автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Совершенствование формирования и оптимизациии параллельных комплексных потоков, составленных из объектных

Санкт-Петербургский инженерно-строительный институт

На правах рукописи

ШАЕАН МОХАЩЦ

УДК 69.003.658.022

СОВЕРШЮТВОВАШЗ ЗОНДИРОВАНИЯ И ОПГШШЗЩШ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ПОТОКОВ, СОСТАВЛЕННЫХ ИЗ ОБЪЕКТНЫХ

Специальность 05.23.08 — Технология К организация промышленного

и гранданского строительства

• А В ТОРЕФЕРАГ

диссертации на соискание ученой степени кандидата • технических наук

Санкт-Петербург - 1992 год

Гибота выполнена на кафедре Организации, планирования и управления строительством Санкт-Петрбургского инженерно-строи-. тельнвго инатитута.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор . """В^А.Афанасьев.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

В.П ХибухЕН,

кандидат технических наук,доцент Б.И.Бтюрин

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт труда в строи -телъстве.

Защита состоится "С|€1СДс^1/._1992 г. в час.

на заседании специализированного .Совета К 063.31.0? по строительному производству Санкт-Петербургского инженерно-строительного щсгитуга .по адресу: 197005, Санкт-Петербург, ул.2.-я Красноармейская, д.4, СПИСИ, ауд 521 С

С Диссертацией можно'ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "/3 " Н ОЛЗ^А 1992' г. "

Учений секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук - Е А.Козлов

Общая характеристика работа

Актуальность'темы.

Строительство является одной из основных отраслей производства в большинстве развитых и развивающихся стран', обеспечиваний создание новых, а также ремонт и реконструкция ранее созданных объектов.

Затраты на строительство достигают 32-15$ от национального ' дохода каждой страны. Поэтому оно привлекает к себе самое пристальное внимание. Осуществляется постоянный поиск путей улучшения качества, уменьшения продолжительноета и стоимости строительства, ремонта и реконструкции объектов. Больше возможности в повышении технико-экономических показателей строительного производства содержатся в совершенствовании его организации, планирования и управления.

Обобщение и анализ опыта строительства, ремонта и реконструкции объектов убедительно доказывают, что качество организации, планирования и управления строительством во многом определяется уровнем разработки организационно-технологической документации, в частности, разработки и оптимизаций-моделей организации работ. Поэтому тег.а диссертации, направленная на совершенствование про- •' ектерования организации работ, представляется актуальной.

Целью диссертационной работы является совершенствование формирования и оптимизации параллельных комплексных потоков из' предварительно составленных объектных в интересах уменьшения продолжительности и стоимости строительства, ремонта и реконструкции зданий и сооружений, повышения производительности труда и качества строительной продукции.

. Для достижения данной цели б или поставлены и решены следую-те задача:

- проведено обобщение непосредственного опыта и литературных источников, посвященных организаций работ; осуществлен анализ методов организации работ по строительству, ремонту и реконструкции зданий и сооружений, в результате чего сформулированы задачи исследования;

- разработана методика формирования параллельных комплексных.потоков, " сасгавлеголк из объектных (агрегированных, комбинированных, уплотненных);

- разработана методика оптимизации (по'критерию времени) парал-

дельных ¡..лшлексных потоков,' составленных из объектных (агрегированных, комбинированных, уплотненных);

- .усовершенствована сиотема оценки вариантов организации работ и выбора наиболее соответствующего конкретным условиям с учетом фактора времени,, простоев ресурсов и фронтов работ;

- разработаны алгоритмы и программы форшрования и оптимизации параллельных и комплексных потоков, составленных из объектных, а тагосе оценки вариантов организации работ;

- выявлена зкономнческая эффективность предлагаемых рекомендаций.

Научная новизна работы заключается в следующем: г обобщен опыт и проведен анализ организация работ по строительству, реконструкции и ремонту зданий и сооружений, а также проведен анализ публикаций в этой области строительной науки,.обеспечивших возможность постановки задачи исследования;

- установлена принципы и разработана методика формирования параллельных комплексных потоков, составленных из объектных (агрегированных , комбинированных, уплотненных);

- разработаны алгоритмы й методика оптимизации (по критерию времени) параллельных комплексных потоков, составленных из объектных (агрегированных, комбинированных, уплотненных);

- усовершенствована методика сравнения вариантов организации работ о целью выявления наиболее соответствующего конкретным условиям;

-• разработаны алгоритмы и программы формирования и оптимизации параллельных комплексных потоков, составленных из объектных, а'такяе оценка вариантов организации работ на ПЭВМ.

Объектом исследования.явились календарные планы в составе проектов организации строительства (ГОС) и проектов производства и организации работ (ПНР и ПОР). ' -

Предметом исследования явились методы проектирования организации работ. •

В диссертационной работе использовались метода системного анализа, теории расписании м поточной организации работ. В процессе исследования использовались достижения в области технологии, , организации, планирования и управления строительством, опублико-.'. ванные в трудах Афанасьева A.B. .Афанасьева В .А., Будникова М.С., Вавилова Ы.В., Васильева В.М., Величкина'В.З., Исакова A.A. Клин-духа А.П., Сухачева H.A., Тяна Р.Б., Хибухина B.C., Цая Т.Н. и других российских и зарубежных ученых. "

П^актическм^знатамОать результатов исследования заключается в доведении предлагаемых рекомендаций до-возможности их использования в практике строительства и нахождении наиболее эффективных решений; включении предложенных алгоритмов и программ в ШР, кафедры ОПУС СГПТСИ и использование их в учебном процессе, в частности , при дипломном проектировании■

Степень обоснованности и достоверности результатов исследо-' вания определяется использованием современного математического аппарата при формулировке и доказательстве ряда теорем проверкой рекомендаций при решении конкретных задач о применением алгоритмов и программ, как в искусственных так и в реальных условиях

Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались на Международных симпозиумах "Рекбнструкция Ленинграда 2005"' (апрель I99T г.) и "Реконструкция Санкт-Петербурга •2005" (октябрь 1992г.), на 43 (февраль J99J г ) и 49 (февраль I99£r ) научных конференциях ЛИСИ, на белорусской республиканской научно-практической конференции в Томе лдг (октябрь 1991 г.).

