%, а для стоимостного » 0,5%, что для современного кочебания цен является несущественным. Практический вывод: для получения 5-ти процентного эффекта необходимо повышение стабильности выполнения плана работ по времени, то есть необходимо совершенствование методов управления рисками несвоевременного выполнения строительных работ.

В третьей главе диссертации с целью совершенствования системы управления нами использована следующая концепция управленческой экспертизы. Если по критерию несвоевременного выполнения работ система не может быть аккредитована, то необходимо сформировать соответствующее воздействие либо на субъект, либо на объект управления. Это воздействие может быть реализовано с помощью одного из 4-х методов управления:

1. Резервирование ресурсов.

2. Диверсификация выполняемых видов работ или объектов.

3. Ограничение несвоевременного выполнения работ.

4. Страхование риска несвоевременного выполнения работ.

В диссертации, в основном, рассмотрен 3-й метод. При разработке показателя качества управления было принято предположение о равенстве потребительской стоимости выполненной работы и затрат на ее выполнение. За основу взято определение современной стоимости плановых инвестиций -NPlfLAN. Фактическое время выполнение оцениваемой работы отклоняется от планового выполнения на величину -AT, (считается неотрицательной величиной) и по стоимости на величину -АС,, (может иметь различные знаки). Если фактическая стоимость больше плановой (в большинстве случаев), то величина - NPFACTбудет уменьшаться, в противном случае - возрастать. Отношение фактических дисконтированных инвестиций к плановым дисконтированным инвестициям будет определять индекс качества управления -IQM. Этот индекс использован нами в дальнейшем в качестве критерия оценки эффективности, выбираемых вариантов стратегий управления и рассчитывается по следующей формуле:

JQM = (UEyT-f(UE)-™. (2)

На рис.3 показан практический пример задержки выполнения проектных работ на I неделю.

Ид. Название задачи Нсж'оз

,_______1_1о _17 г< Г 01 Т .

~0 .Застройка и продажа ^.—^.миД 08 12 03 Задание на проектирование!

2 Проектирование коттеджа

3 Организация тендера Получение разрешения в

! ГАСН 5 | Строительство коттеджа

Дм ИЗ Яна 04 _ Фм*04 ]

а___15_22 , 29 1 05 __12 „26 ... И 1 « 23_]

|г..............г и ........ ид тг ил

Заспкхкш Прое^шроядамк

и,; 111 „^".сР^^У-г

П0дряачмк,3эк*у1ик

~ ¡^омлмравцмцЗмазчик

I'

Рис.3 Регулирование и оценка задержки выполнения проектных работ

В диссертации разработана методика мониторинга (определения фактических объемов работ) и предсказания временных параметров выполняемых работ, оценки траектории управления по критерию качества управления. Несмотря на то, что в представленном примере снижение индекса незначительно в общем случае необходимо предвидеть возможные последствия от несвоевременного выполнения работ. Это реализовано в диссертации посредством совершенствования методики статистического моделирования. Для этого усовершенствован треугольный генератор случайных продолжитель-ностей посредством его замены на экспоненциальный. Данное усовершенствование свелось к тому, что принято условие возрастания сопротивления системы увеличению отклонения от несвоевременного выполнения работы. Принятие этого условия эквивалентно описанию системы следующим дифференциальным уравнением:

^-т-к./о),

ш

(3)

где/ЭД - функция плотности распределения вероятности несвоевременного выполнения работ. Интегрируя уравнение (3) и используя функциональный переход от равномерного к экспоненциальному генератору случайных продолжитель-ностей работ, получена следующая формула статистического определения случайных продолжительностей работ:

1 = АНВ~А)1м{Х), (4)

где ^случайная продолжительность работы;

А - оптимистическая или плановая продолжительность работы; В - пессимистическая продолжительность работы;

X - случайное значение стандартного равномерно распределенного генератора, в диапазоне случайных чисел от 0 до 1.

