автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Влияние организационно-технологических факторов на продолжительность строительства

юшвский ордена' трудового красного знамени

инженерно -строительный институт

На правах рукописи

ЛУЗБАНГЭДА Саыуэль Тибенца

Ш 69.003 : 658*5

ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЗАЩОННО-ТЕХНОЮПИБСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОДОЛЖГЕШЮШЪ СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.08 - Технология и организация промышленного и гравданского строительства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1990

Диссертационная работа выполнена на кафедре организации и управления строительством Киевского ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительного института.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор БЕСПАЛЫЙ И.Д.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор БУШУЕВ С.Л« ■

кандидат технический наук САДОВСКИЙ В.И.

Ведущая организация - Агростройтехцентр "АСТЦ"

Защита состоится "" ш-ьич 1990 г. в /;-Т часов . на заседании специализированного совета К.068.05.12 'по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Киевском ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительного института по адресу: 252037, Киев-37,

Воздухофлотский проспект, 31

С диссертацией можно ознакомиться -в библиотеке института.

Автореферат разослан " " М1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета» кандидат технических на у. доцент

ШЕБЕК Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тещ. Экономика СССР в современных условиях одготовлена к решению задач оокрашания продолжительности стро-гальотва. По многим промышленным объектам фактическая продол-ительнооть строительства близка н нормативной и даже нише её. днаво, по многим объектам, введенным в двйотвие, фактические роли строительства превышают действующие нормы.

Данные, проведенных исследований по Танзании Советом нацио-ального строительства показывают, что только 15 % объектов отро-тельства вводятся в эксплуатацию в орок ежегодно.

При длительных сроках строительства ресурсы на долгое время мертвляютоя в незавершенном строительстве. Раотягивание сроков троительсгва и длительный оборот капитальных вложений оужают ронт внедрения новой техники, приводят к ее моральному старению, результате онижаютоя темпы научно- технического прогресса. Все то делает в высшей степени актуальной задачу сокращения продол-ательности строительства.

Целью диссертационной работы являатоя повышение достовер-эсти пр! оценке сроков отроитэльотва путем создания и'использо-ания математической модели, 'позволявшей учитывать совместное шшие случайных факторов на ход производства строительных работ.

Для достижения поставленной цели в работе решаются оледукь 1е задачи:

- классификация факторов, от которых зависит ход производ-гва строительных работ, и анализ их влияния на сроки отрои-шьотва;

- систематизация и анализ применяемых методик оптишзации юков строительства;

- определение рационального уровня ресуроов, определяющего равномерное протекание отроитодькых процессов;

- разработка имитавдонной морем, позволявшей учитывать оов меотное влияние разных факторов на срони строительства;

- создание деловой игры для апробации имитационной модели и обучения персонала строительных фирм;.

Мзтодикв исследований. В работе пданят комплексный метод исследования, включапшй:

- обобщение и анализ литературных источников по данному вопросу;

- обследование в Танзании ореди крупная: фирм, выот;унаших в роли заказчика и подрядчика, а также чаотных профессиональных лип о целью внявленмя ряда и степени влияния факторов на ход строительства;

- экспертные оценки и имитационное моделирование.

Научная новизна заключается в том, что:

- исследовано комплексное влияние случайных факторов, влияющих на сроки строительства;

- разработана модель расчета рационального уровня ресурсов, который обеспечивает равномерное протекание отрой тельных процессов пр! наименьших затратах;

- разработана имитационная модель, позволявшая учитывать со: местное влияние факторов на сроки строительства.

Практическая ценность. Разработанная иштаиюнная модель по воляет учитывать совместное влияние случайных факторов одновреме но, тем самым способствуя уже на ранней стадии выявить причины возможных отставаний от запланированных ороков и принимать соот ветствушие мвры по ликвидации указанных причин. Разработанная модель шжвт применяться -в ходе деловой игры

- з -

идя обучения студентов и персонала фирм строительных специальностей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Киевского инженерно-строительного института / Киев 1988 -1990 гг./.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 2-х статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований и содержит 125 страниц основного текста / в том числе 20 таблиц, 3 рисунка и 4 схемы /.

