автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Повышение потенциала строительной площадки за счет организационно-технологических решений

На правах рукописи

Демидов Леонид Павлович

ПОВЫШЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ ЗА СЧЕТ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

10 д:к 20)4

Москва - 2014

005557014

005557014

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

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лапидус Азарий Абрамович

Официальные оппоненты:

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

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

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет».

Защита состоится 25 декабря 2014 года в 12.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал Учёного совета.

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

Автореферат разослан « ¿~' »

2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Куликова Екатерина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. На данный момент строительство приобретает столь масштабные размеры, требующие огромных как человеческих, так и финансовых затрат, что строить «вслепую», не учитывая влияния всех факторов - значит подвергаться дополнительному риску в процессе строительства объекта. Эти риски могут быть финансовые, временные и человеческие. Зачастую эти риски наступают одновременно, когда требуется как дополнительное финансирование, так и увеличение сроков строительства и количества исполнителей на объекте. Но может случиться и так, что ошибки, которые могли вызвать эти риски так и останутся незамеченными. Без должного контроля они могут привести к плачевным последствиям уже на этапе эксплуатации объекта.

На данный момент, специалисты в строительной области, конечно, тщательно следят за физическими характеристиками построенного объекта. Отслеживание прочности и геометрической верности строительных конструкций, их соответствие проектным решениям - почетная работа технического надзора, за правильностью принятия решений которого наблюдают органы государственного строительного надзора. Задача же моей диссертации взглянуть глубже - что может стать причиной проблем, возникших в ходе строительно-монтажных работ и постараться еще на стадии проектирования учесть возможность возникновения факторов, отрицательно влияющих на процесс реализации строительного проекта.

В диссертационной работе затронута крайне важная область, без которой не обходится ни одно строительство - организация строительной площадки. Именно на этом, первоначальном, и очень важном этапе закладывается то влияние, которое будет сохраняться на протяжении всего жизненного цикла строительного проекта. Пренебрежение этим влиянием автор считает некорректным, следовательно, актуальной проблемой является разработка новой методики, которая сможет учитывать влияние принятых организационно-технологических решений на дальнейший ход реализации строительного проекта. Данная методика должна иметь в себе возможность осуществлять оценку данного влияния на всем протяжении функционирования строительной площадки для возможности оперативно вносить коррективы в уже применяемые или планируемые к применению организационно-технологические решения. Разработка данной методики невозможна без глубокого исследования строительных площадок с точки зрения оценки их эффективности и возможного влияния на нее принимаемых в ходе реализации проекта организационно-технологических решениях.

Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в предположении возможности повышения эффективности процедуры выбора организаций, ответственных как за разработку организационно-технологических решений по организации строительной площадки, так и за содержание данных строительных площадок.

Цель диссертации - разработка методики комплексной оценки воздействия организационно-технологических решений по устройству строительной площадки, а также создание математического аппарата для определения численного значения предлагаемого многофакторного критерия.

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

- анализ существующих подходов к формированию комплексного параметра потенциала строительной площадки;

- обоснование схемы исследования для оценки комплексного параметра потенциала строительной площадки при реализации строительного проекта на базе анализа его структурных моделей;

- выбор, структурирование и ранжирование факторов и параметров, возникающих при организации строительной площадки и влияющих на показатель ее потенциала;

- определение зависимости комплексного параметра потенциала строительной площадки от организационно-технологических решений;

Объект исследования: строительные площадки объектов капитального строительства.

Предмет исследования: организационно-технологические решения при устройстве строительной площадки.

Теоретическими и методологическими основаниями исследования являются:

1. Метод квалиметрического анализа.

2. Метод системотехники в строительстве.

3. Метод информационных технологий.

4. Метод организационно-технологической надежности.

5. Методы планирования эксперимента.

Используются положения, содержащиеся в трудах отечественных и зарубежных ученых в области организации строительного производства, в частности: Гусакова A.A., Лапидуса A.A., Монфреда Ю.Б., Олейника П.П., Киевского Л.В., Ильина Н.И., Прыкина Б.В, Теличенко В.И., Чулкова В.О., Шрейбера А.К., Булгакова С.Н., Синенко С.А., Гусаковой Е.А. и др.

Научная новизна диссертации:

1. Предложено использовать понятие потенциала строительной площадки в организации строительного производства.

2. Разработан комплексный показатель потенциала строительной площадки Pes.

3. Разработана концепция использования показателя эффективности организационно-технологических решений при устройстве строительной площадки.

4. Доказана зависимость потенциала строительной площадки Pes от принятых организационно-технологических решений.

5. Разработана модель анализа изменения показателя потенциала строительной площадки во времени.

Практическая значимость.

1. Разработанный и введенный показатель потенциала строительной площадки Pes.

2. Разработанная концепция использования показателя эффективности организационно-технологических решений при устройстве строительной площадки.

3. Доказанная зависимость потенциала строительной площадки Pes от принятых организационно-технологических решений.

4. Разработанная и доказанная модель изменения потенциала строительной площадки Pes во времени.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований докладывались на международной научно-практической конференции "Научно-техническое творчество молодежи - 2013" (г. Москва, 2013 гг.), заседании кафедры "Технология и организация строительного производства" ФГБОУ ВПО "МГСУ".