Зная статистические характеристики выполнения отдельных работ, в

диссертации усовершенствована методика расчета фонда урочных работ, фонда арендованной производительности и премиального фонда своевременного выполнения работ на предмет определения их статистических характеристик.

Далее, в диссертации, исследованы 4 стратегии динамического расходования средств фонда оплаты арендованной производительности, показанных на рис.4. Общим для всех стратегий является разбиение продолжительности на недельные этапы, по прошествии которых осуществляется определение фактического выполнения работы и если оно отстает от планового, то определяется плановое задание на следующий период.

Согласно 1-ой стратегии все недовыполнение равномерно распределяется на все оставшиеся периоды.

Согласно 2-ой стратегии недовыполнение также распределяется на оставшиеся периоды, но при этом учитывается запас, определяемый предшествующим недовыполнением.

Согласно 3-ей стратегии все недовыполнение равномерно распределяется на следующий временной период.

Согласно 4-ой стратегии недовыполнение также распределяется на следующий период, но при этом учитывается запас, определяемый предшествующим недовыполнением.

В качестве критерия, по которому определена оптимальная стратегия, использовано отношение относительной своевременности к относительным трудозатратам. Эффективность определена на основании статистического моделирования индивидуальных потоков. Выявлено, что оптимальной является 2-я стратегия.

Для оптимальной стратегии определено, что при использовании экспоненциального генератора случайных продолжительностей, стандартное отклонение, определяющее отклонение от планового выполнения, обратно пропорционально числу периодов регулирования и пропорционально относительному отклонению, определяемому маргинальными значениями про-должительностей.

В четвертой главе диссертации разработаны 2 практические методики.

Первая - это методика инструментального обеспечения комбинаторной оптимизации строительных потоков, реализованная в компьютерной программе управления проектами Microsoft Project. Обеспечивающая данную методику компьютерная программа представлена в приложении к диссертации.

Вторая - это методика инструментального обеспечения мониторинга и регулирования хода выполнения работ.

1-я стратегия

2-я стратегия

3-я стратегия

4-я стратегия

Рис. 4. Стратегии управления фондом арендованной производительности

Практическая значимость обеих методик заключается в том, что с их помощью возможно как осуществление оптимизационного проектирования строительных потоков, так и реализация их в вероятностных условиях строительства при максимизации их организационно-технологической надежности.

Обобщая результаты исследования, нами сформулировано следующее заключение. Заключение

1. Установлена функциональная связь между методами расчета организации работ, включающими комбинаторную оптимизацию объектов внутри строительного комплекса, и современными показателями экономической эффективности, а именно чистым дисконтированным доходом и минимальной стоимостью виртуальной продажи комплекса объектов.

2. Определено, что средний оптимизационный эффект при поиске экстремальных перестановок объектов, определенный современными технико-экономическими показателями, и полученный на основе нормативной статистики, составил порядка 5% при оценке по критерию общей продолжительности комплекса работ и менее 1% по критерию чистого дисконтированного дохода и минимальной стоимости виртуальной продажи комплекса объектов.

3. Разработан универсальный алгоритм комбинаторной оптимизации поточного строительства комплекса объектов жилищно-гражданско-го назначения, позволяющий учитывать абсолютные и относительные ограничения на очередность освоения объектов и планировать оптимальную Последовательность их выполнения на период времени порядка 6-ти лет.

4. На основе анализа понятия управленческой экспертизы предложена новая интегральная оценка качества управления, базирующаяся на принципе дисконтирования потребительской стоимости выполнения работы во времени.

5. Обосновано использование экспоненциального генератора случайных продолжительностей для целей статистического моделирования несвоевременного выполнения СМР.

6. Усовершенствована методика расчета по планированию арендованной производительности для целей создания ресурсного резерва, необходимого для обеспечения своевременного выполнения СМР.1

7. Исследованы четыре стратегии регулирования по достижению своевременного выполнения работ и определена оптимальная стратегия, на основании которой сформирована система уравнений оптимального

регулирования и проведен соответствующий статистический эксперимент, на основании которого установлена формула, показывающая зависимость стандартного отклонения своевременности выполнения работ от числа этапов регулирования и начальной несвоевременности выполнения работ.