На защиту выносятся:

- классификация организационно-технологических факторов, влияющих на продолжительность строительства;

- модель расчета рационального уровня ресурсов, обеспечивающий равномерное протекание строительных процессов при наименьших затратах;

- имитационная модель, позволяющая учитывать совместное влиянио факторов на сроки строительства.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой работы, сформулированы цель и задачи.

В работе приводится анализ существующих методов оптимизации сроков строительства.

Вопросу оптимизации сроков строительства в зависимости от факторов посвящено большое количество работ ведущих научно-исследовательских ¡г проектных институтов отрасли: ЦШИОМШ и

ваВ.А., Аги М.С., Будникова М.С., Батурина В.И., Варенка Е.И., Воропаева В.И., Колосова В.А,, Гусакова A.A., Гармаша A.A., Галкина И.Г. , Каллана Л.М., Клиццуха А.М., Лазебника В.М., Мамед-заде H.A., Михельоа В.А., Неровецкого А.И., Недавнего П.И., Рыбальского В.И., Сытника И.П., Садовского В.Н.,. Филахтова А.Л., Фокова Р.Я. и многих других. Эти разработки имели и имеют большое значение для совершенствования организации строительства. Однако, в них приводится анализ влияния отдельных факторов.

Решение задачи сокращения продолжительности строительства возможно лишь при всестороннем учете факторов, воздействующих на ее величину, анализе причин превышения фактических сроков над нормативными и выявлении и реализации резервов сокращения продолжительности строительства. Это требует всестороннего анализа и систематизации факторов, оказывающих реальное воздействие на инвестиционный процесс.

В последние годы неоднократно предпринимались попытки проанализировать воздействие отдельных факторов на абсолютный" уровень или динамику продолжительности строительства. Значительный вклад в решение этой задачи внесли научно-исследовательские институты отрасли ЛИШИМ, 1ШИ0УС, УкрНИШТИ и ученые Бершада Е.Р., Галкин И.Г., Демченко А,И., Меркин P.M., Покровский Б.Б., Толпыгин В., Федоров В.Н. и другие. Однако, анализ этих разработок показывает, что: .

-они базируются на основе детерминированных методик и нормативов, не учитывающих вероятностный характер строительного производства;

-главное внимание уделялось экстенсивным факторам, тогда как интенсивные факторы оставались в стороне. Это в значительной степени обусловливает.недостаточную организационно-технологическую тгаде.хность строительного производства.

' В работе разработала и проанализирована детальная схема факторов, влияющих на продолжительность строительного цикла.

Все факторы, обусловливающие эффективность деятельности строительно-монтажной организации, условно разделены на две группы, из которых одна состоит из двух подгрупп.

Первая группа - детерминированные, постоянно действующие, общие для всей совокупности организаций.

Первая подгруппа - факторы, действующие на стадии подготовки строительства:

1/ уровень внедрения достижений науки и техники;

2/ система нормирования продолжительности строительства;

3/ мощность и технический уровень строительно-монтажных организаций;

4/ степень концентрации капитальных вложений;

5/ распределение объема строительно-монтажных райот по периодам строительства;

6/ развитие инфраструктуры;

7/ система экономического стимулирования;

8/ наличие проектной документации.

Вторая подгруппа - факторы, действующие в сфере производства:

1/ совершенствование оперативного управления строительством;

2/ качество проектной документации;

3/ внедрение поточных методов производства работ;

4/ уровень использования производственных мощностей и основных фовдов;

5/ укомплектованность квалифицированными рабочими, механизмами и ресурсами;

6/ степень совмещения работ;

7/ ликвидация целосменных и внутрисменных потерь времени;

8/ организация снабжения материалами, деталями и оборудованиями;

9/ длительность завершающего периода}

10/ договорный период / срок/ строительства;

11/ взаимодействие генеральной и субподрядной организаций.