Результаты диссертации опубликованы в 2011-2014 гг. в 7 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, утвержденный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Экспериментальное внедрение результатов исследования выполнено на базе строительства офисно-жилого комплекса с учреждениями социальной инфраструктуры «Итальянский квартал», расположенного по адресу: г. Москва, ул. Долгоруковская, 21 (ЗАО «МонолитКапиталСтрой»).

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

Содержание диссертации соответствует п.п. 5, 7, 10 Паспорта специальности 05.02.22 - Организация производства (строительство).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, а также объект и предмет исследования. Сформулирована научная новизна и практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена описанию мероприятий по организации строительной площадки, организационно-технологических решений в строительном производстве, потенциала в области строительного производства, а также международным и национальным стандартам и подходам к оценке принятых организационно-технологических решений.

Разработка правильных внутриплощадочных организационно-технологических мероприятий является одной из ключевых составляющих в процессе качественной реализации строительного объекта. В комплекс мероприятий входит анализ таких элементов как:

- состав персонала (рабочих, руководящих работников и т.д.);

- ограждения строительной площадки;

- размещение средств механизации (краны, погрузчики, подъемники и т.д.);

- внутрипостроечные дороги;

- временные строения (бытовые городки, склады, кпп и т.д.);

- снабжение (электро-, газо-, водо-, тепло-);

- логистические мероприятия (заказ мат-лов);

- правил охраны труда и противопожарных.

На основе анализа многих строительных объектов, учеными было установлено, что эффективность и продолжительность освоения строительных площадок зависят от степени влияния следующих факторов:

- технологичности методов строительства инженерных коммуникаций;

- опережающего возведения инженерных коммуникаций под транспортными путями строительной площадки;

- своевременной производственно-технологической комплектации материалами и изделиями;

- совмещенной прокладки различных инженерных коммуникаций, расположенных за пределами зон строительства объектов;

- выбора рациональных комплектов строительных машин и механизмов;

- совмещенной прокладки инженерных коммуникаций с возведением подземных частей зданий и сооружений;

- замещения функций временных инженерных и транспортных коммуникаций постоянными;

- готовности фунтов к экскавации при отрицательных температурах;

- опережающей совмещенной прокладки инженерных коммуникаций под монтажными и складскими площадками.

Были проанализированы работы выдающихся советских и российских ученых, занимающихся проблемой организационно-технологических решений. Среди них можно назвать работы Монфреда Ю.Б., Гусакова A.A., Теличенко В.И., Лапидуса A.A. В первой главе были рассмотрены понятия организационно-технологических решений как сами по себе, так и применительно к строительной площадке. Общая проблематика анализа организационно-технологических решений заключается в отсутствии критерия их эффективности. Данный критерий в общей форме отображает их результативность, действенность и экономичность. Актуальным направлением исследований в этой области является разработка интегральной модели организационно-технологических и управленческих решений, позволяющей

выбирать оптимальные критерии создания конечного продукта и последующего мониторинга их выполнения.

Разработка интегральной модели связана с оценкой влияния всех рассматриваемых в ходе реализации проекта факторов на конечный показатель. Данным конечным показателем должен стать показатель «потенциала». Были проанализированы работы советских и российских ученых, занимающихся проблемой внедрением потенциала в область строительного производства. Среди них можно выделить работы Теличенко В.И., Лапидуса А.А., Нанасова А.М. Существенное отличие потенциала от используемых ранее методов оценки конечного показателя заключается в интегральном подходе к факторам, его формирующим. Именно от набора факторов, рассматриваемых при изучении потенциала, и будет зависеть область его применения. В данной работе показатель потенциала будет применяться только к строительным площадкам.

Для оценки влияния данных всех возможных принятых организационно-технологических решений на данный момент существует несколько международных и российских норм, регламентирующих деятельность строительных компаний при устройстве строительных площадок. Это документы среди которых можно выделить следующие:

- стандарт PMBoK4(Project Management Body of Knowledge);

- стандарт ГОСТ ISO 9001-2011;

- стандарт СП 48.13330.2011 - Организация строительства;

- стандарты ГОСТы, отвечающие за конкретные элементы строительной площадки.

Эти нормы условно можно разделить на 2 типа:

- Стандарты, которые напрямую относятся к строительным площадкам и регламентируют перечень объектов, размещаемых на строительной площадке, увязку между собой и т.д. К ним можно отнести СП 48.13330.2011 - Организация строительства, ГОСТы, отвечающие за конкретные элементы строительной площадки.

- Стандарты, которые можно назвать межотраслевыми. В данных нормах не учтена специфика строительной отрасли, но подходы, применяемые в них, могут быть применены также и при организации строительной площадки. К ним можно отнести РМВоК4 и ГОСТ ISO 9001-2011;

После изучения данных стандартов и норм можно сделать вывод, что известные меры по организации и управлению строительными площадками, не удовлетворяют их целевому назначению. Необходим действенный инструмент для оценки принятых организационно-технологических решений при организации строительной площадки. С помощью такого показателя, как потенциал строительной площадки (Pcs) заказчик сможет сравнить потенциальные предложения подрядчиков, ответственных за разработку и организацию строительной площадки еще на стадии тендера, сделать осознанный выбор в пользу того или иного предложения. Помимо этого,

использование показателя позволит наделить заказчика инструментом для мониторинга и контроля изменения состояния строительной площадки, а также для оценки необходимости проведения мероприятий, предлагаемых подрядчиком.