8. Разработаны методические рекомендации и компьютерная программа в среде программы управления проектами Microsoft Project, реализующая оптимизационную стратегию для двух методов расчета организации строительства при определении очередности освоения объектов в жилищно-гражданских комплексах на стадии разработки проектов организации строительства.

9. Разработана методика мониторинга хода строительства, ориентированная на оптимальное управление своевременным выполнением работ и реализованная в компьютерной программе управления проектами Microsoft Project.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Валеева В.К., Афанасьев ВА, Афанасьев А.В., Власов В.Н. Новые разновидности поточной организации строительства. -Л.: ЛИСИ, 1991. -153 с.

2. Нефедова В.К., Болотин С.А., Гугина Ю.Б. Методика оценки календарного плана в программе управления проектом ориентированная на обоснование инвестиций в строительство.// Известия вузов. Строительство, 2003, №8. - 5 с.

3. Нефедова В.К., Болотин С.А. Комбинаторная оптимизация в программах управления проектами.// Известия вузов. Строительство, 2003, №7. -с.47-51.

4. Валеева В.К., Афанасьев А.В., Пронченко Л.Л., Шабан М. Формирование и оптимизации параллельно-поточной организации работ при застройке и реконструкции Петербурга.//Материал международного симпозиума "Реконструкция Санкт-Петербурга - 2005" Берлин; Санкт-Петербург, 1993. - с. 184-185.

5. Валеева В.К., Афанасьев В.А. Опыт проведения деловой игры "Оптимизация, планирование и управление строительством".// Тезисы 38-ой научной конференции. Казань, 1986. -с. 149-150.

6. Валеева В.К. Методика проведения деловой игры в курсе организации, планирования и управления строительством7/ Автоматизация организации, планирования и управления строительством: Межвуз.те-мат.сб.трЛ.: ЛИСИ, 1987. -c.60.-66.

7. Валеева В.К., Афанасьев ВА Деловые игры организации, планировании и управлении строительством.// Вопросы надежности и эффективности строительства: Межвуз.темат.сб.тр. Казань: КазИСИ,1987.-с.78-85.

8. Валеева В.К., Афанасьев В.А., Родионов В.Г. Рациональное календарное планирование путь повышения эффективности коллективного подряда.// Тезисы областной научно-практической конференции. Тю-мснь,1987.-с.58-59.

9. Валеева В.К., Афанасьев А.В. Деловая игра по формированию календарного плана в условиях весьма ограниченных исходных данных.// Тезисы 10-ой республиканской научной конференции. Казань, 1989. -с.63-64.

10. Валеева В.К., Афанасьев ВА, Афанасьев А.В. Рациональная организация труда - основа его эффективности.// Экономика строительства: Межвуз.тематхб.тр.Л.: ЛИСИ, 1989. -с.48-54.

11. Валеева В.К., Афанасьев ВА Пути совершенствования организации строительного производства в условиях перестройки.//Технология, организация и планирование строительного производства: Межвуз. темат.сб.тр.: ЛИСИ, 1990. -с.5-10.

12. Валеева В.К. К вопросу о назначении дополнительных однотипных бригад в параллельные потоки. //Совершенствование технологии и организации строительства: Межвуз.темат.сб.тр.: ЛИСИ, 1991. -с.39-42.

Подписано к печати 01.04.2004. Формат 60x84 1/16. Бум. офсетная. Усл. печ л. 1,25. Тираж 100 экз Заказ 49.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.

m-9 4 2 6

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Анализ современных методов решения задач комбинаторной оптимизации календарных планов и их реализации в строительстве.

1.1. Анализ оптимизационных методов расчета строительных потоков в календарном планировании.

1.2. Анализ риска несвоевременного выполнения строительных работ.

Постановка задач исследования.