; По результатам исследования-опубликовано 5 работ ( 3 в соавторстве).

Стр2ктура_и_об%ем_рабог., Диссертация изложена на Т65 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав,' общих выводов, приложения и списка литературы, включающего 155 наименований,'.. В работе представлено'43 рисунка и 3 таблицы

, Общий» объем работы ?05 страниц !

.Назащиту^выносятся: ' •

- методика формирования параллельных комплексных потоков( составленных из объектных (агрегированных, комбинированных, уплотненных); . *

- методика и алгоритмы оптимизации ( по критерию времени) параллельных комплексных потоков, составленных из объектных (агрегированных, комбинированных, уплотненных);

- методика оценки вариантов организации работ с учетом фактора

- времени простоев ресурсов и фронтов работ;

- ал'горлтш и программы формирования и оптимизации (на ЛЭРМ) параллельных комплексных потоков, составленных из объектных, а также оценки' вариантов организации работ.

Содержание работы Во_введанш обоснована актуальность тема, сформулированы

дель и задачи исследования, его теоретическая и методическая основа. Приведены сведения о научной новизне и практической значимости подученных результатов в апробации работы.

* В первой главе - "Развит© поточной организации строительства и современное состояние вопроса" проведен анализ разработок в области поточной организации работ.. При анализе рассмотрены этапы развития теория поточной организация строительства. При этом выявлено, что несмотря на определенные успехи в развитии теории поточной организации работ, отдельные ее направления изучены недостаточно. Так,* например, требует дальнейшего исследования проблема формирования и. оптимизации комплексных потоков из предварительно составленных параллельных объектных, а также проблема .сравнения вариантов организации работ~с учетом риска, который имеет место при современных рыночных отношениях. Именно эти проблемы и приняты к разработке в данном исследовании.

Выявлено,.что вое разновидности поточной организации работ имеют одну и же природу, но они существенно отличаются друг от' друга в зависимости от'учитываемых пра их формировании требований непрерывности (видов работ или фронтальных комплексных работ, или комплексов критических работ - 1фитиче0ких путей). Целесообразность применения в кавдом конкретном случае'той или иной разновидности поточной организации работ полностью зависит, от. конкретных условий производства, '■■■■: " '

Выявлено, что исходные данные организационно-технологических моделей строительства объектов целесообразно фиксировать на матри-• це. При этом обеспечивается, в чаотности, возможность.записи продолжительности работ, перечня видов работ (ресурсных комплексных работ) и последовательности освоения частных: фронтов .(объектов). Исходные матрицы обеспечивают удобный ввод информации в ЭВМ.

' Проведен анализ методов оптимизации календарных планов.'Выявлено, что существует-много возможностей сокращения продолжительности всего комплекса работ путем изменений , состава бригад и их меха новооруженности, путем изменения очередности освоения фронтов ра- < ■ бот, путем введения дополнительных однотипных бригад. Установлено, что од*н из важнейших способов оптимизации - это изменение очередности освоения фронтов работ (в неритмичный потоках),без привлеч -гая дополнительных ресурсов. Проведены расчеты показали, что в ■ . результате применения данного метода может быть достигнуто сокра-ц енн еТс трои тельства и реконструкции объектов до 10 - 20 %.

Сравнение алгоритмов'оптимизации показало, что все алгоритмы регаения задачи поиска оптимальных очередкостей освоения фронтов работ по точности можно разделить на точные, обеспечивающие возможность получения оптимальных решений, я приближенные - эвристические, обеспечивающие возможность получения рациональных-решений. Проведенное сравнение также показало , что наиболее совершенным из. существующих точиле алгоритмов является алгоритм Афанасьева - Вали чкина, Он основан на применении метода "Ветвей я границ", который в отличие от других дает возможность найти все оптимальные (по критерий времени) очередности ввода объектных потоков в комплексный. Именно этот алгоритм был принят в данном исследовании для оптимизации параллельны* комплексных потоков, составленных из объектных с необходимо корректировкой, определяемой спецификой формирования данных потоков. ' .

Проведен анализ разработки календарных планов в составе ПОС, ПОР и ППР. Выявлено, что календарные планы в БОС разрабатываются укрупненно (в рамках директивных срогов строительства группы объектов, определяемых, как правило,- заказчиком), а в ППР - детально (в рамках нормативных сроков возведения казвдого отдельного объекта) п' предусматривают увязку работы во времени л пространстве» Это часто приводит к необходимости корректировки принятых ранее (в ПОС) решений, т.е. возникает задача формирования комплексных потоков не только в составе ПОС,. но н на основе объектных,.разработанных в составе ППР как в варианте индивидуальнопоточной организации работ, так и параллельноглтегчной (если, отдельные виды работ выполняются двуми и более однотипными бригадами) » '

В' результате изучения истории развития и современного состояния вопроса бата сформулированы приведению выше' задачи исследования ,

Во второй главе рассмотрены вопросы формирования параллельных комплексных потоков из- предварительно составленных параллельных и . индивидуальных объектных потоков (й варианте агрегированных, ком-бшшрованпнх л уплотненных потоков).