Проведенный анализ предметной области позволил сформулировать общую методологическую схему диссертационного исследования, представленную на рис. 1

Во второй главе диссертации представлена основная методологическая база применимая к исследованию поставленной проблемы - выявлению характера зависимости комплексного показателя потенциала строительной площадки Pcs от эффективности организационно-технологических решений при ее организации, а также разработки на ее основе методики оценки воздействия отдельных элементов строительной площадки на ее эффективную работу в дальнейшем.

В научных исследованиях разработано множество различных методов, предложено идей и теоретических подходов, требующихся для развития, теоретического исследования и обобщения современного и зарубежного опыта. Из них для решения поставленных в диссертационном исследовании задач выбраны следующие инструменты:

- метод квалиметрического анализа;

- метод системотехники в строительстве;

- метод информационных технологий;

- метод организационно-технологической надежности;

- методы планирования эксперимента.

Теоретической основой для обоснования данного подхода к рассмотрению строительной площадки как структуры, ее моделирования и проектирования может служить системная методология, наиболее полно реализованная в системотехнике строительства. Таким образом, рассматриваемую систему можно представить, как совокупность всех этапов организации строительной площадки и его участников, имеющую объектно-ориентированную направленность. Схематичная формализация проекта, выделение в его составе структурных элементов позволяет создать модель, которая может быть подвергнута дальнейшему исследованию. Анализ модели позволяет сделать вывод о наличии в структуре устойчивых связей - это позволяет рассматривать их как стандартные самостоятельные элементы и изучать поведение всей системы, исследуя её отдельные части.

В качестве основного составляющего элемента строительной системы вводится понятие о производственно-технологическом модуле (ПТМ), который представляет собой совокупность групп процессов, объединенных технологической последовательностью и функциональным назначением, направленным на создание строительных конструкций, строительно-технологических элементов и инженерных систем.

Рис. 1. Общая методологическая схема диссертационного исследования

Метод квалиметрического анализа, разработанный Азгальдовым Г.Г., а позднее и Д. Ван Эттингером и Д. Ситтегом, позволяет определить весовые характеристики ПТМ, входящих в состав рассматриваемой системы. Суть метода заключается в декомпозиции объекта исследования с использованием иерархического древа и получение, тем самым, решений, путем нахождения отношений через суждения экспертов, группировку суждений, математическую обработку в конечный результат анализа. Квапиметрический анализ позволяет понятным и рациональным образом структурировать сложный процесс принятия одного решения, разбивая его на множество мелких и более осмысленных решений.

Третья глава диссертации посвящена аналитическим аспектам разработки методики оценки воздействия организационно-технологических решений при организации строительной площадки на показатель потенциала строительной площадки.

Учитывая недетерминированный, вероятностный характер параметра потенциала строительной площадки Pcs, для выявления характера зависимости от влияющих факторов было решено использовать для моделирования многофакторные регрессионные зависимости, построенные на основе применения вероятностно-статистических методов исследования.

На первом этапе был составлен перечень факторов, которые могут теоретически оказать влияние на Pes, среди них экспертам было предложено указать те факторы строительной площадки с наиболее существенным, по их мнению, влиянием. По результатам опроса выделяются 5 факторов, оказывающих наибольшее влияние: х1 — производственные помещения (72 балла), х2 — вертикальный транспорт (64 балла), х3 — горизонтальный транспорт (44 балла), х5 — складские помещения (53 балла), хд — освещение строительной площадки (38 баллов). Для сокращения исследуемых вариантов реализации строительного проекта используются методы математической теории планирования эксперимента - т.е. процедура выбора числа и условий проведения исследований, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Наиболее оптимальным путем решения проблемы является сокращение количества факторов при помощи методологии факторного анализа, а также использования близких по свойствам D-оптимальных планов при построении матрицы планирования. Материалами для упомянутого выше факторного анализа служат корреляционные связи, а точнее коэффициенты корреляции Пирсона, которые вычисляются между переменными факторами, включенными в исследование. После анализа корреляционных связей были образованы 3 группы хорошо взаимоувязанных переменных. Первая группа относится к временным помещениями, организованным на строительной площадке и включает в себя факторы Xi и Х5. Обозначим ее Z). Вторая группа характеризует вертикальный и горизонтальный транспорт, задействованный при строительном производстве и включает в себя факторы X2 и хз. Обозначим ее Третья

группа отвечает за освещение строительной площадки и включает в себя фактор Х9. Обозначим ее ът,.

