Оптимальные затраты энергии – цель технологии строительного производства

В процессе изысканий и строительного производства исполнители (рабочие и организаторы) создают новое качество продукта. Геодезист, геолог, эколог и др. в период изысканий создают новую информацию. Строительные рабочие и организаторы производства преобразуют строительные материалы в конструкции, которые приобретают новое качество.

Для их создания затрачивается энергия, которая состоит из энергии исполнителей, амортизированной энергии механизмов и приспособлений, и прошлой энергии, которую использовали при создании строительных материалов. Каждая затраченная энергия должна восполняться, то есть физическую и психическую усталость исполнители (изыскатели, строители) восстанавливают путем отдыха, используя виртуальную энергию денег (заработную плату), амортизированные приспособления и механизмы восстанавливаются путем дополнительных затрат энергии, а затраты на приобретение строительных материалов должны быть больше их себестоимости. В совокупности затраченную энергию и энергию восстановления называют прибавочной [1]. Функция прибавочной энергии – оценить новое качество созданного продукта. Казалось бы, чем больше прибавочная энергия, тем выше оценивается качество нового продукта. Однако, не касаясь энергии восстановления, количество затратной части энергии не всегда оправданы. Дело в том, что в период изысканий и в период строительства действует человеческий фактор, который не исключает появление дополнительных (ошибочных) технологических операций. На эти операции тратится энергия, которая в конечном итоге увеличивает значение прибавочной энергии, завышая оценку вновь созданного продукта. Поэтому оптимальной является технология, на реализацию которой тратится минимальное количество энергии.

В технологическом цикле строительства трубопроводного транспорта можно выделить этапы, которые, в свою очередь состоят из событий (табл.). При формировании такого процесса должны быть выполнены условия теории алгоритмов, разработанной Колмогоровым А.Н. [2]:

  1. Алгоритм Г, примененный ко всякому условию (начальному состоянию) А из некоторого множества Ώ (области применимости алгоритма Г), должен иметь решение (заключительное состояние) В.
  2. Алгоритмический процесс расчленяется на отдельные шаги заранее ограниченной сложности; каждый шаг состоит в непосредственной переработке возникшего к этому шагу состоянию S в состояние S* = F(S).
№ Этапа Наименования событий Число событий Вероятность появления событий при

Энтропия

5

Количество информации, бит,

6

этапа

1

в сумме

2

благоприятном исходе,

3

не благоприятном исходе

4

1. Предварительный Определение источника финансирования, обследование, составление и согласование схемы нефтепроводов, определение площадок под перекачивающие станции, утверждение плана и предварительной стоимости. 8 8 0,040 0,960 0,2423 1,2
2. Изысканий Геодезические: Определение исходных данных, трассирование и нивелирование, составление профиля, Съемка площадок под перекачивающие станции, составление графических (электронных) чертежей. 32 40 0,200 0,800 0,7219 17,9
3. Проектирования Проектирование трасс трубопроводного транспорта, детальное проектирование элементов перекачивающих станций. Определение объемов строительства, составление объектных смет. Разработка ПОС. 57 97 0,485 0,515 0,9994 69,6
4. Строительства Разработка ППР, передислокация техники и людей к месту производства работ, организация строительного производства, выполнение работ в соответствии с ППР, завершение строительства и сдача объектов в эксплуатацию. 88 185 0,925 0,075 0,3843 141,2
5. Эксплуатация Приемка в эксплуатацию завершенного строительства. Технологические операции эксплуатационного периода. 15 200 1,000 0,000 0,0000 144,3
  Итого 200 200       144,3

Примечание. В каждом этапе строительства объектов трубопроводного транспорта перечислены только основные события.

 

  1. Процесс переработки продолжается до тех пор, пока либо не произойдет безрезультатная остановка (оператор F не определен), либо не появиться сигнал о решении. При этом не исключается возможность неограниченного продолжения процесса, если никогда не появиться сигнал о решении.
  2. Непосредственное преобразование производится лишь на основании информации о виде заранее ограниченной активной части состояния S и затрагивает лишь эту активную часть.