Глава 2. Разработка научно-практическцх основ универсального алгоритма комбинаторной оптимизации поточного строительства 2.1. Технико-экономические критерии комбинаторной оптимизации строительных потоков в жилищногражданском строительстве.

2.2. Определение оптимизационного эффекта по выбору очередности освоения объектов на основе нормативной статистики.

2.3. Разработка алгоритма оптимизации очередности освоения объектов с учетом ограничений на порядок их освоения.

Выводы по 2-й главе.

Глава 3. Управленческая экспертиза и организация оптимального регулирования своевременного выполнения работ

3.1. Цель, предмет и задачи управленческой экспертизы.

3.2. Критерий оценки качества управляемых процессов.

3.3. Разработка экспоненциального генератора случайных продолжительностей.

3.4. Планирование резерва оплаты на своевременное выполнение СМР.

3.5. Оптимальное регулирование своевременного выполнения СМР.

3.6. Статистическое моделирование своевременного выполнения работ. 109 Выводы по 3-й главе.

Глава 4. Разработка практической методики комбинаторной оптимизации строительных потоков

4.1. Методика инструментального обеспечения комбинаторной оптимизации строительных потоков в программе

Microsoft Project.

4.2. Методика инструментального обеспечения мониторинга и регулирования хода выполнения работ.

Выводы по 4-й главе.

Общие замечания. Представленная диссертация является научно-исследовательской работой в области организации строительства. Однако, с позиции системного рассмотрения затронутых в работе вопросов, следует учесть то, что системообразующей «окружающей» средой для организации и технологии строительства является технико-экономическим показателем. Поэтому, с практической точки зрения, для удовлетворения новых экономических реалий необходимо ориентировать и приспосабливать принимаемые организационно-технологические решения к актуальным экономическим критериям.

Нами определено, что объектом приложения данной диссертации является организация, планирование и управление поточным строительством, а в качестве предмета исследования нами выбраны оптимальные (по современным критериям) методы организации, планирования и управления строительством, ориентированные на их практическое использование через описательные методики и компьютерные программы.

Актуальность темы. В настоящее время в Санкт-Петербурге стало интенсивно развиваться научное направление под следующим обобщающим названием: «Методы повышения эффективности управления строительной отраслью». В работе [43] отмечено, что в качестве одного из критериев эффективности управления строительством должно стать оптимальное соотношение между субъектами управления и инструментарием управления, а в работе [44] указаны следующие дифференциальные критерии: ожидаемая норма чистой дисконтированной прибыли и финансовый риск проекта. В практической работе [24] отмечено, что «Действующая система подготовки ИСП часто ограничивается исходным планированием и носит одновариантный характер». В фундаментальной статье [52] авторами анализируется методология управления производственным потенциалом строительной системы, а именно: проблема, концепция, модели, методы, инструменты и системы.

Из всего отмеченного следует вывод о том, что для совершенствования эффективности управления строительством существенно необходимыми являются следующие направления научных разработок и исследований:

- разработка современного организационно-технологического и экономического инструментария в области организации строительства;

- ориентирование этого инструментария на оценку проектов по дисконтированной прибыли от их реализации и на учет, возникающих при этом, финансовых рисков;

- наделение нового, современного инструментария свойством многовариантного выбора управленческого решения.

Параллельно с этим в практику строительства возвращается метод застройки территории градостроительными комплексами [100]. Так, например, в работе [67] отмечена организация ЗАО «Источник-Строй», для которой почти каждый заявленный проект носит название «жилой комплекс». Имеются аналогичные примеры комплексной застройки и другими компаниями: «Северный город», ЛенСпецСМУ и т. п. Думается, что и в перспективе застройка жилых массивов градостроительными комплексами будет расширяться.

При комплексной застройке варьируемым параметром является выбор очередности строительства объектов, который должен быть обоснован в проекте организации строительства (ПОС). При оптимизационном решении поставленной задачи возникают следующие обстоятельства. Во-первых, на основании статистики перебора вариантов должен быть обоснован оптимизационный эффект. Во-вторых, этот эффект должен быть больше, чем возможный ущерб, связанный с риском неблагоприятного отклонения фактического от оптимизационного эффекта. Следовательно, необходима разработка задач управления, которые обеспечили бы как принятие оптимального решения, так и его эффективную реализацию с учетом устойчивости инвестиционно-строительного комплекса к возмущающим факторам, как это декларируется современными исследованиями [102].