Для планирования эксперимента, желательно, чтобы исследуемые факторы имели количественную оценку. При отсутствии такой возможности, эксперимент можно планировать и по качественным показателям, однако для этого необходимо предварительно разработать шкалу для оценки факторов в условных баллах. В табл. 3 приведена расшифровка значений качественных параметров для таких факторов как: временные здания и сооружения на строительной площадке ги вертикальный и горизонтальный транспорт на строительной площадке 2г и освещение строительной площадки 23.

Кодированные значения факторов Табл.1

N Факторы Уровни варьирования факторов

Натуральный вид Код -1 0 +1

1 Временные сооружения на строительной площадке Выполнены с нарушениями Соответствуют нормативным требованиям Превышают нормативные требования

2 Вертикальный и горизонтальный транспорт на строительной площадке Установлен и эксплуатируется с нарушениями Установлен и эксплуатируется без нарушений Разработаны дополнительн ые мероприятия

3 Освещение строительной площадки Освещение строительной площадки отсутствует Освещается только периметр строительной площадки Освещаются все необходимые зоны

С целью сокращения числа опытов было принято решение использовать близкий по свойствам О-оптимальный трехуровневый композиционный план, который состоит из опытов полного факторного эксперимента (ПФЭ) вида 2к (при к < 5), к которым добавляют опыты в центре плана и в 2 • к «звездных точках», расположенных на осях фиктивного пространства.

В условиях отсутствия статистических данных по реально построенным строительным объектам, недостаток исходных информационных ресурсов был восполнен за счет экспертных оценок. Для получения исходных данных был разработан вариант опросного листа, в котором каждой группе экспертов (состоящей из десяти человек) предлагалось оценить в условных баллах от О до 100 величину потенциала строительной площадки для каждого из 15-ти возможных вариантов строительных площадок, характеризующихся сочетанием влияющих факторов.

После анализа всех применяемых подходов к подсчету необходимого числа экспертов для формирования экспертной группы нами был утвержден состав экспертной группы из 10 человек, т.к. именно это число удовлетворяет основным подходам к формированию экспертных групп. Всего для участия в эксперименте было приглашено 80 человек, объединенных несколькими критериями - многолетний опыт работы в строительстве, а также профильное образование. Подбор экспертов осуществлялся на базе Национального

Объединения Строителей НОСТРОЙ, в которое входят многие организации-лидеры строительной отросли нашей страны.

Статистической обработке по композиционному плану подвергались средние значения оценок экспертов по каждой точке плана. В результате было получено уравнение регрессии вида:

yt = 50,17 + 9,41 • Х1 + 12,60 • Х2 + 7,90 • Х3 + 4,22 • Х\ + 0,90 ■ Х\

+ 0,56 • XI + 1,54 -Х1-Х2 + 0,737 -Х1-Х3+ 0,512 • Х2 (2)

■х3

Для получения графического представления о характере зависимости потенциала строительной площадки Pcs от принятых во внимание факторов, необходимо построить график полученного уравнения многофакторной регрессии. Характер зависимости (2) потенциала строительной площадки от принятых во внимание факторов изображен на рис.2.

Условием построения такого типа зависимости является фиксирование каждой из 3 групп факторов поочередно на среднем уровне, а также оценка их совместного влияния.

64

62 ! ,

60

58

56

54

52

50

46

44 \

Z

Рис. 2 График зависимости Pcs - Z

Полученная кривая имеет свойства, близкие к функции вида / = х2. На основании проведенного анализа, можно утверждать, что между параметром

потенциала строительной площадки РС5 и организационно-технологическими решениями, охватывающими временные здания и сооружения на строительной площадке, вертикальный и горизонтальный транспорт на строительной площадке и освещение строительной площадки, существует зависимость, при которой повышение значения параметра Z приводит к увеличению значения параметра Pcs.

Для того, чтобы рассчитать значение потенциала строительной площадки Pes для некого строительного объекта, необходимо вычислить значения параметра Z, объединяющего в себе указанные выше параметры. В дальнейших расчетах параметр Z будем обозначать как TDCS (Technical Decisions, construction site - Технические решения при организации строительной площадки). Таким образом, полученная зависимость записывается в виде формулы:

Pes = TDCS2 (3)

Для определения значения TDCS для некой строительной площадки необходимо воспользоваться методологией системотехники строительства и произвести декомпозицию строительной площадки на ПТМ охватывающие все три рассматриваемые группы факторов и осуществить сбор значений по каждой из них.

Дальнейшим шагом в исследовании является декомпозиция полученных 3 групп влияющих факторов на составные производственно-технологические модули, встречающиеся при формировании строительной площадки. По результатам исследования работ таких ученых, как Олейник П.П., Теличенко В.И., Лапидус A.A., был определен перечень производственно-технологических модулей:

- модули (zi), отвечающие за временные здания и сооружения:

1. Ремонтно-механические мастерские.

2. Площадки укрупнительной сборки.

3. Арматурные цеха.

4. Бетонно-растворные узлы.

5. Трансформаторные подстанции.

6. Теплые склады.

7. Холодные склады.

8. Административно-бытовые помещения.

- модули (zz), отвечающие за вертикальный и горизонтальный транспорт на строительной площадке:

9. Вертикальный монтажный транспорт.

10. Вертикальный подъемный транспорт.

11. Вертикальный вспомогательный транспорт.