Параллельный поток является более общим случаем лоточной организация работ по отношению к шдпштсуалнпш. Существующие методики расчета не'позволяют определять параметры (сроки начала и окончания работ; растякешш ресурсных и еЗронталышх связей; продолжительности всего комплекса работ) параллельных' комплексных • потоков, ¡Гхэрг.тируеммх га предварительно составленных объектных.

Поэтому предлагается методика формирования основных разновидностей поточной организации работ из предварительно составленных объектный потоков ( рис Т).

Параллельные комплексные потоки агрегированные (ПКПА) представляют собой такую совокупность параллельных объектных потоков, в которой бригада при переходе "с одного объекта на другой не простаивают в ожидании фронта работ., а смежные вида работ ( частные или специализированные потоки, ресурсные комплексы работ) максимально обличена. При.этом возможность сближения смежных видов, (ресурсных комплексов) работ ограничивается требованием непревышения величины их совмещения, установленной при независимом формировании объектных потоков. - .

Методика фохаирования и расчета параллельных КПА, т.е.'ШЛА, основана на тех se принципах, что.и.методика формирования и расчета индивидуальных КПА, но включает в себя определенную специфику, связанней с введением в поток дополнительных однотипных бригад и распределением работ мевду ними.

Формирование ПКПА может быть осуществлено при определении, периодов развертывания ресурсных комплексов на парных матрицах . Данный метод позволяет найти общую продолжительность комплекса работ (Т) без предварительного определения сроков выполнения от-депышх работ на отдельных фронтах Целесообразно использовать его как при расчете потока,' так и при проведении оптимизации для определения предельно возможного минимума продолжительности (ПР'.ТГТ) При' этом расчет периодов развертывания ресурсных комплексов в комплексном потоке осуществляется по срокам выполнений от дельных видов работ в объектных потоках, с учетом возможной совмещенности работ на каждом отдельном фронте (объекте)-.

!."ожно ' производить расчет периодов развертывания и другими ' способами, в частности, с-учетом.продолжительности ресурсных комплексов (видов-работ) в объектных потоках и величины их совмещения (тн каждом объектном потоке). Этот алгоритм предложен в Т990 г, Л-Э.Агиляром и Б-А.Меной для случая формирования параллельных » комплексных потоков. Алгоритм требувт .предварительно определить ' продолжительность предшествующей и последующей работ и вычесть пз каждой величину их совмещения. Проведенная в данном исследовании проверка работоспособности алгоритма подтвердила'его &Тфективность Однако предпринятая попытка его использования'при формирова

гЭ-

Рис. I. Предлагаемая классификация параллельных комплексных (составленных из объектних) потоков.

няи и расчете ПКШ. не дала удовлетворительных результатов. Он (как а другие алгоритма определения периодов развертывания, ба-элрувдиеся на учете продолжительности работ) часто приводит при расчете параллельных комплексных потоков агрегированных к завышенным значениям периодов развертывания и соответственно к завышенному значению показателей предельно возможного минимума продолжительности, т.е. к утрате самой сущности данного критерия.

Проведение расчета по известной методике показало, что' в ряде случаев разница иезду скончанием и началом смежных по фронту работ больше допустимого смещения. Это означает, что смеянне ресурсные комплексы работ не соприкасаются, т.е. формируется так называемый чрыхлый" поток, нарушается сам.принцип формирования данной разновидности поточного метода организации работ, требующий полного сближения смежных видов- (ресурсных комплексов) работ Следовательно,:при использовании известных методик необходимо проводить допЬлкительвае уплотнение комплексного, потока и приблизить доследунцие виды работ на величину 4 .

' л ■ 74" ~ Т°с£-«)г .

ТН' *

IX - срок начала работы I -го' вида на I частном фронте (объекте);

Т({,-#)Г - срок окончания работы предшествуыцего с -му ( ¿-к) • ' . вида (ресурсною комплекса) на*1 частном фронте • ' (объекте), в котором ее ть работы с к - число гадов, у которых работы на соответствующем частном фронте, (объекте), отсутствуют.

Для исключения -данной операции необходима разработка новой методики формирования и расчета ПКПА, применимой (желательно) каз для нвдивйдуальло-поточного,' так к для параллельно-поточного мет< да организации'работ, • '. .

• В предлагаемой методике порядок исчисления периодов разверт; в&кня видов работ (ресурсных комплексов) в ПКПА. определяется в каждом конфетном случае о учетом наличия и ля отсутствия смежной по фронту работы, а такие наличия или отсутствия связей (содмеще . тя) между смежными частными потоками. При этом специфика расче обнаруживается именно тогда, когда смежной.по фронту работы мег, а такие когда .есть.возможность одновременного выполнения работ, разных вядов на одиои час той фронте (в данном случае объекте).

Рлсчет .периодов развертывании для каздого вида- работ (ресу!

сного комплекса) производится только пргмеилтелъно к тем фронтам (объектам), работы на которых взаимосвязаны (имеют фронтальные связи). В качестве расчетного значешнпериода развертывания принимается максимальное. В йекоторнх случаях (когда, работы предаест-вувдих видов отсутствуют на тех или иных фронтах) в ходе расчета периода развертывания может быть, подучено значение с отрицательным знаком. В этих случаях в качестве расчетного принимается максимальное значение показателя со знаком минус. Последнее правило расчета ИЩА. существенно отлично от правила расчета индивидуального потока, где в аналогичном случае в качестве расчетного принимается "О". Если бы в данном случае вместо реальной цифры со знаком принять пуль, то тем самым бшкЗы сформирован "рих-лш!" поток (как указано вЙше).

. Предлагаемая методика обеспечивает получение уплотненного ■комплексного потока агрегированного без проведения дополнительного уплотнения. Она потребовала некоторой корректировки известных алгоритмов. Расчетные формулы дацпого метода приводятся шже. Их достоверность и обоснованность подтверждается доказательством двух теорем.