Вторая группа - случайные факторы: *

1/ погодные условия;

Щ

2/ изменение проектных решений в процессе строительства;

3/ несвоевременное обеспечение проектной документацией;

4/ несвоевременное поступление строительных ресурсов;

5/ устранение брака, переделка недоброкачественно выполненных работ;

6/ сбои с финансированием;

7/ грунтовые условия;

8/ нормативные требования;

9/ несвоевреыанлоы црииятяы решения со стороны руководящего состава;

10/ необеспеченность рабочими требуемой специальности и квалификации;

11/ конкретный случай /поломка машин, механизмов, крана, транспортных средств и т.д./.

Первая группа факторов, присущая данному экономическому процессу, определяет закономерности его развития, вторая группа определяет отклонения от этой закономерности. Исходя из этого, нетрудно видеть, что при определенном уровне развития строительного производства, успехи в достижении желаемых показателей строительного процесса во многом■зависят от того, насколько хорошо и умело решаются проблемы, вызванные факторами второй группы. Поэтому в дальнейшем, в работе рассмотрено и

исследовано влияние на ускорение строительства факторов второй группы.

Строительство объектов представляет собой такой процесс, в котором в сложной взаимосвязи находятся организации-соисполнители работ, поставщики и потребители материально-технических ресурсов, автотранспорт и др.

В то же время на ход выполнения работ влияют многочисленные факторы: как детерминированные, так и случайные. Поэтому, в работе разработана имитационная модель /схема 1/, позволяющая учитывать совместное влияние различных факторов, так как от полноты информации, точности значений параметров, описывающих принятую организационно-технологическую модель, зависит качество результатов сформированного календарного плана, что в свою очередь, определяет эффективность строительства в целом.

Схема 1. Укрупненная схема имитационной модели.

Предлагаемая имитационная модель разрабатывается на основе статистических данных, накопленных за ряд лет, так как знание о прошлом поведении строительного процесса дает нам возможность прогнозировать поведение строительного процесса в будущем,

иС/

При прогнозировании сроков строительства целесообразно учитывать влияние всей совокупности факторов, поскольку включение в модель большого количества аргументов не облегчает, а

- ■ ^

наоборот, затрудняет выявление закономерности изучаемого строительного процесса. Поэтому, с целью выявления факторов, влияющих в наибольшей степени на темпы строительства, с августа по октябрь 1988 г. в Танзании нами было проведено обследование среди крупных фирм, выступающих в роли заказчика и подрядчика, а также частных профессиональных лиц / инженеров-строителей, архитекторов, экономистов-строителей и т.д./. Для этого были разосланы вопросники 30 строительным фирмам, различным по своим размерам, 20 фирмам-заказчикам, представляющим различные секторы экономики страны, 10 строительным консультантам, а также 150 частным лицам.

Ответы были получены от 45$ участников опроса; из них 10 строительных фирм, 12 - фирм-заказчика, 8 - строительных консультантов и 65 - частных лиц. Результаты обработки ответов представлены в таблице..

Разработанная модель состоит из следующих блоков: блок разработка календарного графика производства работ, блок имитации погодных условий, блок имитации ресурсовооруженности работающих, блок имитации совместного влияния множества остальных факторов, блок генерирования распределения вероятностей сроков выполнения отдельных видов работ и рабочий блок.

"В.модели рассматривается два плана строительного произ-

водства: стратегический и текущий план. Под стратегическим планом имеется в виду укрупненный календарный план всего объекта, а текущий план - это отдельные периоды наблюдения процесса строительства. Исходя из динамического характера строительного процесса, текущий план предлагается включать в себя только три периода наблюдения, так как невозможно о уверенностью прогнозировать влияние случайных факторов более, чем за три периода. В ходе строительства текущий план последовательно продлевается на один период о тем, чтобы он постоянно включал в себя настоящий и два последующих периода.