12. Вертикальный погрузочно-разгрузочный транспорт.

13. Логистический транспорт.

- модули (Z3), отвечающие за освещение строительной площадки:

14. Освещение рабочих зон.

15. Освещение опасных зон.

16. Освещение бытовых помещений.

17. Освещение периметра строительной площадки.

18. Временные электрические сети.

Данные, характеризующие ПТМ, интегрируются в общую структуру, описывающую строительную площадку. В случае изменений в каком-либо ПТМ произойдет воздействие на соответствующий параметр на выходе рассматриваемой системы, и это скажется на потенциале всей строительной площадки. К таким изменениям могут относиться решения по организации труда, по использованию современных материалов, новых технологий и т.д.

Для построения математического выражения определения значений TDCS применим методику моделирования факторных систем. Пусть существует некоторая функция у = f(y{), характеризующая изменение результативного показателя и факторы v1,v2, ...,vn, от которых зависит функция y = f(yi). Задана функциональная взаимосвязь результативного показателя с набором факторов вида:

У = /0> i.v2.-.vn) (4)

где: у - результирующий показатель;

[vv v2,..., vn} - совокупность функционально-зависимых факторов. Полагаем, что зависимость между факторами линейная, и с учетом = td-i - значение параметра организационно-технологических решений для i-ro ПТМ. Тогда выражение приобретает вид:

TDcs = I,UWixtdi (5)

где: TDCS (Technical Decisions, construction site - комплексный показатель, характеризующий технические решения в организации при устройстве строительной площадки; W( - весовая характеристика i-ro ПТМ.

В свою очередь, в составе каждого i-ro ПТМ входит конечное множество производственных факторов которые определяют величину Поскольку факторы Цц между собой не равнозначны, необходимо ввести параметр который позволяет учитывать значимость фактора, определяет его весовую характеристику. Тогда зависимость tdL от Цц определяется выражением:

tdi = Zt1wlJxqij (б)

Таким образом, подставляя выражение (3.34) в выражение (3.33), получаем уравнение математической модели для определения TD в общем виде:

TDCS = X tdo = zr=i[wi X (2Г=1 Wtj X qtJ)] (7)

Подставляя полученное выражение (7) в выражение (3), получаем уравнение математической модели для определения потенциала строительной площадки Pcs в общем виде:

Pcs = х (XP=1 w(j x qij)]f (8)

Необходимо подчеркнуть, что предлагаемая модель изучения процесса оценки потенциала строительной площадки является гибкой и открытой. Характер модели предусматривает возможность практически неограниченного усложнения или, наоборот, значительного упрощения решения, в зависимости

от требований и условий задачи оценки и оптимизации. Используя принципы квалиметрии строительных процессов, оценку воздействия организационно-технологических решений на потенциал можно проводить для каждого отдельно взятого модуля проекта, с возможностью последующей сверткой результатов в единое целое. Допускается установление любой обоснованной степени детализации изучения проекта, любое изменение сочетаний влияющих параметров.

В четвертой главе нашли отражение результаты экспериментальной апробации и внедрения теоретических положений, разработанных в предыдущих разделах исследования, описываются методы управления системой влияющих факторов и пример практической реализации метода.

Метод квалиметрического анализа позволяет получить из количественных суждений группы (т.е. из относительных величин, ассоциируемых с парами модулей) множества весов ...,и'п,

ассоциируемых с отдельными производственно-технологическими модулями; в том смысле, который определен ниже, эти веса должны отражать количественные суждения группы экспертов.

Пусть {т1,т2,... ,тп} - совокупность производственно-технологических модулей. Количественные суждения о парах модулей (тг,гп;) представляется матрицей размера пхп вида:

А = (а1;)' = 1.2.-.п),

где: ац - суждение эксперта, соответствующее значимости модуля тг по сравнению с модулем т;-.

Элементы матрицы ац определены по следующим правилам:

1) если ац = а, то ац = 1 /а при а Ф О, следовательно матрица А является обратно-симметричной;

2) если суждения экспертов таковы, что т1 имеет одинаковую с относительную важность, то ац = 1 ,ац = 1; в частности, ац = 1 для всех

Полагаем, что суждения экспертов совершенно при всех сравнениях, тогда а,к = ац х для всех 1,], к и назовем матрицу согласованной.

В общем случае под согласованностью подразумевается то, что при наличии основного массива необработанных данных все другие логически могут быть получены из них. Для проведения парных сравнений п объектов или действий при условии, что каждый объект или действие представлены в массиве по крайней мере один раз, требуется (п-1) суждений о парных сравнениях. Из них можно просто вывести все остальные суждения.

Известно, что согласованность матрицы эквивалентно требованию равенства ее максимального собственного числа Лтах с п. Можно также оценить отклонение от согласованности выражением:

ИС = (Л™*~П) (9)

Заметим, что неравенство Лтах > п всегда верно. Насколько плоха согласованность для определенной задачи можно оценить путем сравнения

полученного выражения с ее значением из случайно выбранных суждений и соответствующих обратных величин матрицы того же размера. Отклонение от согласованности называются индексом согласованности (ИС).