Продолз-язтельность НЕСЛА, состоящего из двух видов работ определяется равной т •

Продолжительность ПКПА, состоящего нз несколъвих впдов работ определяется равной

продолпителыюЪть ПКПА.;

расчетная величина периодов развертывания ( ^ -го) ресурсного комплекса вида работ ло отношению к началу. соответствующего ресурсного комплекса предшествующего вида работ ( ^ -1)е ; >

продолжительность работы расчетного ресурсного ко.мллеп-са раоог ^ -го вида работ па' 1_ -он объекте (в составе объектного поют); ■число объектных потоков; но,мер объектного потока; число видов работ; •

Здесь: Т -

■—род*!

т -

-

п - номер вида работ;

п<1 - ])рсурснне комплексы ( е1-ш) последний вид работ.

Наряду с рассмотренным (первым) способом возможен другой (второй) способ формирования ЮТА По срокам выполнения видов ре бот в составе объектных потоков .при определении периодов развертываний ресурсных комплексов работ на общей матрице в системе ООП (ордината - объектные потоки), а именно, путем выявления мак симальной величины допустимого опережения, на которую должно быт смещево начало рассматриваемого вида (ресурсного комплекса) работ, т.е. периода развертываний.

Разница значений продолжительности ПКПА при расчете по известной и предлагаемой методикам часто достигает 15'- 20 Предлагаемая методика формирования ПКПА обеспечивает наиболее эффективное использование ресурсов. .

Пример формирования комплексного потока по известной и пред лагаемой методикам приведен на рис. 2. Рассмотрение вариантов ер ганизации работ показывает, что в данном случае продолкигельнос1 по'тока при его формировании по предлагаемой методике уменьшила« на 6%. При этом уменьшились простои фронтов работ на ?3%.

• Предлагается методика' формирования и расчета параллельных комплексных потоков комбинированных на основе объектных ( ШШК ) При -этом под комплексным потоком комбинированным (КПК) понимается индивидуальный или параллельный поток, сформированный из ряде объектных без нарушения их структуры.

Продолжительность ПКПК, формируемого на основе предварител! но составленных параллельных объектных потоков, определяется пу: тем суммирования размеров смещения второго и последующих объектных потоков (Т) относительно всех предшествующих и продолжитеяь ности последнего объектного потока ( Т К Однако при параллельно-поточной организации работ; величина смещения каждого объектн го потока должна определяться не только относительно непосредст венно предшествующего объектного потока, но также и относительн тех предшествующих потоков, с которыми у рассматриваемого' имеют ресурсные связи.; • . . '

Цалное обстоятельстве,, отражающее специфику параллельно-: ' точной организации комбинированного потока может либо не. повлиять на его продолжительность, либо привести к увеличении продол жательносги.

[б^рЪ <0 20 ДО <0 ¿0 «0 70 . «0 » 1 т Т| ■ Ш • 1» ' • . А 'г-тт—Г ' 1 • -V \ ;_ 07_

Б г « * ч —а-л----] ч Ч и ы Ч1 л. _я-

в 1 а, V--^-Ьтт^-' - ! '

1 Г 1- 1 г"--; 1 И ■ | Гг . Х- _4

иач/ '—.¿¿-Ч. гАЬ--47-

"лю !л •- - то--------г - га"......... зо Чо 1 50 ' <>и . IV . »у. л »у. у

л,1 Адг т ' 11 ® , ,.„;. 1. ! .,„ 1

т 1 5,1 1 V ; ! \ ! 1 1—

1 Б к.г I ! и. I V ! 1 . V в

'-^4 } _______ ■ 1 2 ч * в; ч \ I I ! \ Л 15

•1 1. . в,; ■ ■ ,1—у^»1* \—-'и ' №—1-- ^^ 1 ^ 1 1 ? ^ ^ , . 1 • -

Г 1- I- ■ » • а ц я

. '1 4—¿С—х • I \ 'И

Рис. 2. Календарные графики: а)."рыхлого" потока, б) уплотненного потока (к расчету.

1ШПА ). Уплотнение потока по предлагаемой методике обеспечило более раннее

начало и окончание ресурсных комплексов Вт и Гт (на д -£ ) и уменьшение пгю-дол^ятельности потока ( Д Т = 6 ед.времени), 1

Вели л;а смещения определяется да формуле:

- для смежных объектных потоков (по всем водам работ)

4* - . ~Г°< ~Гм

- для частично сменных подасов (по некоторым видам работ) I . . -г-н Т"н •

*!>•<*• Ы* 1 у

при 4,1-4,

растяжение ресурсное связи д -го частного пото-. ка при переходе брягада _из предшествующего ( I -I) (предшествующих в рассштряваа\шЕ I -К объектный поток;

Т-о*

¿н^ - срок окшгчаняя д -го веда работ в ( ¿ —1)-ом ' .независимо сформированном объектном потоке; о • - номер объектного потока, где 4 0; ■у.1* . - срок начала -го .вида работ в 1 С -ом пезавяси-« мо. сформированном объектном потоке. При этом в качестве расчетной величина принимается максимальная, т.е.:'

при- ^в -I, т (

гдо пг\ - число вядов работ;'

остальные обозначения те яе. Продолжительность ПКПК подсчнтывается-.по фордуле:

Т" Тси*..+ ТсмИ - +Тс*„ + ^ = 2:. Тем-.