Календарный график разрабатывается на основа известных нам традиционных методов, т.е. определяется последовательность осуществления всех работ, 1« взаимосвязи и зависимости, отражающие закономерность технологии производства, и принятые по выполнению программы решения.

В блок' имитации влияния погодных условий вводятся десятилетние погодные данные и ожидаемая потеря времени при выполнении разных видов работ при разных погодных условиях. Например, температура ниже -25°С, ветер свыше 6 баллов, ливень свыше 15 мм и т.д. Имитируется погода для каядого рабочего дня и рассматривается ожидаемая потеря времени из-за погодных условий для работ, подлежащих выполнению в этот день. Потеря времени может быть целый рабочий день, либо часть его.

В блок имитации совместного влияния множества остальных факторов вводятся данные для к&жцого фактора в отдельности и цитируется ожидаемая потеря времени от их совместного влияния ш каждого рабочего дня.

Интерес представляет блок имитации ресурсовооруженности работающих, поскольку этот фактор оказывает наибольшее влияние на продолжительность строительства.

Успешное протекание любого технологического процесса требует, во-первых, соблюдения определенных пропорций в использовании ресурсов, участвующих в соответствующей производстве, во-вторых, своевременного выполнения их в процессе производства. Поэтому нам представляется необходимым определить рациональный уровень ресурсов, обеспечивающий равномерное протекание строительных процессов при наименьших затратах.'3

Моделируя ход строительства как стохастический процесс, нельзя заранее точно определить уровень ресурсовооруженности в отдельные, наперед заданные промежутки времени. Мы ыохем лишь определить вероятность уровня ресурсовооруженности по периодам времени. Под ресурсовооруженносгью мы понимаем количество ресурсов (материалы, машины, механизмы) в расчете на одного работающего к определенному моменту времени.

Если обозначить последовательность уровня ресурсовооруженности во времени через

где к - индекс работающего р - индекс типа ресурса, то вероятность ( Р) того, что фактический уровень ресурсовооруженности по истечению X -го периода будет не хуже запроектированного, запишется так:

р '<г9кг< ЦкТта,/= Г/МцкТ1Щк$

и она равна

р-Лъ* ць

гдеМГ^кг ~ математическое ожидание уровня ^ -го

ресурса А -м работающим в £Г -и периоде;

- и -

ВЩг среднее квадрагическое отклонение вероятностной величины:

Цкг~ уровень^ -го ресурса в расчете на к -го работающего в V -ы периоде;

ФУ"К1«ия Лапласа, вычисляемая определенным интегра-

лои в виде: <

™ (Ч

где 2? - продолжительность работ.

Поскольку мы имеем дело с тремя периодами текущего плана, то вероятность того, что последовательность уровня ресуроовоо-руженности во всех 3-х периодах текущего плана окажется не хуке запланированного, запишется так:

Р{Щк] «Р{Г,А,} ■Р(Цкг/Щ,} Р ф, } (,)

В строительстве функция распределения любого параметра строительного процесса являетоя непрерывной функцией от времени.' Следовательно, численные значения всех параметров за любой период ( /г.у ¡[г )е ОТ характеризуются определенным интегралом непрерывной функции

ЦкхчЛ ' 1,2,3 (б)

На основании равенства (4), описывающего вероятностные характеристики по периодам строительства имеем:

А , . Л .. / „4

Р {¡%3 л} ,(7)

где Р ~ вероятность рационального уровня ресур-

совооруженности во времени к. -го работника.

