автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Основы организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Специальность 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ"

На правок рукописи УДК 622.692.407

БАСОВ ЕВГЕНИЙ ДМИТРИЕВИЧ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень - 1998 г.

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазово университете

Научный консультант -доктор технических наук, профессор

В.А. Иванов

Официальные оппоненты:

-доктор технических наук, профессор Н.А.Малюшин -доктор технических наук, профессор Р.Я.Кучумов -доктор технических наук, профессор Г. А. Расторгуев

Ведущее предприятие: АО Южтрубопроводстрой

Защита состоится 1999 г. в_Ю.ОО_часов в ау

219 на заседании диссертационного совета Д 064.07. 02 по защите диссе; таций на соискание ученой степени доктора технических наук по специал] ности 05.15.13 "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз хранилищ" при Тюменском государственном нефтегазовом университете л адресу: 625000, Тюмень, ул. Володарского 38.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Тюменского госуда; ственного нефтегазового университета.

Автореферат разослан " /О"" " 19984г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

С.И.Челомбитко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Управление проектами строительства промышленных, гражданских и транспортных объектов с лучшей стороны зарекомендовало себя в промышленно-развитых странах мира. Как свидетельствуют специалисты, прибыль от использования концепции управления проектами только в Европе достигает ежегодно несколько десятков миллиардов долларов за счет рационального разрешения многочисленных и все усложняющихся проблем осуществления проектов, сокращения сроков их завершения, стоимости и прочее. По мнению тех же специалистов, основная причина, побудившая использование концепции управления проектами, все большее и большее усложнение проектов.

Характерной особенностью развития системы магистральных трубопроводов является то, что она сооружается и реконструируется как структурно, организационно и технологически единая система. Это определяет необходимость исследовать, сравнивать и реализовывать системы и методы управления проектами их сооружения , в первую очередь, организацию управления. В этом плане постоянно изменяющиеся природно-климатические условия строительства линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМТ) позволяют определить ее как объект, сооружаемый в вероятностных условиях. _

Очевидно, отечественная трубопроводосгроительная отрасль нуждается в использовании концепции управления проектами не менее, чем те 19 европейских государств, объединенных ведущей ассоциацией этого на-

правления ИНТЕРНЕТ (в 1991 г. была создана отечественная организация - ассоциация СОВНЕТ).

В основе подхода к организации управления проектами строительства промышленных, транспортных и иных объектов лежит рассмотрение их как единого целого на протяжении всего цикла и включающего фазы: •формирование замысла; • постановка целей; •подготовка (разработка) проекта; •реализация проекта.

•завершение проекта, т.е. достижение поставленных целей (ввод в эксплуатацию, выход на заданную мощность, внедрение в производство н т.п.).

Анализ литературных источников по организации управления проектами показал, что в них существует два основных направления: аналитическое и численное.

В первом случае используются принципы управления проектами на основе логико-аналитических построений. Исследовав это направление, автор пришел к выводу, что зарубежный опыт применения этих принципов применительно к организации управления проектами строительства ЛЧМТ можно использовать лишь в очень незначительном объеме: указанные разработки в значительной степени дублируют действующие нормативные, утвержденные в соответствующем порядке и обязательные к исполнению, документы (СНиП, СП, ГОСТ Р и другие, вплоть до выпущенных еще во время функционирования Госстроя СССР, в частности, СН, ВСН, РД и проч.). Особенно это относится к качеству строительства, материально-техническому обеспечению, определенному условиями проведения тендеров, составу проектной документации (СНиП 11-01-95) и т.д., включая ос-

новнсй документ - СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения".

Поэтому, несмотря на практически полное отсутствие литературных источников по второму направлению организации управления проектами, автор выполнил исследования именно в этом плане, полагая, что без моделей реализации проекта управлять им невозможно. Частные методы и модели управления проектами использовались в б. СССР на протяжении многих лет. Так , задолго до появления системы PERT (50-е годы), графическое представление сетевых моделей, отражающих технологические связи строительно-монтажных, вспомогательных и обслуживающих работ, появилось в СССР еще в 1925 г., теория функциональных систем использовалась в строительном производстве с конца 40-х годов, как и матричные организационные структуры и т.д. Исследованию важных, но относительно локальных задач указанной проблемной ситуации в той или иной мере посвящено большое число разработок. Существенно важные результаты были получены ведущими учеными, из которых необходимо отметить работы Гусакова A.A., Иванова В.А., Карпенко М.П., Березина B.JL, Бабина JI.A., Васильева Г.Г., Шапиро В.Д., Телегина Л.Г., Униговского Л.М. и других, на чьи результаты автор опирался в своих исследованиях.

Управление проектами в виде единой практической дисциплины стало развиваться применительно к рыночной (капиталистической) экономике, поэтому здесь наблюдается отставание отечественной науки и практики.

Принципиальное отличие задач современного этапа состоит в том, что назрела необходимость в постановке и проведении целенаправленных научных исследований, которые должны объединять и систематизировать свойства, требования и ограничения, действующие при определении структуры, технической и технологической базы и процесса управления

проектами при строительстве линейной части для конкретизации и устра нения технических и технологических противоречий в процессе организа ции трубопроводного строительства, при этом формализовать и, при необ ходимости, адаптировать их к изменяющимся природно-климатическим техническим и технологическим условиям. В связи с этим, в качестве на учных исследований данной, работы определены проблемы разработю основ организации управления проектами строительства магистральны: трубопроводов.

Целью диссертационных исследований является разработка осно! организации управления проектами строительства линейной части магист ральных трубопроводов.

Научная новизна. На основе теоретического обобщения работ отече ственных и зарубежных ученых, результатов работ автора, а также прак тики строительства ЛЧМТ предложено решение проблемы управлени; эффективностью поиска, разработки, поддержки и реализации новых ре шений задач организации строительства линейной части магистральные трубопроводов в современных условиях на базе разработанных методов моделей и технологий организации управления проектами при строитель стве трубопроводных систем.

Методологическими и теоретическими основами исследования яв ляются концептуальные положения системного анализа строительной производства, теории принятия решений, теории организационных систем прикладные исследования по проектированию и строительству cиcтe^ трубопроводного транспорта.

Практическая ценность работы и реализация результатов иссле дований.

Основные результаты исследований автора

• положены в основу программ управления проектами при строительстве объектов в АО Ставропольтрубопроводстрой;

• применяются при разработке проектной документации по строительству трубопроводов АО НГС Оргпроектэкономика;

• используются в качестве учебно-методических материалов в учебном процессе специальности "Проектирование, строительство и эксплуатация газонефтепроводов, газохранилищ и нефтебаз", "Промышленное и гражданское строительство" .

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований автора докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

• Всесоюзных конференциях: молодых ученых и специалистов "Проблемы комплексного освоения нефтяных и газовых месторождений", (г. Учкекен, 1984 г.); "Роль молодежи в решении конкретных научно-технических проблем нефтегазового комплекса страны (г. Москва, 1989 г.); "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны" (г. Москва, 1991); "Проблемы и перспективы развития нефтегазового комплекса (юбилейная конференция, посвященная 60-легию образования ГАНГ им. И.М. Губкина, г. Москва, 1994);

• межвузовской конференции "Лейбниц - мыслитель, философ, человек" (г. Ставрополь, 1996);

• XXVII и XXVIII научно-технических конференциях по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СГТУ (г. Ставрополь 1997г., 1998 г.);

• региональной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава (г. Ставрополь, 1998 г.);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 монография, 20 статей.

На защиту выносятся:

1. Основные положения организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов;

2. Совокупность аналитических методов и комплекс формализованных математических моделей, методик и алгоритмов для оптимизации решений в условиях неопределенности, повышения экономической эффективности, производительности и надежности процессов строительства ЛЧМТ.

Первая глава посвящена обобщению и систематизации практического материала проектов строительства ЛЧ в плане исследования методов организации управления ими.

В этой связи ее строительство рассматривается как сложная вероятностная система, которая в простейшем виде может быть представлена как некий объект, требующий управления (рис.1) на всех последовательных стадиях жизненного цикла.