где Тем й --"величина смещения £ -го объектного потока (мак. сшлальпая) относительно начата цредасствувдлх, т.е. период развертывания данного потока; «

"¿п - продолкптельность последнего объектного потока; 11 - чпело объектов (объектных потоков). Предлагаемая методвка формирования ПКПК обеспечивает кав-меикяу» про,т,о;ажтелытость строительства каздого отдельного объект

«

Предлагается методика формирования и расчета параллельных комплексных потоков уплотненных на основе объектных (ПКПУ). Эта разновидность параллельных потоков представляет собой максимально сжатую совокупность объектных потоков, в которой ограничением для дальнейшего уплотнения являются безрезервные цепи работ, соединяющие начальное и конечное события, т.е. критические пути. В соот- . ветствии с этим продолжительность выполнения комплекса работ в . ШШУ равна наиболее длительному (критическому) пути от первой до последней работы.

пнп-(

где Т - продолжительность ^ -го критического вида работ на ¿-ом частном фронте (объекте), входящего в состав критического пути;

• (т+п-М- число критических видов работ объектных потоков в составе критического путл ПКПУ; П - число объектов в комплексном потоке; т - число бригад. • '

Сосгав критического пути определяется в результате расчета ранних и поздних сроков выполнения всех видов работ и выявления тех из них, у которых ранние, и поздние' сроки совпадают. ; Ранние и поздние сроки определяются по формулам

1РН •

тах

, по

ГП'П '

1 . к - мн ;

4. пя \ .—;—

Ч^. к" ьП.п ;

I ггрм -■

и* + 1с«.,<}, з >

Формирование,и расчет (КПУ) в условиях параллельной организаций работ принципиально не отличается от формирования и расчета КПУ в условиях индивидуально-поточной организации работ. Однако имеет место определенная специфика. Действительно, поскольку в параллельных потоках действуют однотипные бригада, постольку могут одновременно простаивать и брпгада (если однотипных бригад более двух) я фронты работ. Это зависит от значений допустимых совмещений между смежными часгншя потоками. В проведенном исследовании математически строго доказано, что предлагаемая методика формирования ПКПУ обеспечивает' наименьшую продолжительность всего комплекса работ.

Такиг- образом, в главе рассмотрены методики формирования и расчета трех разновидностей параллельного комплексного потока (рис-,3) и*двенадцать вариантов организации работ, параметры которых* приведены в табл.1.

В третьей главе, изложены основные положения методики оптимизации параллельных комплексных-.потоков (по критерию достижения минимума продолжительности) ёа счет изменения очередности ввода объектных потоков в комплексный. - - ■

рассмотрены возможности оптимизации параллельных комплексных потоков как по Точным, так и по эвристическим алгоритмам.. Доказано, что строгим методом-решения вопроса является оптимизация, основанная на методе ветвей и границ, требувдем установления предельно %возможных минимумов продолжительности (ПШЯ) строительства.

Предложена методика оптимизации параллельных комплексных потоков, основанная на методе ветвей'и границ и являющаяся развитием методики оптимизации индивидуальных, потоков Афанасьева-Величкина. Она имеет разновидности, определяемые разновидностями параллельных потоков, . ' . '

' Спецификой предлагаемой методики оптимизации по критерию времени ШША является определение периодов развертываний в ходе расчета Ш5Ш (промежуточных матриц) и Т (конечных матриц) только применительно к тем фронтам (объектам) работ на которых взаимосвязаны (имеют фронтальные связи). В-качестве расчетного значения периода развертывания принимается максимальное. Расчет ПВГ.Ш осуществляется с учелш возможного совмещения смежных видов работ (ресурсных комплексов). При этом предельно возможный.минимум продолжительности всегда не больше реальной продолжительности и подсчитывается по формуле:

ПЬМП -

где П0!Ш - предельно возможный шнимум продолжительности параллельного комплексного потока агрегированного (ПКПА); • ]• - порядковый номер вида работ; п - число видов работ».-•..

" пеРи°Д развертывания ресурсного комплекса ^ -го вида ^ ' • работ относительно £ -го ресурсного комплекса'

(£ —I)—го вида рао'ог в паркой матрице, сформированной по-алгоритм СЛ.1.Джонсона;

Рис. 3. Блок-схема Формирования и расчета параллельнпх

шгшлогаушх потоке??, составленных из предварительно о1ъек'лшх потоков

Таблица I

Сравнеже. заряантов (параллельных комплексных потоков) организация работ

(при исходных-данных)

нг.рпактн отхгагаза-цкд работ т 1 1 * 4 ' Растяжение связей Условный показатель качества

I п Ш 17 • Н Б2 в^ 92 Г,

I. ПКПА (И) 97 70 .60 61 61 50 23 65 21 68 43 52 18 , - 217 217 314

2. ПКПА. (П) 91 70 54 55 55 50 23 6 5 21 Б8 43 52 18 - 168 168 • 259

3. ШШК 94 33 36 38 37 71 57 75 29 75 70 70 66 175 - Г75 269

4. ПКПУ 91 33 43 51 55 50 23 '65 21 ! 72 60 69 46 " 76 93' 169 .260.

5. ПШШ 107 33 37 37 37 92 64 90 40 90 86 88 79 105 - 185 292 .

6. ПКПА. (И) 123 82 63 62 71 74 31 77 37 80 51 81 18 - 253 253 376

'■7. ПКПА. (П) 122 82 62 61 70 74 31 77 37 80 51 81 18 - 233 233 355

8. ПКПУ 105 33 40 44 44 74 .31 77. 37 84 75 88 68 89 66 155. 260

9. ПКПУ 1С2 33 47 '57 66 . 50 23 69 30- 81 65 85 60 78 Пб 194 296

10. ПШ- (И) ПО 74 60 65 74 50 23 6 9 30 77 44 72 18 - 235 235 345

II. ПКПА (П) ПО 74 60 65 74 50 23 69 30 77 44 72 18 - 2 31 231 341

12. пкпк 1СЙ 33 34 37 37 81 60 85 36 81 85 76 76 206 - 206 310

Примечание: И - расчет ПКПА по известное методике, П - расчет ПКПА по предлагаемой мето- .