Рациональный уровень ресурсовооруненнооти может определяться постановкой задачи: найти совокупность значений » ха-

рактеризующих количество различных ресурсов в заданный момент времени, при которых сумма затрат на приобретение и использование этих ресурсов и потерь из-за их нехватки будет минимальной

~>та (8)

г«е Е -

искомое количество £ -х ресурсов в расчете на

& - работающего в -и периоде;

затраты на приобретение и использование единицы

С

реоуроов,

Щк~ стоимостная оценка потерь, возникающих из-за уменьшения производительности груда вследствие нехватки реоуроов, , Задача решается при ограничении

ЦкГыа 'фг ¿ГуНшях

Таким образом, зная вероятность поступления ресурсов, можно на ранней стадии принимать соответствующие меры по повышению этой вероятности, либо найти такой оптимальный план строительства, при котором влияние этого фактора было бы минимальным.

Имитация уровня реоурсовоорукешшсти работающего производится по схеме 2.

В работе рассчитывается вероятность продолжительности отказов. Для того, чтобы выполнить план по поводу объекта в срок, общий резерв времени должен быть больше продолжительности отказов строительного процеоса.

Статистическая вероятность безотказной работы строительного процесса может быть определена по времени либо по объектам

! Анализ состояния ] . ресурсов

Схема 2. Блок-схема анализа и назначения ресурсов.

выполненных работ, „ ¿ либо я ¿f

Яг1 =J< ЩЩ (ю)

щ •

где - продолжительность отказов на I -м участке

в р -е сутки, ч; Я - количество рабочих часов в сумах; П - количество участков; ¿р - продолжительность работ на три периода текущего плана, в сутках;

<

- объем.работ, выполненный на Í -и участке в р -а сутки; I - плановая интенсивность выполнения работ в сутки.

Прогнозируемая продолжительность отказов в сутки равна

(id

' **>х

Giíi^/SSfMW

математическое ожидание продолжительности отказов в сутки при выполнении строительного процесса Gfá]- среднеквадратическое отклонение Y - коэффициент вариации

Таким образом, акая вероятность безотказной работы и продолжительность отказов в сутки, можно через несколько итераций

где

имитационного процесса получить распределение продолжительности окончания работ текущего плана. •

Предлагаемый в модели рабочий блок работает по схеме 3.

Для освоения методов прогнозирования сроков строительного производства в работе разработана деловая игра, в основу которой положены ранее рассмотренные модели, я. алгоритмы. Б игре имитируется своевременный ввод объектов. При этом система симулирования участников игры ориентирует юс на принятие решений, обеспечивающих непрерывную загрузку бригад рабочих и иных ресурсов типа мощности.

Игра предназначена для закрепления полученных на лекциях и практических занятиях знаний по прогнозированию сроков строи-' тельства в масштабе строительной фирмы, а также для освоения функций, реализуемых на строительной площадке.

ВЫВОДЫ

1* В реальных условиях экономики СССР сокращение сроков строительства объектов остается важным разделом в проблеме повышения эффективности инвестиций.

Для условий экономика Танзании, когда сроки строительства в 1,5 - 2 раза превышают установленные по контрактам, вопрос о прогнозной оценке сроков строительства и выявлении резервов сокращения продолжительности строительства объектов.имеет большое значение для участников инвестиционного процесса.

2. Исследование опыта работы строительных организаций, анализ теоретических и методических разработок, касающихся вопросов интенсификации строительного производства свидетельствует о зависимости сроков продолжительности строительства и ряда факторов, действующих в конкретных условиях производства.

В начале рабочего дня

Ввод исходных данных: характеристика объема строительства и характеристика средств возведения

Ф

.Ввод стратегического и текущего планов выполнения работ

Перечислить работы, подлежащие выполнению, и сроки их выполнения га' , а также перечислить законченные работы на О -е сутки г

В-конце рабочего дня

Ввод продояжительностей отказов на * -в сутки » 9 1акже причин, вызвавших эти отказы

Зафиксировать время отказа ( %а-Та. ) и вычесть вго от общего резерва времени

выявить способ устранения отказа

Приступить к работе

Выявить состояние каждой работы текущего плана: работа заверше-* на; выполняется, но не задершена} еще не начата

7-

Фиксация 2? йТ всех последующих текущего плана

а*

для работ

Л

Определить коэффициент критичности выполнения

Строительный процесс идет по графику

Корректировка существующего плана

Схема 3. Укрупненная схема моделирующего алгоритма

Эти факторы классифицируются по раду признаков, главные из которых: отношение к этапам инвестиционного процесса и характер вероятностей их реального проявления.