В рамках исследования управление проектами строительства вообще и проектами строительства ЛЧМТ, в частности, рассматривалось с позиций методов управления сложными вероятностными системами, принимаемыми в качестве базовых. В основе были рассмотрены три метода: •программное, или жесткое управление; •регулирование поведения-управляемого объекта; •саморегулирование (самонастройка, или самоорганизация). Что касается регулирования поведения управляемого объекта, иными словами, регулирования организации управления строительством линейной части, то его с полным основанием можно считать тем, чем является объект настоящего исследования - управлением проектами строительства ЛЧ.

Рис. 1. Управление строительством как сложной вероятностной системой.

Анализ зарубежной практики строительства позволил определить несколько условий рационального управления проектами, однако применить эти методы "в чистом виде" к управлению проектами строительства нефтегазовых объектов не представляется возможным.

ЛЧМТ (или ее участки) - это линейно-протяженный строительный объект, на котором имеется постоянная возможность организовать и осуществлять строительную деятельность любого числа комплексных трубо-проводостроительных потоков (КТП), ограничиваемых лишь экономической целесообразностью. Поэтому срок строительства ЛЧМТ - величина исключительно заданная.

Кроме того, трасса (или ее участки) должна рассматриваться как уникальная, вероятностная с точки зрения не только природно-климатических

условий строительства, но и с точки зрения конструктивных решений, организационных и управленческих схем.

Поэтому применение системы организации управления проектами строительства МТ должно быть не выборочным, как в зарубежной практике, а всеохватывающим, вплоть до участков, где возможна реализация даже одного КТП.

Следует иметь в виду следующие особенности строительства протяженных объектов:

•одновременность сооружения одной и той же строительной организацией (фирмой, АО и др.) нескольких магистральных трубопроводов (их участков) различных диаметров и конструктивных решений в различных природно-климатических условиях;

•непрерывное и быстрое, требующее безусловного соблюдения условий синхронизации, перемещение открытого фронта строительных, монтажных и специальных строительных работ, выполняемых поточными методами зачастую одновременно на нескольких участках трубопровода несколькими КТП;

•постоянно изменяющаяся отдаленность КТП от ремонтных и материально-технических баз, аппаратов административного и производственного управления различных уровней.

В целом указанные особенности определяют сущность принимаемых конструктивных, технологических, организационных и управленческих решений как на стадии проектирования, так и на стадии строительства МТ, требуя отказа от традиционных, т.е. относящихся к строительству сосредоточенных объектов. Более того, автор счел возможным поставить вопрос о многовариантных проектах строительства ЛЧМТ, когда объектами контроля будут являться сроки:

•разработки, согласования, утверждения и состава обоснований инвестиций в строительства;

•выдачи исходных данных и технических условий на проектирование согласования документации на строительство ЛЧМТ;

• порядок разработки, согласования, утверждения и состав проектной документации на строительство;

•выполнения строительных, монтажных, специальных строительных и пуско-наладочных работ; и т.п.

Изложенная выше концепция последовательности управления проектом представляет собою функциональный ее аспект. Кроме этого, имеются динамический и предметный аспекты. Первый из них предполагает прослеживание во времени процессов, связанных с основной деятельностью по выполнению проекта и представляемых укрупненно в виде логической "цепочки": анализ проблемы, разработка концепции проекта, базовое и детальное проектирование, строительство, монтаж (для ЛЧМТ - производство строительно-монтажных и пуско-наладочных работ, наладка, пуск).

Предметный аспект выделяет части (элементы, объекты) проекта, подлежащие управлению, которые можно отнести к двум типам - производственные объекты и объекты, связанные с вопросами по обеспечению реализации проекта ( материальные ресурсы, финансы, кадры, маркетинг, контракты, риск, качество, информация и т.п.)

Во второй главе освещены вопросы по исследованию организации управления проектами с учетом поточности строительства линейной части магистральных трубопроводов как главной формы организации строительства.

Системный анализ практики трубопроводного строительства показывает, что организация управления проектом на стадии его реализации

должна сводиться к управлению проектом поточности строительства. В свою очередь, реализация проекта поточности строительства будет определяться надежностью функционирования КТП потока в целом и отдельных видов строительных, монтажных и специальных строительных работ, формирующих его.

Так как потоки отдельных видов работ при строительстве линейной части реализуются комплексами машин, или отдельными машинами, то, в связи с этим, прежде следует рассмотреть структурные схемы надежности потоков отдельных видов работ так, как это практикуется во всех отраслях строительного производства.

Эти схемы позволяют определить не только ведущие машины и механизмы, выполняющие основные виды работ, но и взаимосвязи технологических операций строительного процесса, которые, по классической схеме, могут быть определены как последовательные, параллельные и последовательно-параллельные (параллельно-последовательные).

В первом случае, который наиболее присущ строительству магистральных трубопроводов , отказ практически любой ведущей машины (ведущего механизма), как правило, приводит к простою не только машин, выполняющих последующие за нею виды работ, но и всего КТП.

В этом случае вероятность безотказной работы комплекса машин можно записать в виде:

р=РгР2...Р„= (1)

__М

где ] -\,п - количество машин в строительном потоке (в данном случае -

объектном).

Во втором случае (параллельная взаимосвязь) отказ в работе какой-либо отдельной машины (механизма) не может привести к простою всех остальных машин:

(2)

где г - число машин в объектном строительном потоке с параллельными взаимосвязями.

Смешанная взаимосвязь будет характеризоваться числом п - группой машин с последовательной взаимосвязью и числом г - числом машин в каждой группе, но с параллельной взаимосвязью.

Отказ в работе комплекса (потока) может наступить лишь при отказе всех машин, входящих в комплекс:

Это позволило сделать вывод о том, что все строительные и специальные машины, необходимые при сооружении ЛЧМТ, следует, с точки зрения организации управления поточностью производства СМР, разделять на три группы в зависимости от отказов.

Наши исследования в этом направлении показали, что с точки зрения структурной схемы КТП потоки отдельных видов работ не являются рав-нонадежными. Именно это позволило установить приоритетность отдельных машин, их групп и комплексов не только в рамках производства отдельных видов работ, но и в рамках объектного строительного потока при сооружении ЛЧ: при открытом фронте работ необходима постоянная регулировка синхронизации производства отдельных видов строительных, монтажных и специальных строительных работ.

Если же исследования ориентировать по схеме «КТП - потоки отдельных видов СМР - отказы машин и механизмов", то в плане управления реализацией проектом строительства ЛЧМТ необходимо дать качественные оценки достоверности влияния отказов машин и механизмов на его функционирование. Автором предлагается выделить их в следующие

(3)

группы: экскаваторы; бульдозеры; трубоукладчики; очистные и изоляционные машины ; сварочные агрегаты.

При этом использовалась гипотеза нормального распределения стандартного отклонения генеральной совокупности как случай величины:

2 с2 х о,

(4)

Л „2

где х - аргумент, характеризующим вероятность нормального распределения в интегральной функции распределения Ф(х)\ X] - среднеквадратиче-ское отклонение случайной величины, полученное по результатам выборки; е - точность наблюдений (5%); а. - среднее значение случайной величины в выборке; в качестве случайной величины была определена относительная величина времени простоя потоков в отдельных видах работ, вызванных отказами различных машин (из пяти указанных выше групп).

В этом случае время простоя, а не время восстановления машин использовано потому, что оно включается не только во время восстановления машин, но и во время, связанное с влиянием других внешних факторов (время ожидания ремонта из-за отсутствия запчастей, ремонтной оснастки и т.п.).

Для каждого вида строительной техники по формуле (4) при значении X =1,65, которое соответствует 95% вероятности, было определено необходимое количество наблюдений. Результаты расчетов сведены в табл. 1.

Анализ табл.1 показал целесообразность рассмотрения числа отказов строительной и специальной техники применительно к надежности КТП в целом как системы.

Известно, что для повышения производительности работ строительные процессы принято разделять вплоть до отдельных операций, которые

Таблица!