Актуальность такой постановки следует, прежде всего, из того, что в настоящее время не выдерживаются сроки строительства. Подтверждением этому является предложение ГАТИ (государственной административно-технической инспекции) об 10-ти кратном увеличении штрафов за срывы установленных сроков производства работ, по выданным разрешениям на производство строительно-монтажных работ [51]. Отмечается также, что в будущем предприниматели в строительстве будут вынуждены принимать на себя все большие риски, а в области страхового дела риск будет все менее прогнозируемым [2]. К сожалению, поставленные вопросы пока решаются лишь на уровне методических основ, которые корректны по своей постановке, но, как правило, имеют довольно-общий характер [128]. Поэтому, принимая все то правильное, которое, так или иначе, представлено в научно-практической литературе, мы, в данном исследовании, ориентируемся на решение таких задач, которые, прежде всего, могут быть квалифицированы как научные.

Научная новизна. Основной задачей диссертации является разработка новой методологии планирования, определяющей формирование оптимальных очередностей освоения объектов в заданном строительном комплексе с учетом поточной организации работ. При этом, как нам видится, новизна представленного исследования заключается в разработке, совершенствовании, создании и исследовании следующих предметов научного поиска:

1. универсального алгоритма комбинаторной оптимизации, основанного на современных финансовых критериях, на практическом учете существующей нормативной статистики и на учете относительных и абсолютных ограничений, определяющих порядок освоения объектов;

2. критерия качества управляемых процессов в организации строительства и строительного производства;

3. экспоненциального генератора случайных продолжительностей и его реализации при статистическом моделировании несвоевременного выполнения строительно-монтажных работ;

4. методики выбора варианта оптимального управления, ориентированной на своевременное выполнение строительно-монтажных работ.

Практическая значимость. Для практического осуществления эффективного планирования, организации и управления строительным производством разработаны и реализованы в форме программного обеспечения следующие методики:

1. методика инструментального обеспечения комбинаторной оптимизации строительных потоков в программе Microsoft Project;

2. методика инструментального обеспечения мониторинга и регулирования хода выполнения работ в программе Microsoft Project.

Исходя из вышесказанного, на защиту выносятся следующие научно-практические разработки:

1. метод, алгоритм и компьютерная программа комбинаторной оптимизации строительных потоков, настроенные на функционирование в соответствие с актуальными критериями, практическом учете относительных и абсолютных ограничений на порядок освоения объектов и с учетом проверки эффективности алгоритма по нормативной статистике продолжительностей строительства объектов;

2. универсального критерия качества управляемых процессов в организации строительного производства, основанного на принятии гипотезы, связанной с приравниванием потребительской стоимости к стоимости затрат;

3. экспоненциального генератора случайных продолжительностей, основанного на принятии факта большего противодействия большему отклонению от своевременности, и его реализации при статистическом моделировании несвоевременного выполнения строительно-монтажных работ;

4. методики выбора варианта оптимального управления, ориентированной на своевременное выполнение строительно-монтажных работ, и основанной на совершенствовании метода хеджирования риска несвоевременного выполнения работ.

Выводы по 4-й главе

1. Разработаны методические рекомендации и компьютерная программа в среде программы управления проектами Microsoft Project 2002 rus., реализующая оптимизационную стратегию для двух методов расчета организации строительства при определении очередности освоения объектов в жилищно-гражданских комплексах на стадии разработки проектов организации строительства.

2. Разработана методика мониторинга хода строительства, ориентированная на оптимальное управление своевременным выполнением работ и реализованная в компьютерной программе управления проектами Microsoft Project 2002 rus.