В практических целях для формирования моделей, алгоритмов и программ расчетов прогнозных оценок сроков строительства, целесообразно разделить общую совокупность факторов на две группы: детерминированные и случайные. В.этих группах формируются подгруппы по признакам, которые определяются характером и постановкой задач.

3. В существующих методиках и подходах к оценке сроков строительства рассматриваются как правило, детерминированные и большей частью экстенсивные факторы / мощность строительной организации, обеспеченность ресурсами и т.п./, они учитываются при формировании я корректировке планов строительства.

Вместе с тем, при реализации этих программ нарушаются сроки выполнения строительных работ и сроки строительства в целом из-за сбоев в производстве работ, которые возникают от совокупного действия случайных факторов.

Указанная установка на анализ и описание законов функционирования контура управления•при действии случайных воэму-чаюпщх факторов может быть реализовала методом имитационного моделирования применительно к исследованию динамики строительных систем.

4. Исследования по выявлению доминирующих случайных факторов, определяющих продолжительность возведения зданий и сооружений и анализ этих факторов с использованием метода экспертных оценок показали, что основными из них являются:

- несвоевременное поступление материалов;

- сбои с фшапснровагаюм;

- необеспеченность строителышш машпачн н механизма'.::!;

- необеспеченность рабочими требуемой специальности и квалификации;

-'несогласованность между заказчиками и строительными фирмами;

- грунтовые условия;

- устранение брака, переделка недоброкачественно выполненных работ;

- изменение проектных решений в процесса строительства;

- уровень взаимодействия между генподрядчиками и субподредчи-ками;

- конкретный случай / ломка машин, механизмов и т.д./;

- погодные условия, '

б. Традиционные методы календарного планирования строительно-монтажных работ в целом базируются на формализованном описании процесса возведения зданий и сооружений, которое реализуется о помощью организационно-технологических моделей, отражающих перечень выполняемых работ, технологическую взаимосвязь меаду ниш, требования отроительных норм и правил, особенности объекта, ограничения и т.д.

Строительство объектов представляет собой такой процесс, в котором в сложной взаидасвязи находятся организации -исполнители работ, поставщики и потребители материально-технических ресурсов, автотранспорт и др. В то же время на ход выполнения работ влияют многочисленные, в том числе случейные, факторы. Чтобы учесть их влияние, необходимо создание такой математической модели, которая позволит учитывать .совместное влияние различных факторов с учетом схоластичности.

6. Разработана имитационная модель на основе статистических данных, накопленных за рад лет, которая позволяет учитывать совместное влияние на ход строительства различных факторов. Модель включает следующие блоки: блок разработки кален-

дарного графика производства работ, блок имитации погодных условий, блок имитации реоурсовооруженностя работающих, блок имитации совместного влияния остальных факторов, блок генерирования распределения вероятностей сроков выполнения отдельных видов работ и рабочий блок.

В качестве входной информации в модели используются стратегический /долгосрочный/ и текущий планы осуществления проекта, а также статистическая информация по факторам, влияющим на продолжительность строительства.

7. В целях практической адаптации предлагаемого метода оценки сроков строительства с использованием имитационной модели и постановки дальнейших исследований по этой проблеме, включая программное обеспеченна разработан детальный макет деловой игр«, в основу которой положены модели и алгоритмы для расчета на ЭВМ.

Деловая игра шжет быть использована в учебных целях для подготовки специалистов в ВУЗах шш повышения квалификации практических работников строительных фирм, а также для решения задач операционного исследования строительных предприятий.