№№ Виды строительных и специальных строительных машин

п.п. Экскаваторы Свароч- Бульдозеры Краны- Машины для

одноковшовые ные агре- трубоуклад- очистки и

н роторные гаты чики изоляции

стыков

Ц 12,10 1,41 5,22 3,37 1,66

а) 37,90 4,50 16,30 10,61 5,30

5,85 0,09 1,99 0,42 0,09

43,50 49,40 48,50 41,0 35,50

М] - среднее время простоя машин каждого вида, ¡атем группируются по специализациям рабочих и типам строительных иашин и механизмов. Все это позволяет рассматривать КТП как организа-.шонную систему, которая управляет производственными процессами всех уровней с участием коллективов рабочих и использованием машин, меха-тзмов и оснастки (вспомогательного оборудования). Очевидно, что работоспособность этой системы количественно может быть охарактеризована «рез ее безотказность. Одновременно представляется целесообразным использовать понятие организационной структурной надежности КТП -результирующую его безотказности при заданной структуре, т.е. при известном количестве составляющих - потоков отдельных видов работ, порядке их взаимосвязей и интенсивности их отказов.

Следовательно, количество элементов и их групп в организационной структуре зависит от количества операций, на которые расчленен строительный процесс, и, с точки зрения организации производства работ, расчленение строительного процесса на большое количество операций невыгодно.

Автором был получен вывод о том, что управление производительностью должно включать следующие составляющие элементы: результа-

тивность и производительность линейных протоков; научные и практические подходы к стратегии (тактике) и методам измерения , оценки и контроля производительности; организацию внедрения всех элементов, определяющих управление производительностью строительных потоков.

В такой последовательности управление производительностью может быть определено как процесс, предполагающий стратегическое оперативное планирование и постоянный контроль за эффективным внедрением.

Если предположить, что на единицу продукции (1 км "готового" магистрального трубопровода) расходуется постоянное количество ресурсов, то повышение производительности КТП произойдет при соблюдении любого из перечисленных ниже условий.

а) Объем продукции возрастает, время на производство продукции

£>t

уменьшается: -^-р

б) Объем продукции возрастает, но время на ее производство остается

8?

неизменным: ——-.

Т = const

в) Объем продукции возрастает, время на производство также возрастает, но более низкими темпами:

gtt

гТ

г) Объем продукции остается неизменным, но время ее производства

Q - const сокращается: —-j-.

Т V

д) Объем продукции сокращается, но время ее производства сокраща-

Qi

ется более быстрыми темпами:

Til'

Именно эти пять вариантов следует соблюдать при управлении производительностью КТП при сооружении ЛЧМТ.

Третья глава посвящена разработке методов решения оптимизационных задач в процессе организации управления проектами строительства ЛЧМТ.

Оптимизационные задачи строительства линейной части магистральных трубопроводов на стадии их проектирования формируются поэтапно.

1 -й этап - разработка ПОС в составе технико-экономического обоснования (ТЭО) или технико-экономического расчета (ТЭР).

2-й этап - разработка проекта производства работ (ППР)

На первом этапе, применительно к условиям (особенно - природно-климатическим) строительства конкретного магистрального трубопровода, оптимизационные задачи выявляются, определяются и получают формулировки; на втором - уточняются и окончательно формируются.

Логическая последовательность построения методики совокупности оптимальных решений, общей как для стадии подготовки строительного производства (в рамках действующих СНиП 3.01.01-85*), так и для стадии оперативного управления (периода реализации проекта строительства ЛЧМТ) приведена на рис.2.

В условиях конкурентных торгов подрядчик должен иметь инструмент оптимизации процесса строительства объекта как на стадии оценки его проекта, так и в процессе его сооружения, начиная с подготовительного периода. Следовательно, оптимизации подлежат в первую (и завершающую) очередь задачи организационного, технологического и управленческого плана.

Поэтому, по нашему мнению, для решения оптимизационных задач строительства ЛЧМТ могут быть использованы, на первом этапе, методы

Рис. 2. Схема взаимосвязи оптимизационных задач стадии подготовки строительного производства и стадии реализации проекта строительства ЛЧМТ, Т - срок строительства ЛЧМТ; план." плановый срок строительства 1-го этапа.

математического программирования, а на втором - методы имитационного моделирования. Исходя из того, что процесс строительства ЛЧМТ - типично поточный процесс, все существующие математические модели этого процесса базируются на том, что его составляющие являются непрерывными по времени функциями (I). Переход к описанию процессов, дискретному по времени, позволяет для поиска оптимальных решений использовать аппарат нелинейного программирования.

Представляется возможным сформулировать задачу нелинейного программирования, решение которой применимо для уровня подрядчика, осуществляющего подготовительный период строительства ЛЧМТ, а также для оценки области оптимальных решений. В свою очередь, границы области оптимальных решений будут определять целесообразное число вариантов имитационного моделирования.

Задачу поиска оптимальных решений методами нелинейного программирования можно свести к решению двух иерархически упорядоченных задач.

На первом подуровне рассматривается соотношение, описывающее ход выполнения основного (ведущего) вида работ для ЛЧМТ в целом:

1+1 ' <7р(7;

где - объем основного (ведущего) вида работ нарастающим итогом, выполненный к концу г'-го периода строительства ЛЧМТ; а, - масштабный коэффициент; К!от - коэффициент готовности машин и механизмов, выполняющих основной (ведущий) вид работ (в данном случае это либо ле-совалочный комплекс, либо изоляционно-очистная машина и краны-трубоукладчики); а, - коэффициент сменности выполнения основного (ведущего) вида работ в г'-й период времени; /(а,) - коэффициент снижения средней сменной выработки потока основных (ведущих) работ при коэф-

фициенте сменности а, по сравнению с работой в одну смену; 8, - коэффициент изменения ресурсной оснащенности потока основного (ведущего) вида работ; у, - фактическая средняя сменная выработка потока основного (ведущего) вида работ в /-Й период времени, приведенная к "базовым" условиям; <7, - число КТП, фактически работающих на строительстве ЛЧ в /'й период времени; С - средний удельный вес основного (ведущего) вида работ, приходящийся на 1 км трассы трубопровода; |1(г) - средний по трассе трубопровода коэффициент изменения условий выполнения основного (ведущего) вида работ для г-го периода времени по сравнению с "базовыми" условиями (ц(<) =аср по методу приведенной протяженности трассы магистрального трубопровода.

На втором подуровне решается задача минимизации по ^ и у,- целевой функции:

1 * г

J =._ 1 V* Гл , с

X [К(у,) + ©гл;] + qtP(yt ;(1 + E„ JA + 1=2

(6)

+ atnax{0,yi -y^min fo,?,-.,}] -

(1 + ЕипГак -(\ + ЕнлУ°<к*Х)

(NI-IP-. V-^-x

Ц1+ £„,.)

хф[Еф(к)хЫ2 + н\ где Ен„ - норматив для проведения разновременных затрат; а - масштабный коэффициент перевода "месяц-год" или "квартал- год"( а= 1/12 или 1/4); величина амортизационных выплат; Q(y) - стоимость функ-

ционирования КТП в зависимости от его фактической средней сменной выработки; Р{у) - затраты на перебазировку КТП в зависимости от его

фактической средней сменной выработки; к - номер месяца (квартала) окончания выполнения основного (ведущего) вида работ; Еф - фактические затраты; Н - условно-постоянные расходы по варианту с большей продолжительностью строительства ЛЧМТ (или ее участка); N1 и N2 - ключи, принимающие значения 0 или 1 и определяющие режим счета.

Поиск оптимальных значений с/,- и осуществляется с помощью модифицированного метода штрафных функций. Безусловная оптимизация выполняется методом наискорейшего спуска. Для ускорения движения из допустимой точки в сторону экстремума, которое замедляется из-за близости поверхностей уровня функции и ограничений, вдоль каждой координаты осуществляется сдвиг в одну или другую сторону и выбирается тот, при котором значение целевой функции меньше.

Сформулированная таким образом "сборная" точка берется за начальную для дальнейшего счета. В результате вычисления определяются оптимальные значения <7'и у', для которых рассчитываются требуемые количества ресурсов. При расчете плана возможности их сравнивают с ресурсами, имеющимися в наличии. За основу решения оптимизационных задач подготовки строительства ЛЧМТ методами имитационного моделирования автор предлагает взять следующее выражение: (у + е^К^а

где е, и е2 - соответственно, учитывают ошибки в идентификации и величине выработки КТП.