Индекс согласованности сгенерированной случайным образом обратно-симметричной матрицы с соответствующими обратными величинами элементов называется случайным индексом (СИ). Ниже представлены порядок матрицы п и средний СИ.

Отношение ИС к среднему СИ для матрицы того же порядка называется отношением согласованности (ОС). Значение ОС < 0Д0 считается приемлемым.

Итак, после представления количественных суждений о парах (т^ т;) в числовом выражении через а.ц, задача сводится к тому, чтобы п возможным факторам т1,т2, ...,гпп поставить в соответствие множество числовых весов ...,и'п, которые соответствовали бы зафиксированным суждениям. Если А-матрица значений парных сравнений, то для нахождения вектора весов необходимо вычислить вектор Й7, который является главным собственным вектором матрицы А и определяется из следующей системы уравнений:

А х Й7 = Лтах х й7 + 1У2 Ч-----\-Wn = 1

где Лтах - максимальное собственное число матрицы А.

Так как желательно иметь нормализованное решение, изменим м/, полагая, что а = и заменим и/ на (1/а)и?. Это обеспечивает

единственность, а также то, что £"=1 = 1.

Практическим примером реального строительного объекта в диссертационной работе стал Офисно-жилой комплекс с учреждениями социальной инфраструктуры «Итальянский квартал», расположенный по адресу: г. Москва, ул. Долгоруковская, 21.

Для данного объекта с участием экспертных групп был разработан перечень ПТМ при организации строительной площадки. Для определения весовых характеристик, экспертам предстоит высказать суждения о значимости одного из модулей по каждой сравниваемой паре, то есть назвать относительную величину, ассоциируемую с конкретной парой ПТМ. Также стоит отметить, что сравнение значимости между модулями будет происходить в рамках каждой группы. При этом сумма значений весовых характеристик по группе будет равняться 1. После сбора всех опросных листов необходимо было найти собственные вектора и собственное число матриц Ъ\, Ъ2, ЪЪ. Для этой цели необходимо решить систему уравнений, включающих в себя 3 группы по 8, 5 и 5 неизвестных соответственно. Таким образом, поиск решения может сопровождаться значительными трудностями при классическом способе обработки результатов исследования «от руки». В целях сокращения трудоемкости вычислительного процесса, поиск собственных векторов и собственных значений матриц 21, Х2, ЪЪ производится при помощи программного комплекса Ма1ЬаЬ.

Результатом анализа результатов стали весовые характеристики всех 18 рассматриваемых ПТМ. Как уже отмечалось, рассмотрение ПТМ происходило в рамках одной группы. Для получения весовой характеристики конкретного ПТМ в полном показателе потенциала строительной площадки Pcs наряду с весовой характеристикой ПТМ необходимо использовать весовую характеристику его группы, полученную на предыдущем этапе работы.

Следующим шагом практического применений разработанного нами подхода стало определение максимального и минимального значения потенциала строительной площадки, в зависимости от значений эффективности организационно-технологических решений при организации строительной площадки по каждому производственно-технологическому модулю.

Для определения максимального значения потенциала строительной площадки Pes необходимо для каждого ПТМ зафиксировать значения всех производственных факторов на максимальном уровне с учетом весовых характеристик. Данное условия объясняется характером математической модели, так как при достижении всех факторов своих максимальных значений, значение комплексного показателя организационно-технологических решений достигнет своего максимума (TD = max), при этом значение комплексного показателя потенциала строительной площадки Pcs также достигнет своего максимума (Pcs = max). Таким образом, в целом по строительной площадке, будет получено максимальное значение TDCSmax = 2, что, в свою очередь, согласно формуле Pcs = TDCS2 = 4, обеспечит максимальное значение PCsmax ~ 4 для некого абстрактного строительного объекта.

Аналогичным образом, для определения минимального значения потенциала строительной площадки, необходимо значения всех производственных факторов для каждого модуля установить на минимальном уровне, согласно шкале качественных критериев. Таким образом, в целом по строительному объекту, будет получено минимальное значение TDCSjnin = О, что, в свою очередь, обеспечит минимальное значение потенциала строительной площадки PCSmin = 0, для некого строительного объекта.

График изменения потенциала строительной площадки Pcs от организационно-технологических решений при организации строительной площадки TDCS, полученный для значений кодированных факторов, модифицируем с учетом полученных значений PCsmin = 0 и PCsmax = 4.

Pes

Рис.3 График потенциала строительной площадки Pcs Тогда, с учетом функции желательности Харрингтона, можно представить шкалу желательности, разработанную для графика потенциала

строительной площадки Pcs

Шкала градации уровня потенциала строительной площадки Табл. 2.

Интервал варьирования Pes Уровень потенциала строительной площадки

0 < Pcs < 0,66 Критический

0,66 < Pcs < 1,33 Низкий

1,33 <PCS< 2 Умеренный

2 < Pcs < 2,66 Средний

2,66 < Pcs < 3,32 Высокий

3,32 < Pcs < 4 Максимальный

Расчет комплексного показателя потенциала строительной площадки от принятых при устройстве строительной площадки OTP производился для объекта под названием «Итальянский квартал», расположенного в г. Москве, на ул. Долгоруковской, 21.