дизе; Т - продолжительность всего комплексного потока, {с - продолжительность I -го объектного потока,, - продолкительность ^ -го ресурсного комплекса

(вида работ). ' '

"Ьи*^. - продолжительность 'с- -ой работи -го ресурсного комплекса п -го вида работ; гп - число объектных потоков.

Доказано, что предлагаемая методика оптимизация ПКПА всегда обеспечивает способность выявлять оптимальные очередности ввода объектных потоков в комплексный.

Спецификой предлагаемой методики оптимизации (по критерию времени) параллельных комплексных потоков комбинированных (ПКПК) является требование вычисления ПШП.ы Т с ориентацией на завершение всего, комплекса работ каждой из бригад, выполняющих работи последнего вида (ресурские комплексы работ последнего вида). При этом в качестве расчетной величины ПВШ промежуточных матриц и Т конечных (расчетных матриц) следует принимать максимальное значение.

Несомненным достоинством данного-.алгоритма является» то" обстоятельство,'что он обеспечивает получение глобального минимума продолжительности ПКПК и выявляет все оптимальные очередности введения в комплексный- поток объектных. Однако при высокой степени ритмичности и гармоничности неритмичных объектных потоков и значительном их числе трудоемкость или машшоемкость расчетов по этому алгоритму моиет быть столь высокой, что выходит за пределы отведенного времени. Поэтому нами рекомендуется поэтапное, выполнение расчетов по да иному алгоритму, а именно, на первом этапе расчет в полно;.! соответствии с установленным порядком, а на втором этапе С после сигнала о необходимости .завершения' расчета) осуществление спуска только по перспективным направлениям без первооценки их' перспективности. Разумеется, что яри этом алгоритм переходит пз класса строго доказанных в класс эвристических, но зато обеспечивает получение конечных результатов. Поиск рациональных очередж. гей ввода объектных потоков'в. состав -ПКПК может быть осуществлен и яо другим алгоритмам, в частности, по эвристическим, например по алгоритму Е. И. Вареника, ко торта предложил (в 60-х годах) вводить, в'объектны! поток фронтальные номялёксн, а в нашем случае - в комплексный поток объектные по мер^ увеличения их продолжительности. Л.Э.Агилйр и Б.Х.Мена предложили (1990 год) в эвристический алгоритм, который обеспечивает возможность формировать рациональные очередности па основе предварительного определения значеш:2 смещения каждого последующего объектного потока относительно пред-□ествупдего при всех возттлих вариантах предшествования (с "ирьд-

ставлением этих данных на матрице смежностей). При этом форлирова-ние рациональных очередностей осуществляется путем составления ряда очередностей, у которых на месте первого объектного потока закрепляются поочередно все объектные потока, а в качестве последующих закрепляются те, которые имеют наименьший период развертывания (смещения) по отношении к преднествувдему. При осуществлении оптимизации (ПК2К) по данному алгоритму в нашем случае следует осуществлять учет всех возможных связей как с непосредственно предшествующими, так я с ранее введенными в него объектными потоками.

Спецификой предлагаемой методики оптимизации (по критерию времени) параллельных комплексных погонов уплотненных (ВШУ) являются необходимость и особенность определения 11ВШ для всех вариантов расчета, возникающие в связи с включением в поток дополнительных однотипных бригад и образованием в составе некотрых видов работ двух и более ресурсных комплексов работ, а -также необходимость на каждом этапе расчета осуществлять не только поиск минимальной продолжительности, но в выявлять применительно к каждой разновидности прохождения критического пути по всем конкурентным вариантам (по каждому объектному потоку и каждому ресурсному комплексу работ) при дополнительном учете минимальных предшествующих и последувдих незафиксированных работ. При этом в качестве расчетного ПШП принимается максимальный среди минимальных, то есть в. определенной степени обеейечать возможность достижения ПШП. ., При этом ПШП ЩПУ подсчитываете/! по формуле:

ПШП =та*

дря прохседешш критического пути: по г -ому объектному потоку по -ому I ресурсно;,г/ комплексу^

«чулч'Ь

Пр.и^)-* о

ч

где х*^ - продолтательнооть незафиксированного <- -го объектного потока; . '

- раннее окончание работы первого вида (I -го ресурсного комплекса) в составе к-го объектного потока (последнего среда зафиксированных);

"Ь^^ 1-го вида - продолвотелънооть предшествунцих незафиксированных работ первого вида (I е -го ресурсного комплекса ) .размещенных мелвду зафиксированными работами г.

работами расчетного объектного потока;

Hj.no-го вида -. продолжительность последующих незафиксированных работ п -го вида ( пЫ -го ресурсного комплекса);

1 н^р^ - продолжительность- незафиксированных работ -го вида ( -го ресурсного комплекса);

Тк| - ранее окончание работы ^ -го вида ( ^ -го ресурсного комплекса) в составе к-го объектного потока (последнего зафиксированного); - продолжительность работ последувдих за расчетным ресурсным комплексным (видом работ) в составе I -го объектного потока (примечание - индексация - у- первого вида через С , у последнего через А. -у промежуточных видов работ через к) Предлагаемая методика оптимизации параллельных, комплексных потоков (рис. 4) предусматривает оценку оптимальных (по критерии времени) конкурентоспособных вариантов и выбор среди §их наиболее соответствующего конкретным условиям производства работ.