Наибольшее число оптимизационных задач организации управления проектами строительства в настоящее время сосредоточено на уровне (по убыванию) проектировщиков, подрядчика, субподрядчиков, заказчика. Это определяет иерархическую схему локальных оптимизационных моде-

лей и резкое возрастание сложности моделей "снизу вверх", начиная с заказчика: сложность возрастает, т.к. задачи дробятся вплоть до управления производством отдельных видов работ; возрастает уровень числа неопределенностей, вводятся все новые и новые технологические, организационные и управленческие ограничения и т.д., поэтому на определенном уровне оптимизационные задачи уже не могут быть решены с помощью экономико-математических моделей.

В перспективе в этом случае, при необходимости обеспечения преемственности математического моделирования процессов, возникает естественная необходимость перехода к более эффективным моделям, "ближайшей" из которых является имитационная (рис. 3.), в которой значения, получаемые на более высоком уровне, должны учитываться в качестве ограничений, накладываемых на область определения следующего уровня принятия решений.

Для более полного прогнозирования функционирования КТП требуется последовательное "прохождение" по всем уровням. Для характеристики прогнозного решения непосредственно на каком-либо определенном уровне система локальных (частных) моделей, программы для ЭВМ должны обеспечивать выполнение вычислительной процедуры с "обходом" соответствующих уровней.

В четвертой главе выполнено исследование и разработка методов динамического программирования многовариантных организационно-технологических и управляющих решений применительно к организации управления проектами ЛЧМТ.

Разработка и особенно принятие организационно-технологических и решений по управлению проектами строительства ЛЧМТ, как правило, происходит в условиях высокой степени неопределенности по

Уровни управления

Оптимизация процесса с использованием методов имитационного моделирования по определенному варианту

п-1

1

Рис. 3. Схема перехода от оптимизации процессов с использованием методов математического программирования к оптимизации процессов с использованием методов имитационного моделирования.

возможности их реализации, определяемой как вероятностным характером строительного процесса, так и неоднозначностью целей, критериев и альтернатив действий. Это обусловливает необходимость использования многовариантности указанных решений. В этих целях был разработан базовый

комплекс имитационного моделирования процесса сооружения ЛЧ, который обеспечивает оценку возможных вариантов решений. Назначение такого комплекса - организация управления проектами строительства .

Организационная, технологическая и управляющая объединенная система строительства ЛЧ с учетом ее специфики может быть представлена выражением:

где X = {х} - входной поток ресурсов, информации (заданий, решений, технологий, норм); А = {а} -множество структурообразующих системы; Я = {г} - множество правил организации системы; правовых, технических, технологических норм и нормативов; технологий производства; схем управления; оценочных критериев; Э= - вектор информационного потенциала организационной, технологической и управляющей системы (ОТУС), включающий опыт, профессиональные знания, оперативную и ситуационную информацию, статистическую и финансовую отчетность; С = {с}- множество социально-экономических и коммуникационных факторов внешней среды; I = {г} - множество природно-климатических факторов внешней по отношению к строительству ЛЧ среды; 4* = {V] -вектор координат пространственного перемещения ОТУС; Г= вектор развития ОТУС во времени; /- отображение, определяющее выход У ОТУС.

Действие механизма "вход-выход" описывается выражением-соотношением:

(В)

25

¿О

где Y = {_у} - выходной вектор, определяющий конечную продукцию ОТУС.

Функционирование ОТУС проявляется как последовательное перемещение ее в параметрическом пространстве состояний, которое можно охарактеризовать соотношением:

W = (Y, С, Z, Т). (10)

По выбранным формальным критериям определяются точки выхода отдельного КТП на режим эффективного функционирования и выхода из этого режима.

В результате моделирования получаем множество состояний эффективной работы КТП, которое ограничено сверху поверхностью максимального потенциального уровня Wmax, а снизу - поверхностью минимального потенциального уровня Wmi„. Между ними находится множество промежуточных потенциальных уровней. Следовательно, каждый КТП, рассматриваемый в пространстве состояний, в каждый фиксированный момент времени t может находиться на одном из потенциальных уровней. Перевод КТП с одного потенциального уровня на другой может осуществляться именно в процессе организации управления проектом строительства на стадии производства СМР, т.е. целенаправленно. Управление проектами строительства ЛЧМТ на стадии производства СМР, как правило, производится в условиях стохастичности последствий принимаемых организационных технологических и управляющих решений. Вместе с тем, значительная часть производсвенных процессов в ходе строительства может быть описана количественными показателями. В качестве основного метода рассматривается алгоритм для программирования многовариантных решений с целью повышения оперативности управления проектом (ее руководителем), улучшения количественных показателей решений.

Число объектов моделирования обуславливается многообразием задачи функций и уровней управления проектами строительства JI4MT, на которых они решаются:

1-й уровень - непосредственные исполнители СМР;

2-й уровень - группа ИТР, возглавляемая менеджером проекта.

По существу, моделирование принятия решений в рамках организационно-технологических управлений строительством (ОТУС) требует единого методического подхода и должно, по меньшей мере, базироваться на принципах формирования строительных программ, которые традиционно включают именно те положения, которые необходимы при управлении проектами строительства JI4MT: вариантность, оптимальность, перспективность и т.д.

Именно в этом плане автор исследовал и разработал некоторые сепаратные модели принятия и корректировки организационных, технологических и управляющих решений в процессе управления проектами строительства ЛЧМТ, а именно моделей: технологических процессов строительства, оперативного управления строительством, распределения функций в рамках организационно-управленческой структуры строительства магистральных трубопроводов, распределение функций в рамках организационно-управленческой структуры, оценки сложности организационно-управленческой структуры строительства, оценки структуры подготовки организационно-технологических решений, организации организационно-технологических процессов строительства, распределения объемов работ между отдельными КТП при строительстве и планирования фонда рабочего времени при строительстве.

Пятая глава содержит результаты разработки методов организации управления проектами при строительстве переходов магистральных тру-

бопроводов через малые естественные и искусственные преграды, как сосредоточенных строительных объектов на основе математической модели системы.

Каждый переход магистрального трубопровода через малую естественную или искусственную преграду представляет собою точечный строительный объект. Очевидно, что для организации управления проектами строительства переходов магистральных трубопроводов через малые преграды методы, используемые в тех же целях на собственно ЛЧМТ, не могут быть использованы "в чистом виде".

Организация управления проектами строительства переходов магистральных трубопроводов через малые естественные и искусственные преграды, как и проектами строительства в целом, в основном сосредотачивается в периоде реализации проектов. Поэтому формирование эффективных организационно-технологических решений в данный период представляет интерес как с исследовательской точки зрения, так и с производственной.

В работе подробно рассматриваются входящие элементы системы организации строительства переходов через малые, преграды с учетом ограничений.

К возмущающим воздействиям, вынуждающим в основном использовать методы организации управления проектами, относятся случайные факторы, приводящие к невозможности осуществления отдельных технологических схем на строительстве переходов или к снижению интенсивности их реализации в течение определенных промежутков времени :

•неблагоприятные природно-климатические условия (главным образом погодные) для производства СМР;

•выход из строя машин и механизмов; •аварийные ситуации;

•социально-экономические причины (невыход на работу и проч.). К управляющим воздействиям следует отнести:

•возможное варьирование последовательности выполнения технологических процессов при строительстве переходов;

•варьирование очередности выполнения идентичных технологических процессов на различных переходах;

•варьирование выполнения одного и того же технологического процесса на переходе различными идентичными технологическими модулями (специализированными бригадами).

Формально алгоритм решения задачи определения эффективности технологических схем строительства отдельных переходов магистральных трубопроводов через малые преграды в этом случае следует определять поочередно для каждого перехода в отдельности, который рассматривается как замкнутая система. Здесь необходимо ввести обозначения: Щ -состояние системы, достигнутое после ^-го шага; Р^ - решение, приводящее систему из состояния в состояние И^; ф. 1\) - эффект, получаемый на Е,-ом шаге; - количество шагов.

Эффект, достигаемый на последнем шаге, будет равен:

(п>

-А-.)' <12>

где Р ^-1) ■ состояние системы Щ,,, в которое она переходит из

состояния Щ_2 П°Д действием решения Р^.

Если состояние системы на (-и>-1)-ом шаге известно, можно найти и условное оптимальное решение на и>-ом шаге так, чтобы:

ср = (13)

где фЦ'^-])- условно максимальный эффект, достигаемый на последнем шаге; фДИ^,, Р„) - возможные эффекты, достигаемые на последнем шаге в результате решения /*„.