Исследование производилось в два этапа. На первом этапе осуществлялся первичный сбор и анализ информации, в результате которого формировались замечания и рекомендации по повышению показателя потенциала строительной площадки. Исследования на 2 этапе проводились с целью определения изменений потенциала Pcs при внесении корректив в производственный процесс, согласно рекомендациям.

В таб.3 нашли отражение результаты проведенного анализа на обоих этапах исследования.

Кодированные значения факторов _Табл.3

ПТМ Название Вес ПТМ Оценка до изменения Оценка после изменения

М1 Ремонтно-механические мастерские 0,06647 1 2

М2 Площадки укрупнительной сборки 0,0391 2 2

МЗ Арматурные цеха 0,03519 1 1

М4 Бетонно-растворные узлы 0,06647 0 1

М5 Трансформаторные подстанции 0,03519 0 1

Мб Теплые склады 0,0782 1 2

М7 Холодные склады 0,05083 2 2

М8 Административно-бытовые помещения 0,01955 2 2

М9 Монтажный вертикальный транспорт 0,1029 2 2

М10 Подъемный вертикальный транспорт 0,08575 1 2

МП Вспомогательный вертикальный транспорт 0,0686 1 2

М12 Погрузочно-разгрузочный верт. транспорт 0,05145 1 2

М13 Логистический транспорт 0,0343 2 2

М14 Освещение рабочих мест 0,07074 2 2

М15 Освещение опасных мест 0,0655 1 2

М16 Освещение бытовых помещений 0,0524 1 2

М17 Освещение периметра стройплощадки 0,03668 1 2

М18 Временные электрические сети 0,03668 1 2

Технические решения ГО„ 1,164 1,742

Потенциал строительной площадки Рс, 1,3543 3,0344

Полученные значения потенциала строительной площадки до изменений (РС51 = 1,3543) и после изменений (РС52 = 3,0344) дают наглядное представление об эффективности предложенных мероприятий, направленных на повышение качества организации строительной площадки.

Используя полученные данные, строится модульный календарный план строительства, который позволяет получить графическое представление о влиянии организационно-технологических решений на потенциал строительной площадки и распределение его во времени. Поскольку строительные производственные процессы осуществляются с применением поточного принципа организации производства, то при проецировании ПТМ на временную ось, значение ПТМ, находящееся в одном промежутке времени, будут суммироваться. Это позволяет построить график изменения эффективности ОТР принятых при организации строительной площадки и, соответственно, график изменения самого показателя потенциала строительной площадки.

11ТМ Наименование Вес фактора Значение 1 -> 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 И 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

М1 ТйГ Рсмошмо-мсхзннчсские маеюрские 0.06647 1

Плошадки укруПНИТСЯЬНОЙ сборки 0,0391 2

ш Арматурные цеха 0,03519 1

М4 Ьегонно-растворные узлы 0,06647 0

М5 Трансформаюрные подстанции 0,03519 0

Мб Тертые склады 0,0782 1

М7 Холодные склады 0,05083 г

М» Ллыинистратипночяытовые помещения 0,01955

М9 Монтажный вертикальный транспорт 0.1029 2

МЮ Подъемный вертикальный транспорт 0,08575 1

МП Вспомогательный вертикальный транспорт 0,0686 1

М12 Потруто'шо-рдтфуючный иерт. транспорт 0,05145 1

ЛИЗ Логистический транспорт 0.0343 2

М14 Освещение рабочих мест 0,07074 г

-415 Освещение опасных мест 0.0655 I

М16 Освещение бытовых помещений 0,0524 1

М17 Освещение периметра сгрошщщцгщки 0,03668

М18 Временные электрические сети 0.03668 1

График изменен»« потенциала строительной площадки Ре$

Рис.4 График изменения потенциала строительной площадки Рс5(до изменений)

птм Наименование Вес фястора Значение 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 и 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

М1 Рсмонтиа-механнческие мастерские 0.06647 2

М2 Площадки укрупнителыюй сборки 0,0.491 2

мз Арматурные цеха 0.0.1519

М4 Кетонио-растворньк улды 0.06647 1

М5 Мб Трансформаторные подстанции 0,03519

Теплые скэалы 0.0782 2

М7 Холодные склады 0.05083 2

М8 Админнсгративно-бытоаые номсщенн* 0,019)3

М» Мон|а-кны1| вертикальный транспорт 0,1029 2

М10 Подъемный яерткк&шшя транспорт 0,08573 2

МИ Вспомогательный вертикальный транспорт 0.0686 2

М12 ГКпр> ш-ш1>-раируточный верг. транспорт 0,05145 2

М13 Логистический транспорт 0,0343 2

М14 Освещение рабочих мест 0,07074 2

М15 Освешенне опасных мест 0.0655 2

М1« Освещение бытовых поыешений 0,0524 2

М17 Освещение периметра стройплощадки 0,03668

М18 Временные электрические сети 0.03668 2

-

График тиснения иожнщша схроягеаыюй шкшйдки Рея

Рсь

Рис.5 График изменения потенциала строительной площадки РС5 (после изменений)

Основные выводы и предложения

1. Актуальной на данный момент проблемой является отсутствие комплексного подхода к оценке воздействий на объект строительства, который сможет учитывать комплексное влияние от групп факторов, а также удовлетворить потребность отрасли в управлении качеством строительства в течение всего жизненного цикла проекта. Перспективным решением данной проблемы является введение показателя Pes («Потенциал строительной площадки»), зависящего от эффективности принимаемых организационно-технологических решений. Целью данной работы является создание новой методики контроля и оценки, учитывающей воздействие всех производственных факторов, и обладающей механизмом наглядного анализа изменения показателя потенциала строительной площадки во времени.