В четвертой главе рассмотрены вопросы оценки вариантов организации работ и выбора среди них лучшего, а также вопросы выбора рациональной продолжительности строительства. Рассмотрены известные критерии оценки вариантов организации работ и.отобраны наиболее существенные, ' ' •

При этом автором предлагается учитывать ряд других, которые дополняют технико-экономическую оценку вариантов организации работ, при разработке проектов организации "строительства, проектов производства и организации работ. Предлагаемые дополнительные критерии представляют' определенный интерес в условиях рыночной экономики и самостоятельной экономической деятельности строительной организации»

Эти критерии включают, в частности, экономическую оценк простоев ресурсов и фронтов работ в составе объектного и комплексного потоков при различных методах организации работ.

Установлено, что в условиях перехода на рыночную экономику и оценку деятельности строительно-монтажных организаций по товарной строительной продукции в условгтх самофинансирования строительных организаций необходимы обоснованные' показатели эффективности производства, и в частности, уровень рентабельности, уровень зффек- , тивности использ .дания кредитов ба^ка.'

При этом методы организации работ (календарные планы), могут -

.Оптимизация параллельных комплексных потоков по критерию времени

ПКПА' ■ •• ПКПК ПКПУ

1 . , . ........ ...... 1 , -....... .

Формирование парных матриц из ресурсных, комплексов смежных ви дов работ, вычитание допустимых совмещений и оптимизация по алгоритму С, М Джонсона Выявление рациональных очередаоотей ввода объемных потоков в комплексные по алгоритму Б.ЙЛЗарешка

Выявление рацишальных очередностей ввода объектных потоков . в комплексный по алгоритму Л.Э.Агиляра и |Б.Мены :

Построение порфириана и промежуточных магри вариантов организации работ

Определение ПВШ1 Промежуточных матриц и выявление минимального, определяющего перспективное направление развития пор-(Т.ирпаиа Выявление оптимальных очередностей ввода объектных потоков в ' комплексный по алгоритму В. А .Афанасьева и В.З.Велнчкяна, ско-ректированного автором в части учета допустимого совмещения ресурсных комплексов и завершения потока по" одного из ресурсных комплексов последнего вида работ.'

Выявление оптимальных очередностей ввода объектных потоков в комплексна^, обеспе-чязавдих его минимальную продолжительность

Выявление оптимальной очередности"ввода объектных потоков в комплексный по алгоритму В.А.Афанасьева и В.З.Величкина, скорректированного А.В .Афанасьевым, С.В.Бацевым, O.A.Боб-ровниковым применительно к формированию комплексных потоков из предварительно составленных объектных, предусматривающих учет суммарного совмещения ресурсных комплексов работ . •'

Примечание:' Расчет по трем алгоритмам выполняется в пределах от веденного времени. Если'оно исчерпано до завершения расчета принимаются лучше очередности из выявленных рациональных_;_

Рлс. 4, Блок-схема оптимизации параллельных комплексных потоков по критерии времени

отличаться друг от друга организационными простоями (простой ресурсов) и технологическими простоями (простой фронтов работ или объектов). Эти простои вызывают значительные потери, а именно, выплату незаработанной зарплаты если рабоче яе используются на каких-либо работах (в первом случае), омертвление оборотных средств (во втором случае).

Проведен анализ затрат, подаажащях учету при оценке простоев ресурсов и фронтов работ.

Для оценки простоев ресурсов предлагается учитывать:

- заработную плату рабочих простаиваюцих бригад (Зп);

- арендную плату простая ваицпх ыашн и механизмов (Ап);

- не созданную товарную продукцию простаивающих бригад;

- накладные расходы;

- другие затраты на работников строительной организации (страхование, социальное обеспечение); о '

. - затраты, связанные о получением банковских кредитов;

- коэффициент инфляции.

Простой фронтов работ (объектов) возникает мевду двумя смежными работами разных видов, выполняемыми на одном частном фронте (объекте), Он отражает, степень непрерывности освоения фронтов работ.

Простои фронтов работ (объектов) оцениваются по омертвлению вложенного в дело капитала (осноенныз ^асти сметной стоимости объекта) к моменту начала простоя. В порядке первого приближения эта стоимость может быть Определены через сметную выработку каждой бригады выполнящей работу на данном объекте. Сметная выработка комплекса бригад (ресурсных комплексов) определяется следунцш. образом: '

о(В-!^ - и), .

¡.«ч • ■ 1

где С - суммарная сметная стоимость . возведения части сооружения (объекта);

- сметная (товарная) выработка ¿-ой бригада; (/и - число рабочих ¿-ой бригада;

- продолжительность р^бот £ -ой бригады на данном объекте, Рассмотрены вогросы определения рациональной продолжительности строительства. Выявлено, что в условиях самостоятельной деятельности строительной'организации на основах полного хозрасчета

(в условиях рыночных отношений) возникает необходимость экономн-. чесКого обоснования сроков осуществления строительства, то есть проблема научно-обоснованного нормирования продолжительности строительства зданий и сооружений и установлению директивной (дого- . ■ворной) продолжительности.

Приведен анализ основных факторов, определяющих эффективности строительного производства. "*' .

Установлено,что в известных методиках оптимизации продолжительности строительства недостаточно учитывается влияние некоторых факторов, например, динамики капитальных вложений, цростоев ресурсов и (или) фронтов работ, методов организация работ. В методиках оптимизации продолжительности недостаточно внимания уделяется, .так называемым, косвенным затратам, присущим производству работ в услориях-рыночной экономики. При этом под косвенными затратами нами понимаются доплаты заказчика (премии) за досрочное окончание работ и санкции аа невыполнение или несвоевременное выполнение договорам: условий.

В данном исследовании предлагается учитывать как прямые, так и косвенные затраты, так как включение в Методики оптимизации продолжительности строительства косвенных затрат решительно приблизит их к жизни, к практике строительства, позволит руководителям производства более обоснованно выбирать стратегию своих действий.