Заключение

1. Установлена функциональная связь между методами расчета организации работ, включающими комбинаторную оптимизацию объектов внутри строительного комплекса, и современными показателями экономической эффективности, а именно чистым дисконтированным доходом и минимальной стоимостью виртуальной продажи комплекса объектов.

2. Определено, что средний оптимизационный эффект при поиске экстремальных перестановок объектов, определенный современными технико-экономическими показателями, и полученный на основе нормативной статистики, составил порядка 5% при оценке по критерию общей продолжительности комплекса работ и менее 1% по критерию чистого дисконтированного дохода и минимальной стоимости виртуальной продажи комплекса объектов.

3. Разработан универсальный алгоритм комбинаторной оптимизации поточного строительства комплекса объектов жилищно-гражданского назначения, позволяющий учитывать абсолютные и относительные ограничения на очередность освоения объектов и планировать оптимальную последовательность их выполнения на период времени порядка 6-ти лет.

4. На основе анализа понятия управленческой экспертизы предложена новая интегральная оценка качества управления, базирующаяся на принципе дисконтирования потребительской стоимости выполнения работы во времени.

5. Содержательно и формально обосновано использование экспоненциального генератора случайных продолжительностей для целей статистического моделирования несвоевременного выполнения СМР.

6. Усовершенствована методика расчета по планированию арендованной производительности для целей создания ресурсного резерва, необходимого для обеспечения своевременного выполнения СМР.

7. Исследованы четыре стратегии регулирования по достижению своевременного выполнения работ и определена оптимальная стратегия, на основании которой сформирована система уравнений оптимального регулирования и проведен соответствующий статистический эксперимент, на основании которого установлена формула, показывающая зависимость стандартного отклонения своевременности выполнения работ от числа этапов регулирования и начальной несвоевременности выполнения работ.

8. Разработаны методические рекомендации и компьютерная программа в среде программы управления проектами Microsoft Project 2002 rus., реализующая оптимизационную стратегию для двух методов расчета организации строительства при определении очередности освоения объектов в жилищно-гражданских комплексах на стадии разработки проектов организации строительства.

9. Разработана методика мониторинга хода строительства, ориентированная на оптимальное управление своевременным выполнением работ и реализованная в компьютерной программе управления проектами Microsoft Project 2002 rus.

1. Авдеев Ю.А. Выработка и анализ плановых решений в сложных проектах. -М.: Экономика, 1971. - 112 с.

2. Адам Ф.М., Шевченко Н.И. Строительная экспертиза и сертификация. // СтройПРОФИль, №7, 2003. -с.47.

3. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах. -М.: Высшая школа, 1986.-319 с.

4. Александрова В.Ф. Совершенствование календарного планирования застройки градостроительных комплексов в составе проекта организации строительства.//Авт.реф.к.т.н.Л.:ЛИСИ, 1989.-24 с.

5. Андреев Л.С., Резниченко B.C. Технико-экономическое планирование деятельности строительно-монтажных организаций. СПб.: ПВВИСУ, 1994, 140 с.

6. Андреев Л.С. Методы оптимизации организационно-технических решений при разработке стройбизнес-плана военно-строительных подрядных организаций. Дисс. Д.техн.н. СПб.: ВИТУ, 2003.

7. Артамонов A.A. Некоторые аспекты количественной оценки рисков проекта методом «вероятность-потери» на основе общей классификации. Реконструкция Санкт-Петербург 2003. Сб. докл. межд. науч.-практ. конф., СПб.: СПбГАСУ, 2003. сс. 109 - 113.

8. Артемьев Юрий. Прогноз социально-экономического развития. Пессимистический и оптимистический.// Петербургский строительный рынок, №7-8, 2003. -с. 12-13.

9. Афанасьев В.А., Хибухин В.П. Методика оптимизации сетевых графиков при потоке.// На стройках России, № 12, 1967, -с. 8-10.

10. Афанасьев В.А., Величкин В.З. Определение рациональных очередностей освоения частных фронтов работ применительно к различным методам организации работ.//Математические методы решения экономических задач: Сб. 9. -М.: Наука, 1980. -с. 16-23.