Каждому условному максимальному эффекту соответствует

условное оптимальное решение ,).

В каком бы состоянии не оказалась система после (и>-7) шага, оптимальный перевод ее в конечное состояние известен. Следовательно, если уже оптимизирован (%+1)-ый шаг для любого исхода 4-го шага, т.е. определен условный максимальный эффект <р^+|,... которому соответствует условное оптимальное решение на (£+1)-ом шаге при переходе системы из состояния в состояние IVто условная оптимизация ^-го шага может быть проведена по формуле:

где .. .«,(^-1) " условный максимальный эффект при переходе системы из состояния в состояние Ф-; |, - эффект, достигаемый на ^-ом шаге при переходе системы из состояния Щ., в состояние И', под влиянием решения /V; IV^ - состояние системы в которое она

переходит из состояния под влиянием решения Р^, ф£+|

' " Удойно максимальный эффект на (^+1)-ом шаге при переходе системы из состояния И^ в состояние при условии, что после ^-го шага система находилась в состоянии , Р^|.

В результате прохождения этапов от конца к началу определяется максимальное значение эффекта на всех шагах.

Для расчета параметров системы организации поточного строительства переходов магистральных трубопроводов через малые преграды автором разработан специальный эвристический алгоритм (рис. 4).

На основании данного алгоритма может быть осуществлен выбор эффективных организационно-технологических решений сооружения магистральных переходов через малые естественные и искусственные преграды как на стадии проектирования, так и на стадии корректировки принятых в процессе строительства приемов (технология, производство работ, последовательность строительства переходов, количество спецбригад), а также получены количественные показатели уровня организации управления проектами строительства данных переходов.

Шестая глава отражает результаты исследования по разработке методов экспертных исследований оценок проектных решений строительства линейной части магистральных трубопроводов, моделирования процесса организации управления их эффективностью на основе функционально-логических схем и сравнения вариантов.

Процесс формирования проектных решений рассматривается в виде иерархической многоуровневой системы, состоящих из проблемно-ориентированных подсистем: генерация вариантов проектных решений на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО); оценка значений показателей ка чества на основе нормативной информации; анализ эффективности при разработке разделов ТЭО технического проекта; регулирование эффективности вариантов в процессе экспертных исследований проектных решений.

Дль описания процесса формирования проектного решения используются методы теории оптимального управления. Состояние объекта (оче

31

65

Ввод исходных данных

т

Расчет сетевого графика 1-го перехода

I

Расчет сетевых [ рафиков (выбор исходных данных для расчета сетевого графика ¡-го пере-"ЯЭДЗ"

Расчет "временной шкалы" для "ранних начал" технологических схем на переходах

Заполнение списка"используемых моду-

Выбор технологического модуля машин и механизмов

Увеличение списка "используемых модулей" на технологический модуль машин и механизмов с к=1 при выполнении технологической схемы I

Назначение технологического модуля машин и механизмов на выполнение 3-ой тех-1Ю логической схемы

Проверка "возможности использования технологического модуля машин и. \^механизмов

' проверка возможности' использования технологического модуля ^\мапшн и меха- /

0 >''/ Перерасчет "ранних начал" невыполненных технологических

Нет1 схем

¿-ж

3_

Вывод результата расчета

Конец

Рис. 4. Блок схема алгоритма расчета параметров потока сооружения переходов магистральных трубопроводов через малые преграды

редной вариант проектного решения) характеризуется множеством параметров Х-{хх, хг ..., х„,}, которые должны удовлетворять определенным ограничениям.

Состояние объекта меняется при переходе от одного варианта к другому под влиянием управляющих параметров, т.е. контролируемых показателей качества.

На основе задания на проектирование генерируется в интерактивном режиме некоторое множество допустимых вариантов проектных решений (фазовых состояний) и из полученного множества определяются наиболее эффективные по совокупности показателей качества.

Проблема поиска наиболее эффективного варианта заключается в определении такой точки фазового пространства (х*,, ..., х*„), в которой векторный критерий управляющих параметров принимает оптимальное значение. Это может быть поиск на основе первоначального формируемого множества допустимых вариантов или итерационный процесс поиска на основе расширяющегося множества допустимых вариантов.

Эффективность вариантов (Г.) анализируется путем задачи векторной оптимизации по совокупности критериев эффективности, в качестве меры эффективности котрых используется комплексный показатель, определяющийся как сумма средних квадратичных отклонений значений показателей каждого варианта от их экстремальных значений:

где и^ экстремальное значение /-го показателя; щ - значение /-го показателя в ¿-ом варианте; и":ах -максимальное значение/'-го показателя.

В процессе предварительного отбора на этапе генерации вариантов в диалоговом режиме в качестве меры эффективности используется инфор-

мационный вес объекта. Этот показатель меры эффективности может быть использован в условиях неопределенности информации, когда точные значения технико-экономических показателей еще не определены и варианты отбираются по некоторым структурным и качественным показателям, значения которых задаются в виде:

1 -еслиу'-ый показатель принимает "хорошее" значение в /-ом варианте;

0 -еслиу'-ый показатель принимает "плохое" значение в г-ом варианте; (16)

1 -если значениеу'-го показателя в г -ом варианте не опре делено.

На основе значений показателей по вариантам и,у (г'=1,2,...,г;у'=1,2,...,и) строится таблица тупиковых тестов, по которой и определяются информационные веса вариантов

Л0—5Х/К. (17)

р ^ I

где р(]) - информационный вес у'-го показателя;

к - общее количество тупиковых тестов; кчисло тупиковых тестов, содержащих показатель иу

- значение у'-го показателя в ¡-ом варианте.

Регулирование эффективности заключается в прогнозировании значений показателей наиболее эффективного варианта. Так как каждому варианту соответствуют определенные значения контролируемых параметров, то, можно считать, что каждый вариант представляется некоторой точкой в пространстве показателей, причем варианты одного объекта принадлежат некоторой поверхности в этом пространстве. В этом случае задача ре-

гулирования заключается в нахождении точки, принадлежащей данной поверхности и наименее удаленной от точки, соответствующей гипотетическому варианту т.е. ищутся значения 1,2,..., п, при которых достигается минимум функции:

,12

I

мах

• тш (20)

при заданных ограничениях и" < «у, < и",

На различных этапах разработки проектной документации предлагается реализовывать такие формы организации проведения экспертизы как однократный и многократный контроль с исправлением ошибок.

Для формализации задач экспертизы проектов строительства ЛЧМТ их можно представить в виде трех подсистем: технологической подсистемы 1!(х, у, г), контролирующей системы Щх, у, г) и управляющей подсистемы г). Здесь под г понимается' процесс строительства, под х - все необходимое для обеспечения г, под у - выдаваемая продукция (магистральный трубопровод).

Взаимосвязи между элементами и подсистемами, формирующими граф иерархической структуры:

•ограничения на переменные и параметры, определяющие структуру и развитие системы в виде системы неравенств или равенств;

•критерии выбора рационального решения и целевые функции, связывающие выбранные критерии с независимыми переменными структуры.

В общем виде уравнения функционирования являются многопараметрическими уравнениями, которые можно записать в виде:

У/=/М), ' (21)

где _)>,-, хр V,. - векторы, характеризующие потоки информации и ресурсов,

соответствующие входным, выходным и управляющим переменным г-й

подсистемы, при этом у, = х, или выходные параметры 1-й подсистемы являются входными для у'-й. Для данного круга задач целевая функция имеет экономический характер.

Использование системы критериев оценки эффективности проектных организационно-технологических решений позволяет определить совокупность вариантов и их технико-экономических характеристик. Однако при этом остается не раскрытым вопрос о сравнительной эффективности данных вариантов. Поэтому данную методику целесообразно использовать как первый этап для формирования сравниваемых вариантов. В этом случае на втором этапе формируется матрица, в которую входят: {/},/ = 1, т -множество проектных организационно-технологических задач; {;'}, / = 1,/ - множество сравниваемых вариантов решения проектных организационно-технологических задач; У={У}, К=1, п - варианты условия производства работ; {IV}¡у - варианты показателей эффективности соответствующие вариантам решений {/}* в условиях их реализации^.

В результате мы имеем задачу сравнения вариантов в диапазоне неопределенности {К„ У2,... V ... ¥„}.