Задача- определима оптимальной .продолжительности строительства, с точки зрения'минимума, всех затрат (3°), заключавтся в сЛедуидем. Необходимо найти для каждого здания н сооружения (для объектного потока), и (или) для группы объектов, (для комплексного потока) такую продолжительность строительства (Т ), которая■ минимизирует критерий. .

3е = Кп ( Пз + Нр + Пн £ Кз ) -*■ ,

где ,3° - минимальная стоимость возведения зданий и сооружений (минимальные-затрата подрядной организации по возведешь сооружения);

Кп - коэффициент учитывавдий темя роста инфляции;

Пз - сумма прямых затрат;

Нр - суша накладных расходов;

Пн - сдала плановых накоплений;

Кз - косвенные затраты "+" в случае выполнения или несвоевременного выполнения договорных -уоловий, •т.е. санкция в противоположном случае, доплата заказчика (премии) за досрочное окончание работ.

Задача определения оптимальной продолжительности строительства решается методом пошаговой оптимизации (рис.5). При этом под шагом понимается процесс получения и анализа параметров потока при фиксированном составе исполнителей (бригад).

Рис. 5. Блок-схема алгоритма оптимизации параллельных

комплексных потоков по стоимости. Здесь Т-продолжа-тельность стр-ва, С - стоимость отр-ва, -численность бригад.

-Таким образом, в диссертации рассмотрены алгоритмы формирова- . ння я расчета параллельных комплексных потоков (рис.З) и их опте-г.шзадий (рис; 4), представленные на укрупненной блок-схеме (рлс.6)

По данным алгоритмам составлена программа выполнения расчетных операций на языке Турбо-бейсик, которая прошла экспериментальную проверку., . . -

Применение предлагаемых методик, алгоритмов и программ формирования, расчета и оптпшгаацпл параллельных комплексных потоков.

составленных из предварительно сформированных объектны?:, на строительстве объектов САР показало их работоспособность и экономическую эффективность.

Сравнение и оценка вариантов организации работ о учетом простоев ресурсов и фронтов работ.

Оптимизация параллельных коматексных потоков (ПКПА, ПКПК, ШШУ) по критерию достижения минимальной продолжительности потока, определенно Т, _

X

Сравнение и оценка вариантов организации работ при учете простоев ресурсов и фронтов работ и° выбор лучшего варианта.

Оптимизация потоков по стагаоста

Распечатка результатов расчета

Г

Конец

Рис.

Укрупненная блок-схгига алгоритма формирования п олтишзр

параллельных .хочгмоконнх потоков, • оостовлеиних ка объектных • . '

- Й7 -

аШШЕНИЕ

В качестве заключения можно сделать следущие основные выводи:

1. Обобщение и анализ опыта организации строительства и реконструкции объектов, а также изучение литературных источников показали, что теория и практика применения методов организации работ иглеют большие достижения. Однако далеко не все направления получили достаточное развитие. Так, например,оказались недостаточно исследоваиными параллельные комплексные потоки, доставленные из объектны«. Именно эта задача и была принята в качестве диссертационной,

2. Б результате выполненного исследования разработана методика формирования и расчета параллелшых комплексных потоков, составленных из объектных (параллельных и индивидуальных)в вариантах: ь

- параллельного комплексного Потока агрегированного (НИН.), обеспечивающего отсутствие простоев при переходе бригад с одного объектного потока в другой, но допуокаюций простой объектов в ходе их возведения;

- параллельного комплексного потока комбинированного (ПКПК), обеспечивающего сохранение параметров объектных потоков при введении их в состав комплексного, но допускающий простой ресурсов при переходе бригад о одного объектного потока в другой;

- параллельного комплексного потока уплотненного (ШШ7) обеспе- . чивандего гарантируемый минимум продолжительности всего комплекса работ, но долускакщего простой ресурсов и объектов.

_ 3. Разработаны методика оптимизации параллельных комплексных потоков по критерию достижения их . минимальной продолжительности за счет поиска оптимальных (рационалшых) очередностей ввода объектных потоков в комплексный,' Методики основаны на известных методиках оптшпзации индивидуальных потоков, но включают в себя следупдие особенности:

- формирования вариантов организации работ применительно к наличию однотипных бригад;

- учета взаимосвязанных ввддв работ и объектных потоков как между непосредстврчно предаестаувдита водаш работ л объектными потоками, гак г с ранее введенныли (если между работами тлеются ресурсные к фронтальные связи)";

-> обеспечения нахоа$деяяя предельно возможных минимальных яначений йродолкительностя и выбора среди них в качестве расчетного мак-' симальногр. .

. 4. Предлагается система оценки вариантов организации работ, сформированных как без оптимизации, так я с оптимизацией,вклю-чаюцая в себя ряд Известных и предлагаемых критериев, в частности' следущие предлагаемые критерии: учета влияния простоев ресурсов • (фронтов работ) на величину накладных расходов; учета темпов рост инфляция на издержки связанные с простоями ресурсов; учета влияна простоев ресурсов и увеличения продожительности строительства на величину затрат, связанных с оплатой кредитов; учета влияния косвенных затрат на стоимость строительства, которые должны нести обе стороны (заказчик и подрядчик) при нарушении условий договора

5. В соответствии с предлагаемыми методиками и критериями составлены алгоритмы и программы выполнения расчетных операций по формированию и оптимизация методов организации работ, сравнению вариантов, и выбору наиболее соответствующего конкретнш условиям.

6..Разработанные в хода исследования методики, алгоритмы и программы прошли эксплуатационную проверку. Установлена их работе способность я экономическая эффективность.