2. Анализ наиболее перспективных путей решения поставленной задачи выявил необходимость применения системного подхода, т.к. его принципы позволяют представить строительную площадку в виде системы, состоящей из связанных между собой подсистем. При работе со сложной системой, какой является организация строительной площадки, требуется применения метода декомпозиции с учетом целостности, а для данных целей отлично подходит производственно-технологический модуль - совокупность групп процессов, объединенных последовательностью и направленных на реализацию целей строительного производства. При решении такой сложной задачи, как та, что поставлена в диссертационной работе, не обойтись и без применения экспертных оценок. Применение метода квалиметрического анализа является оправданным, поскольку позволяет произвести анализ структуры, полученной с помощью декомпозиции на производственно-технологические модули, с учетом весовых коэффициентов каждого элемента.

3. В результате проведенного факторного и дисперсионного анализа было выявлено три наиболее значимые группы факторов, способных оказывать воздействие на потенциал строительной площадки Pcs. В результате эксперимента была получена модель зависимости комплексного показателя потенциала строительной площадки Pcs от влияющих групп факторов в виде полинома второй степени, который отражает суть явления с установленной достоверностью в 95%. Полученная кривая зависимости потенциала строительной площадки Pes от организационно-технологических решений имеет свойства, близкие к функции вида / = х2. На основании проведенного анализа, можно утверждать, что между параметром потенциала строительной площадки Pcs и организационно-технологическими решениями TDCS существует параболическая зависимость, т.е. повышение уровня TDCS приводит к повышению показателя потенциала строительной площадки Pcs.

4. Применение методологии квалиметрического анализа позволило успешно провести декомпозицию строительного объекта на производственно-технологические модули, определить их весовые характеристики. На основании анализа графика зависимости потенциала строительной площадки от OTP было установлено максимальное и минимальное значение комплексного параметра потенциала Pcs, разработана шкала градаций уровня потенциала строительной площадки. Практическое применение шкалы заключается в возможности как

наглядно классифицировать работу подрядчика на строительной площадке, так и оценить его прошлые работы для утверждения претендентов на тендер.

5. Разработка методики на основе показателя потенциала строительной площадки позволяет выявить недостатки организационного характера, возникающие в процессе организации и эксплуатирования строительной площадки. Анализ полученных данных позволяет разработать рекомендации, внедрение которых на производстве способно улучшить производственный процесс. Так, для ЖК «Итальянский Квартал» в г. Москве во время исследования уровень потенциала строительной площадки поднялся с отметки «умеренный», (Р„ = 1.3543) до отметки «высокий» (Р„ = 3.0344). Данная методика может быть применена для обоснования выбора как подрядной организации, так и проектной организации, отвечающей за разработку проектных решений по устройству строительной площадки.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. * Демидов Л.П. Исследование интегрального показателя качества, учитывающего влияние организационно-технологических решений при формировании строительной площадки. Технология и организация строительного производства. -2013. - № 2(3). - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

2. * Демидов Л.П.. Исследования по применению метода экспертных оценок при анализе потенциала строительной площадки. Технология и организация строительного производства. - 2014. - № 1(6). - 0,5 п.л. (без соавторов).

3. * Демидов Л.П. Исследование факторов, влияющих на показатель потенциала строительной площадки. Вестник МГСУ. - 2014. — № 4. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

4. * Демидов Л.П. Экспериментальный подход к оценке зависимости потенциала строительной площадки от групп факторов. Технология и организация строительного производства. - 2014. - № 2(7). - 0,25 п.л. (без соавторов).

5. Демидов Л.П. Анализ строительной площадки как один из факторов оценки генподрядчика. Сборник трудов к первому международному семинару по Еврокодам., М., 2011г. - 0,25 п.л. (без соавторов).

6. Демидов Л.П. Анализ мероприятий по формированию строительной площадки. Сборник трудов, посвященный 75-летию кафедры ТОСП, М., 2013г. - 0,25 п.л. (без соавторов).

7. Демидов Л.П. Зависимость потенциала строительной площадки от групп исследуемых факторов при ее организации. «Инновации в строительстве и строительной индустрии» Сборник научных трудов ГУП «НИИМосстрой», М., 2013г. - 0,25 п.л. (без соавторов).

* - 4 статьи в журналах, включенных в перечень ВАК Минобрнауки России.

Лицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г. ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Подписано в печать: 21.10.2014. Формат: 60x84 1/16 Печать: XEROX Объем: 1,0 п.л._Тираж: 100_Заказ №: б/н

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