Для каждого у на основе критерия IV^ —> ех(г формируются варианты проектных организационно-технологических решений в условиях реализации >'ф. В результате мы имеем многовариантную матрицу проектных организационно-технологических решений вида:

У / у, Уг У* У„

- - г* Пи

12 - - -

Л - - -

10 - - -

- - - -

V - - - -

Таким образом, формируется совокупность проектных многовариантных организационно-технологических решений по всем При этом на

уровне /4+/ в качестве {¡'} могут рассматриваться только возможные следствия варианта /, принятого на уровне]к.

Выбор вариантов на основе оценки эффективности их реализации в диапазоне неопределенности условий производства работ обеспечивает их устойчивость на этапе организационно-технологического проектирования. В процессе производства реализуется тот вариант, который наиболее полно соответствует реальным условиям строительства.

В результате выполненных исследований создана системная методология, включающая весь необходимый комплекс взаимосвязанных методов, способов, моделей, алгоритмов и на ее основе разработаны научные основы повышения эффективности системы организации управления проектами строительства ЛЧМТ, обеспечивающие адаптацию трубопроводного строительства, как отрасли, к современным техническим, технологическим, экономическим, экологическим требованиям и условиям функционирования.

Теоретические исследования базируются на экспериментальной, статистической методологической базе и доведены по каждому направлению до решения прикладных задач (модели, алгоритмы, практические реализации) с последующей оценкой и экспертизой результатов внедрения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В отечественной науке и практике строительства линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМТ) решена крупная научная проблема - созданы основы организации управления проектами строительства, имеющие важное общегосударственное хозяйственное значение в части научно обоснованного адаптирования их к стохастическому характеру условий строительства.

2. Исследование организации управления проектами строительства ЛЧМТ как сложной интегральной системы позволило:

а) уточнить существующую терминологию применительно к разработанным основам;

б) установить, что управление проектами строительства ЛЧМТ должно быть непрерывным и "сплошным", а не выборочным,( что характерно для зарубежного опыта); охватывать весь инвестиционный процесс и не контролирующие системы, определяемые действующими нормативными документами, и системы, определяющие сущность и специфику проектирования и строительства ЛЧМТ -

•поточность как главную форму организации строительного производства;

•организационно-технологическую многовариантность реализации проектов;

•оптимизационные задачи проектов;

•частные случаи (направленные воздействия) управления проектами строительства ЛЧМТ;

в) определить, что -

•надежность функционирования комплексных трубопроводострои-телыгых потоков (КТП) и входящих в них потоков отдельных видов строительно-монтажных работ (СМР) определяется уровнем безотказной работы отдельных строительных и специальных машин и механизмов, а уже потом - их комплектов;

•при решении вопросов управления производительностью КТП можно рекомендовать использование не обязательно взаимоисключающих критериев - действенности, экономичности, качества СМР, прибыли, собственно производительности, качества труда, внедрения

новых элементов техники, технологии, организации и управления строительства;

•решение оптимизационных задач организации управления проектами строительства JI4MT следует производить в два этапа - на стадии разработки проектов организации строительства и производства работ (ПОС и ППР) и на стадии реализации проектов;

•управлению проектами строительства ЛЧМТ лучшим образом соответствует использование многовариантных (неоднозначных) организационных, технологических и управленческих решений на основе человеко-машинного процесса с использованием методов стандартизации, средств автоматизации и принципа первичной и вторичной информации;

•базовый комплекс имитационного моделирования многовариантных решений в рамках ПОС и ППР должен включать показатели объема СМР, технологичности, временных качеств, эффективности функционирования КТП и их потенциальных уровней, а методы динамического программирования должны базироваться на двух стратегиях: "один вариант - корректировка его в процессе производства СМР" и "несколько вариантов - использование соответстьующих по ходу производства СМР";

•поиск эффективного проектного решения строительства ЛЧМТ на основе первоначально формируемого множества допустимых вариантов и итерационный процесс поиска эффективного проектного решения составляют определенные автором два этапа моделирования процесса управления эффективностью проектных решений строительства ЛЧМТ;

г) разработать применительно к управлению проектами строительства ЛЧМТ:

•методику реализации принципов прогнозирования надежности, производительности и мобильности КТП;

•частные модели принятия и корректировки организационно-технологических и управленческих решений -

•технологических процессов строительства; • оперативного управления строительством;

•распределения функций в рамках организационно-управленческой структуры строительства;

•оценки сложности организационно-управленческой структуры строительства;

•оптимизации организационно-технологических процессов строительства;

•распределения объемов СМР между отдельными КТП; •планирования фонда рабочего времени при строительстве; •методы организации управления проектами строительства переходов магистральных трубопроводов через малые естественные и искусственные преграды - дороги, малые водотоки, овраги и балки, болота - в части формирования и корректировки эффективных организационно-технологических решений, математических моделей системы организации строительства этих переходов, количественных показателей уровня организации строительства - равномерности производства, совмещения, ритмичности и интенсивности производства СМР;

•алгоритм, позволяющий регулировать число спецбригад, сооружающих переходы трубопроводов через малые преграды;

•функционально-логические схемы организации экспертизы строительства ЛЧМТ по циклам;

•методику сравнения вариантов проектных решений строительства ЛЧМТ, основанную на совокупности организационно-технологических

решений каждого варианта и соответствии его реальным условиям строительства данного участка J14MT.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Басов Е.Д., Сивергин М.Ю. К вопросу организации строительства переходов трубопроводов через малые естественные и искусственные преграды. Реф. сб. Линейное трубопроводное строительство. - Информнефте-газстрой, 1983, вып. 11, с. 28-32.

2. Басов Е.Д. Математическая модель организации строительства переходов магистральных трубопроводов через малые преграды. Реф. сб. Линейное трубопроводное строительство. - Информнефтегазстрой, 1983, вып. 4, с. 10-13.

3. Басов Е.Д. Организация строительного потока при сооружении переходов трубопроводов большого диаметра через малые преграды. Реф. сб. Нефтепромысловое строительство. М., ВНИИОНГ, 1984, вып. 6, с. 1418.

4. Басов Е.Д. Эффективность использования машин при строительстве и ремонте переходов магистральных трубопроводов через малые преграды. -В сб.: Всесоюзная конференция молодых ученых и специалистов "Проблемы комплексного освоения нефтяных и газовых месторождений", 1984 г., Учкекен. Тезисы докладов. - М., МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1984, с. 158.

5. Басов Е.Д. Влияние числа и расположения бригад на трассе трубопровода на состав изоляционно-укладочной колонны. Реф. сб. Линейное трубопроводное строительство. - Информнефтегазстрой, 1984, вып. 7, с.6-8.

6. Басов Е.Д. Поточное строительство переходов магистральных трубопроводов через малые преграды. Реф. сб. Линейное трубопроводное строительство. - Информнефтегазстрой, 1984, вып. 8, с. 14-17.

7. Березин В.Л., Телегин Л.Г., Орехов В.В., Васильев Г.Г., Басов Е.Д. Сооружение переходов магистральных трубопроводов через малые преграды. - Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности, 1987, вып. 3, 3, 79 п.л.

8. Клышников И.Н., Басов Е.Д. Применение имитационных моделей для оценки уровня подготовки инженерно-технических работников в нефтегазовом строительстве. - В кн.: Всесоюзная конференция "Роль молодежи в решении конкретных научно-технических проблем нефтегазового комплекса страны", июнь, 1989 г., Красный Курган. Тезисы докладов. -М.: Миннефтепром, 1989 г. с. из.

9. Ревазов А. М., Васильев Г.Г., Басов Е.Д. Организационно-технологические вопросы реализации программы газификации сельских районов. - В кн.: Всесоюзная конференция "Проблемы развития нефтегазового комплекса страны. Тезисы докладов, М.: Миннефтегазпром, 1991, с.

10. Буситин М., Басов Е.Д. Методика определения технико-экономических параметров в проектах организации строительства. - В кн.: "Проблемы и перспективы развития нефтегазового комплекса (юбилейная конференция, посвященная 60-летию образования МИНХиГП им. И.М. Губкина)", январь 1994 г., г. Москва. Тезисы докладов. - М.: МИНХиГП им. И.М. Губкина, 1994, с. $¿-93.