11. Афанасьев В.А. Алгоритмы формирования, расчета и оптимизации методов организации работ. -Л.: ЛИСИ, 1980.-96 с.

12. Афанасьев В.А. Связи между работами и методы организации работ.// Организация, планирование и управление строительством. Л.: ЛИСИ, 1981.-с. 9-15.

13. Афанасьев В.А., Шишкин А.И. Методы организации работ в строительстве. Петрозаводск: ПГУ, 1983. -112 с.

14. Афанасьев В.А., Афанасьев A.B., Валеева В.К., Власов В.Н. Новые разновидности поточной организации строительства. -Л.: ЛИСИ, 1991.153 с.

15. Ахьюджа X. Сетевые методы управления в проектировании производства. М.: Мир. — 1979. 640 с.

16. Ашманов С.А., Тимохов A.B. Теория оптимизации в задачах и упражнениях. -М.: Наука, 1991.-448 с.

17. Бадалова А.Г. Основные аспекты теории управления рисками. В кн. Современное состояние инвестиционного комплекса России. —М.: Минобр. МГСУ, 2003. - сс. 194-203.

18. Байбурин А.Х. Анализ опасности дефектов строительно-монтажных работ.// Известия вузов. Строительство. Новосибирск, №1, 2003. с. 4952.

19. Балабанов И.Т. Риск-менеджмент. -М.: Финансы и статистика. 1996. 192 с.

20. Баркалов С.А., Глагольев A.B., Лихотин Ю.П. и др. Модель распределения ресурсов при управлении строительными проектами в случае независимых работ.//Известия вузов. Строительство. Новосибирск, №1, 2003. с. 45-53.

21. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. -М.: Наука, 1965. 460 с.

22. Березкин В.Ф. Ключ к эффективному управлению инвестиционными строительными проектами.// Петербургский строительный рынок, №7-8, 2003. -с. 45.

23. Бизнес-план. Методические материалы. -М.: Финансы и статистика, 1997.-160 с.

24. Болотин С.А. Оптимизация календарного плана по методу с непрерывным освоением частных фронтов./Юрганизация, планирование и управление строительством. -JL: ЛИСИ, 1981. -с. 144-150.

25. Болотин С.А., Александрова В.Ф. Суммарная оценка растяжений ресурсных и фронтальных связей при планировании расписания работ.//Совершенствование организации, планирования и управления поточным строительством. Петрозаводск: ПГУ, 1985.-С.72-77.

26. Болотин С.А., Александрова В.Ф. Анализ порядка освоения объектов при проектировании календарных планов застройки градостроительными комплексами.//Современные способы организации и управления строительством. -Л.: ЛИСИ, 1986. -с. 27-30. -71

27. Болотин С.А. Календарное планирование СМР методом неопределенных ресурсных коэффициентов.// Строительство и архитектура, № 9, 1989. -с. 75-80.

28. Болотин С.А. Оптимизация очередности в потоках с непрерывным освоением частных фронтов работ.//Деп. ВНИИС Госстроя СССР, №10587, 1989.-41 с.

29. Болотин С.А., Рунковский О.Н. Линейное программирование в оптимизации распределения трудовых ресурсов при проектировании расписаний СМР.//Деп. ВНИИС Госстроя СССР, №10575, 1990.-69 с.

30. Болотин С.А. Влияние погрешности квалиметрии на комбинаторную оптимизацию строительных потоков// Известия вузов. Строительство и архитектура, 1990, №1. с. 74-78.

31. Болотин С.А.Комбинаторная оптимизация расписаний СМР на основе статистического выявления доминантных фрагментов.//Деп. ВНИИС Госстроя СССР №10588, 1990. -55 с.

32. Болотин С.А. Методология оптимального ресурсораспределения в календарном планировании строительства объектов и их комплексов. Диссертация на степень доктора техн. наук. -СПб.: СПбГАСУ. 1998.