11. Басов Е.Д., Цыганенкова В.Н. К вопросу о газификации сельских районов. - В кн.: Межвузовская конференция "Лейбниц - мыслитель, философ, человек", февраль 1996 г., г. Ставрополь. Тезисы докладов. - Ставрополь, СГТУ, 1996 г., с. 5.5 - 54.

12. Басов Е.Д., Цыганенкова В.Н. Актуальные вопросы при реализации программы газификации региона. В кн.: "Юбилейная конференция СГТУ по результатам научной работы", март 1996, г. Ставрополь. Тезисы докладов. - Ставрополь, СГТУ, 1996 г., с. 1&2..

13. Басов Е.Д. Роль экспертных систем в организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов. В кн.: Сб. научных трудов. Серия естественнонаучная, г. Ставрополь, СГТУ, 1998., 6 с.

14. Басов Е.Д. К вопросу о разработке предпроектной документации линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМТ). В кн.: Материалы региональной научно-технической конференции по результатам научно исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов. Тезисы докладов, г. Ставрополь, СГТУ, 1998, с. 124.

15. Басов Е.Д. Актуальные аспекты управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов. В кн.: Материалы XXVIII научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов. Тезисы докладов, г. Ставрополь, СГТУ, 1998, т. 2, с 91.

16. Басов Е.Д. Из зарубежной и отечественной практики управления проектами строительства предприятий, зданий и сооружений. В кн.: Сб. научных трудов. Серия естественнонаучная, г. Ставрополь, СГТУ, 1998, 11 с.

17. Басов Е.Д. О концепции организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов.Сб. Экономика, организация, управление производства в газовой промышленности. -М.:ИРЦ Газпром, 1998, №10, 4-вс.

18. Басов Е.Д. Управление проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов в обобщенной системе управления их сооружения. Научно-технич.сб. Транспорт и подземное хранение газа.-М.: ИРЦ Газпром, 1998, № 5 ,40 - 44.с.

19. Басов Е.Д. Экспертные системы и организация управления проектом строительства линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМ"^^Нефтегазс^созяйство, 1998, № 9, 7с.

20. Басов Е.Д. Построение системы моделей для комплексной оценки эффективности проектных решений по строительству линейной части магистральных трубопроводов. Сб. Экономика, организация,' управление производства в газовой промышленности. - М.: ИРЦ Газпром, 1998, № 12, 23-31 с.

21. Басов Е.Д. Основы организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов. - М.: Крона, 1998,239 с.

- 4 а ^/л^о

/ V ¡¡у

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 622.692.407

БАСОВ ЕВГЕНИЙ ДМИТРИЕВИЧ

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТАМИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ

ТРУБОПРОВОДОВ

Специальность 05.15.13 - "Строительство и эксплуатация

. У) р / уС

нефтегазопроводов, баз и хра^йШщ''

я

о

У

пЧ

« £

рх^ - научный консультант

й ^ Доктор'технических

%^ С^Яаук, профессор

Иванов В.А.

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень - 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение...................................................................................................... 6

Глава 1. Исследование проектов строительства линейной части магистральных трубопроводов в плане управления ими......... 13

1.1. Терминология и определения............................................. 13

1.2. Анализ зарубежной и отечественной практики управления проектами строительства предприятий, зданий

и сооружений...................................................................... 29

1.3. Роль экспертных систем в организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов............................................................. 45

1.4. Обоснование инвестиций в строительство магистральных трубопроводов как исходный объект управления проектами их строительства.............................................. 54

Выводы......................................................................................... 65

Глава 2. Организация управления проектами поточности строительства линейной части магистральных трубопроводов...... 67

2.1. Поточность, как главная форма организации строительства линейной части магистральных трубопроводов.............................................................................................................67

2.2. Исследование надежности функционирования комплексного трубопроводостроительного потока.............. 72

2.3. Исследование влияния отказов строительной и специальной техники на надежность функционирования потоков отдельных видов работ........................................ 79

2.4. Разработка методов управления производительностью строительных потоков при реализации проектов

\

строительства линейной части магистральных трубо-

проводов.............................................................................. 89

Выводы......................................................................................... 97

Глава 3. Решение оптимизационных задач в процессе организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов...................................................... 99

3.1. Формирование оптимизационных задач в проектах строительства линейной части магистральных трубопроводов ............................................................................. 99

3.2. Решение оптимизационных задач подготовительного периода строительства линейной части магистральных трубопроводов............................................................. 111

3.3. Исследование методов прогнозирования функционирования комплексного трубопроводостроительного потока (КТП)........................................................................ 119

Выводы......................................................................................... 130

Глава 4. Управление проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов на основе многовариантных организационно-технологических и управляющих реше-

ний................................................................................................ 131

4.1. Разработка системы принятия многовариантных организационно-технологических и управляющих решений........................................................................................ 131

4.2. Разработка базового комплекса имитационного моде-

лирования применительно к использованию многовариантных решений в управлении проектами строи-

тельства линейной части магистральных трубопроводов......................................................................................... 142

4.3. Разработка методов динамического программирования многовариантных организационно-технологических и управляющих решений применительно к управлению проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов.................................... 156

4.4. Исследование и разработка частных методик принятия и корректировки организационно-технологических и управляющих решений в процессе управления проектами строительства линейной части магистраль-

ных трубопроводов............................................................. 165

Выводы......................................................................................... 198

Глава 5. Разработка методов организации управления проектами строительства переходов магистральных трубопроводов

через малые естественные и искусственные преграды............ 200

5.1. Рассмотрение переходов магистральных трубопроводов через малые естественные и искусственные преграды как сосредоточенных строительных объектов..... 200

5.2. Разработка методики формирования эффективных организационно-технологических решений в процессе реализации проектов строительства отдельных переходов магистральных трубопроводов через малые преграды............................................................................. 210

5.3. Разработка математической модели системы организации строительства переходов магистральных трубопроводов через малые преграды в плане организа-

ции управления проектами строительства этих переходов..................................................................................... 218

Выводы..................................................................................... 233

Глава 6. Разработка методов экспертных исследований оценок проектных решений строительства линейной части магистральных трубопроводов............................................................. 235

6.1. Моделирование процесса управления эффективностью проектных решений строительства линейной

части магистральных трубопроводов............................... 235

6.2. Разработка функционально-логических схем организации экспертизы проектов строительства линейной части магистральных трубопроводов............................... 245

6.3. Разработка методики сравнения вариантов проектных решений строительства линейной части магистральных трубопроводов............................................................. 257

Выводы......................................................................................... 264

Общие выводы............................................................................................. 265

Литература ............................................................................................... 269

ВВЕДЕНИЕ

Управление проектами (Project Management - англ.) - сравнительно новая концепция научно-технического прогресса, вызванная к жизни, как представляется, именно в России, переходом к рыночным отношениям во всех областях хозяйствования, в т.ч. в строительстве и, как и это должно быть, в строительстве магистральных трубопроводов - области, являющейся постоянным объектом исследований автора настоящей диссертации.

Частные методы и модели управления проектами использовались в б. СССР на протяжении многих лет. Так, задолго до появления системы PERT (50-е годы), графическое представление сетевых моделей, отражающих технологические связи строительно-монтажных вспомогательных и обслуживающих работ, появилось в СССР еще в 1925 г. [96], теория функциональных систем использовалась в строительном производстве с конца 40-х годов, как и матричные организационные структуры и т.д. А собственно управление проектами в виде единой практической дисциплины начало развиваться применительно к рыночной (капиталистической) экономике, поэтому здесь наблюдается отставание отечественной науки и практики [47].

Концепция управления проектами широко развита и зарекомендовала себя в промышленно-развитых странах мира; по существу, подавляющее число проектов, особенно в области строительства, вне зависимости от их объема и сложности, реализуются на базе РМ, как сокращенно принято называть эту концепцию. Как свидетельствуют специалисты, прибыль от использования концепции РМ только в Европе достигает ежегодно несколько десятков миллиардов долларов за счет рационального решения многочисленных и все усложняющихся проблем осуществления современных проектов, сокращения сроков их завершения, стоимости и прочее.

По мнению тех же специалистов, основная причина, побудившая использовать концепции РМ, все большее и большее усложнение проектов. По нашему мнению, причин здесь несколько и касаются они, главным образом,

отечественной практики. Так, еще в 1983 г. проф. A.A. Гусаков опубликовал интересные и неизвестные данные о значительных расхождениях плановых (проектных) и фактических показателей капитального строительства по продолжительности, стоимости и производительности труда [77]. Средние значения этих показателей, соответственно: рост до 200%; рост до 102%, снижение до 95%. Очевидно отечественная строительная отрасль нуждается в использовании концепции РМ не менее, чем те 19 европейских государств, объединенных ведущей ассоциацией этого направления ИНТЕРНЕТ (в 1991 г. была создана отечественная организация - ассоциация СОВНЕТ).

В основе зарубежного (западного) подхода к концепции РМ лежит взгляд на проект как на единое целое на протяжении всего его жизненного цикла, и включающего фазы:

•формирование замысла, постановка целей; •подготовка (разработка) проекта; •реализация проекта.

•завершение проекта, т.е. достижение поставленных целей (ввод в эксплуатацию, выход на заданную мощность, внедрение в производство и т.п.).

Кроме того, применение концепции РМ определяют такие положения:

а) чем более объемен и сложен проект, тем меньше возможности на фазе его разработки предусмотреть вероятные осложнения его реализации и, следовательно, тем больше такой проект нуждается в управлении;

б) все решения, входящие в концепцию РМ, должны быть направлены на достижение целей проекта;

в) управлять можно только оставшейся частью проекта;

г) концепция РМ, ее методы и средства обеспечивают (или, в крайнем случае, помогают обеспечить):

•определение цели проекта и проведение его обоснования;

•выявление структуры проекта (основные и не основные цели и субцели, этапы работы, подлежащие выполнению, и т.п.); •определение необходимых объемов и источников финансирования; •подбор исполнителей, в т.ч. и посредством конкурентных торгов; •подготовку и заключение контрактов; •определение сроков выполнения проекта; •составление графика реализации проекта; •расчет необходимых ресурсов; •анализ затрат; •планирование и учет рисков;

•организацию реализации проекта, в т.ч. подбор "команды реализации проекта"; обеспечение контроля за ходом выполнения проекта (материально-техническое обеспечение качества строительно-монтажных, специальных строительных и пуско-наладочных работ, решение социальных вопросов и т.д.). Анализ литературных источников по концепции РМ показал, что в ней существует два основных направления:

• аналитическое, или аналитический метод;

• численное, или метод моделирования.

Существо первого направления - использование концепции РМ на основе логико-аналитических построений. Пример этого направления - книга "Управление проектами" ) и ее содержание (по разделам). 1. Система управления проектом -

• общее представление о системе;

• проект и его структура;

• процесс выполнения проекта;

'Кочетков А.Ц., Никешин С.Н., Рудаков Ю.П., Шапиро В.Д., Шейнберг М.В. Зарубежный опыт. Изд-во "Два Три", Санкт-Петербург, 1993.

• управление процессом выполнения проекта;

• участники проекта;

• типы проектов.

2. Основные функции управления проектом -

• планирование;

• организация работы по проекту;

• контроль.

3. Основные этапы выполнения проекта -

• разработка концепций;

• заключение контрактов;

• проектирование;

• материально-техническое обеспечение;

• строительство;

• приемка и закрытие проекта.

4. Управление отдельными процессами выполнения проекта -

• маркетинг;

• риск;

• финансирование проекта;

• качество проекта;

• ведение контрактов.

5. Автоматизация управления проектом -

• цели и принципы автоматизации;

• анализ зарубежных программных средств управления проектом.

6. Менеджер проекта: должность, призвание, профессия -

• менеджер проекта как личность;

• общедоступные средства управления проектом;

• становление профессии.

Исследовав это направление, автор пришел к выводу, что зарубежный опыт применения концепции РМ в таких рамках, применительно к организации управления проектами строительства линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧМТ), можно использовать лишь в очень незначительном объеме: указанные разработки, наоборот, в очень значительной степени дублируют действующие нормативные, утвержденные в соответствующем порядке и обязательные к исполнению документы - СНиП, СП, ГОСТ Р и другие, вплоть до выпущенных еще во время функционирования Госстроя СССР, в частности, СИ, ВСН, РД и проч. Особенно это относится к качеству строительства, безусловному материально-техническому обеспечению строительства, определенному условиями проведения тендеров, составу проектной документации (СНиП 11-01-95) и т.д., включая основной документ -СНиП 10-01-94 "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения."

Поэтому, несмотря на практически полное отсутствие литературных источников по второму направлению концепции РМ как численной, или как метода моделирования, автор выполнил исследования именно в этом плане, полагая, что, не имея моделей реализации проекта, управлять им невозможно. Более того, разработав такие модели, автор реализовал принцип обратной связи, определив требования (изначальные) к проекту строительства ЛЧМТ. Именно поэтому шестой раздел настоящей работы и включил рассмотрение этих положений, в противоположность "традиции", принятой зарубежными исследователями. Как бы в подтверждение правильности принятого и осуществленного автором решения уже в конце 1997 г. вышла в свет книга В.Н.Буркова и Д.А. Новикова "Как управлять проектами"/

Характерными в рассматриваемой ситуации представляются первый и пятый разделы указанной книги.

* Изд-во "СИНТЕГ-ГЕО, М., 1997

1. Формирование требований к проекту и выбор вариантов.

1.1. Формирование целей и задач.

1.1.1. Активность поведения участников проекта и цели управления.

1.1.2. Механизмы функционирования организационных систем.

1.1.3. Механизмы комплексного оценивания.

1.2. Выбор вариантов проекта.

1.2.1. Согласование интересов и задачи управления проектами.

1.2.2. Синтез оптимальных механизмов управления.

1.2.3. Анализ вариантов проекта при использовании процедуры комплексного оценивания и выбор оптимальных вариантов.

1.3. Активная экспертиза.

1.3.1. Неманипулируемые механизмы экспертизы.

1.3.2. Механизмы согласия.

1.3.3. Многоканальные механизмы активной экспертизы.

5. Оперативное управление.

5.1. Пересоглашение контрактов.

5.2. Механизмы оперативного управления риском.

5.3. Механизмы опережающего самоконтроля

5.4. Компенсационные механизмы.

Автор, по существу, впервые исследовал и разработал основы управления проектами строительства ЛЧМТ и счел в праве не касаться здесь специфических вопросов экономического плана, а также вопросов производственного риска.

Автор выражает благодарность профессорам кафедры сооружения газонефтепроводов и хранилищ ГУ нефти и газа им. И.М. Губкина докторам тех-

нических наук Васильеву Г.Г. и Телегину Л.Г. за консультационную помощь при выполнении настоящего исследования.

ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ПРОЕКТОВ

СТРОИТЕЛЬСТВА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В ПЛАНЕ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ

1.1. Терминология и определения

Проектирование в широком понятии этого слова и, в частности, строительное проектирование, определяется как процесс создания проекта - прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта [71], а вошедшие как в научный, так и в инженерно-производственный оборот понятия "стадия проектирования" и "стадия строительства" позволяют отнести этот процесс к строительному производству в расширенном его представлении [80].

Казалось бы, столетиями используемые термины "управление", "организация", "организация управления", "технология", "технология управления" и их определения могли бы получить определенную однозначность.

Тем не менее, этого не наблюдается, хотя имеются существенные разночтения во временном плане, что следует признать логично закономерным.

Так, у В.И. Даля: "Организировать или организовать, устроить, установить, привести в порядок, составить образовать, основать стройно... Органи-зованье... организация, организовка ... Организатор, устроитель, учредитель. "Управлять, управить чем, править, давая ход, направленье; ... распоряжаться" [40].

По указанному выше источнику [71]: "Организация ... 1) внутр. упорядоченность, согласованность, взаимодействие более или менее дифференцированных и автономных частей целого ... 2) Совокупность процессов или действий, ведущих к образованию и совершенствованию взаимосвязей между частями целого ..." "Управление, элемент, функция организов. систем раз личной природы, ... обеспечивающая сохранение их определенной структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ и целей".

Ориентируясь на известный труд английского математика и кибернетика [81] и неточно переводя греческое слово "кибернетес" (вместо "к