33. Болотин С.А. Управление проектом. -СПб.: СПбГАСУ, 2000. -96 с.

34. Болотин С.А. Оценка строительства социальных объектов по минимальной стоимости виртуальной продажи. В кн.: Оценочные технологии в экономических процессах. -СПб.: Инжекон, 2002. С. 148 — 151.

35. Болотин С.А., Гугина Ю.Б., Крылов Н.Г. Системная декомпозиция формулы расчета чистого дисконтированного дохода. Изв. вузов. Строительство, 2002, №8. -с. 57-61.

36. Быков B.JI. Модель управления рисками при обосновании организационно-технологических решений применения быстровозводимых зданий в конкурентной среде. Реконструкция Санкт4043,44,45,46,47,48,49,50,51,

37. Петербург 2003. Сб. докл. межд. науч.-практ. конф., СПб.: СПбГАСУ, 2003. сс. 21-24.

38. Васильев В.М. Управление строительным производством. Л.: Стройиздат, 1990. -209 с.

39. Васильев В.М. и др. Управление строительными инвестиционными проектами: Учеб. пособие/-СПб., 1997, 312 с.

40. Васильев В.М., Панибратов Ю.П., Резник С.Д., Хитров В.А. Управление в строительстве. М. С-Пб.: АСВ. - 2001. 352 с.

41. Вахмистров А.И. Методы повышения эффективности управления строительной отраслью Санкт-Петербурга.// Петербургский строительный рынок, №4, 2003. -с. 6-7.

42. Вахмистров А.И. Управление инвестиционными проектами объектов строительства в Санкт-Петербурге.// Петербургский строительный рынок, №6, 2003. -с. 2-3.

43. Величкин В.З. Определение рациональной очередности освоения частных фронтов при оптимизации качества организации работ. Л.: ЛИСИ, 1986. -с. 14-18.

44. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука. 1988. 480 с.

45. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. -М.: Наука, 1988.-208 с.

46. Воропаев В.И. Управление проектами в России. -М.: Атлас, 1995. -225 с. ГАТИ за увеличение штрафов в десятки раз.// Петербургский строительный рынок, №12, 2002. -с. 14.

47. Герасимов В.В., Круглова Э.В. Методология управления производственным потенциалом строительных систем.//Известия вузов. Строительство. Новосибирск, №5, 2003. с. 53-58.

48. Грабовый П.Г. и др. Риски в современном бизнесе. -М.: Изд-во «Алане», 1994.-200 с.

49. Гражданский кодекс Российской Федерации (ч.1,ч.2). -Санкт-Петербург, 1996. -547 с.

50. Грачева М.В. Анализ проектных рисков. М.: Финстатинформ. 1999. 216с.

51. Гумбель Э. Стастистика экстремальных значений. -М.: Мир, 1965.-160с.

52. Гусаков A.A. Организационно-технологическая надежность строительного производства в условиях автоматизированных систем проектирования. -М.: Стройиздат, 1973. -312 с.

53. Гусаков A.A., Ильин Н.И., Куликов Ю.А., Журавлев О.Г. Руководство по разработке и применению вероятностных сетевых моделей в строительстве. М.: Госстрой СССР, 1977. — 56 с.

54. Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. -М.: Мир, 1982. 380 с.

55. Джонсон С.М. Оптимальные двух- и трехоперационные календарные планы производства с учетом подготовительно-заключительного времени.//Календарное планирование. -М.: Прогресс, 1966. -с. 33-41.

56. Драчев Е.А., Крылов Г.В. О формировании параллельных потоков в строительстве./Юрганизация, планирование и управление строительством. JL: ЛИСИ, 1983. -с. 9-15.

57. Драчев Е.А., Калюжнюк М.М. Эвристический алгоритм распределения работ между бригадами при параллельно-поточной организации.// Современные способы организации и управления строительством. -Л.: ЛИСИ, 1986.-с. 30-35.

58. Дикман Л.Г. Организация, планирование и управление строительным производством. М.: АСВ, 2003. - 424 с.64