Неопределенность же состояния системы в каждый момент технологического процесса характеризуется величиной информационной энтропии, которая устанавливается по известной формуле Шеннона [2,3]

7,

где p – вероятность появления события в технологическом процессе или вероятность того, что процесс находится в одном из множества последовательных состояний, которые являются благоприятными для его реализации.

Каждое событие характеризуется вероятностью его появления (p) или не появления (1 – p). На совокупность событий накладывается условие их равнозначности (условие 2) или равенство вероятностей их появления. Вероятности же событий, для которых последующее событие является невозможным без появления предыдущего события, обладают свойством поглощения. Поэтому их вероятности складываются. Появление же или не появление события зависит от работников (чиновников) организации, принимающей решения. При этом принимающий решение организатор (исполнитель) находится в состоянии неопределенности о правильности принятого решения. Для разрешения этой неопределенности он формирует информацию (см. табл.), количество которой устанавливают по формуле [2, 3]:

8

Вычисления по этой формуле характеризуется графиком (рис. 1). 

Зависимость количества неободимой информации от верятности завершения строительства

Рис. 1. Зависимость количества необходимой информации от вероятности завершения строительства

Анализ графика показывает, что на этапах изысканий и проектирования создается информация, которая используется на этапе строительства. Решение о строительстве объекта зависит от качества выполненного проекта. Поэтому тщательная проработка деталей проекта является первостепенной задачей проектировщиков. На реализацию этапов и событий затрачивается энергия, посредством которой создается новое качество продукта. Это новое качество оценивается количеством затраченной на его производство прибавочной энергии [1]. Этапы и события формируют технологический процесс, для которого перестановка событий не допускается. Однако все же изменения последовательности событий появляются вынужденно. Это связано с информационными ошибками во время изысканий или при проектировании объекта или во время строительства в связи с необходимостью отчитываться в вышестоящей инстанции. Вынужденные перестановки операций по различным причинам (человеческий фактор), приводят к нарушению технологического процесса, появлению неопределенностей в реализации строительного цикла и требуют для исправления дополнительных затрат энергии. 

Например, на объекте по реконструкции магистрального нефтепровода его направление в период изысканий установлено по внешним признакам, то есть по километровым столбам. На этом трубопроводе была назначена точка врезки нового проектного трубопровода (ПК 14 + 28, рис. 2 и рис. 3). Однако в период строительства после вскрыши существующего трубопровода оказалось, что направление этого нового и уже построенного трубопровода (рис. 2 а) не соответствуют проектным параметрам их стыковки (рис. 2 а, б). В результате измерений установлено (см. рис. 3), что угол их пересечения составляет 2° 49,5′ и отстоит от проектной точки врезки на 52,17 м, а разность высот составляет 4,4 м. Для исправления ситуации появилась необходимость принятия новых проектных решений, то есть появились дополнительные операции периода изысканий и проектирования, которые требуют дополнительных затрат энергии. Кроме того, после исправлений в проекте появилась необходимость изменения положения уже уложенной трубы по новой трассе (рис.4). То есть на реализацию исправлений в строительстве также требуется дополнительная энергия.

Вскрышка существующего нефтепровода

Рис. 2. Вскрыша существующего нефтепровода

а) на заднем плане виден выход вновь построенного трубопровода;

б) теодолит установлен на точке предполагаемой врезки в существующий трубопровод

Схема расположения существующего нефтепровода построенной части запроектированного трубопровода и исправленного направления трассы

Рис. 3. Схема расположения существующего нефтепровода, построенной части запроектированного трубопровода и исправленного направления трассы

Построенная часть проектируемого трубопровода1

Рис. 4. Построенная часть проектируемого трубопровода. 

Стрелкой показано положение необходимого исправления трассы

Выводы.

  1. Информационные ошибки периода изысканий определяют появление ошибочных проектных решений, которые, в свою очередь, приводят к ошибкам в строительном производстве. Необходимость исправления таких ошибок требует дополнительных операций в технологическом процессе, на реализацию которых затрачивается дополнительная энергия (средства).
  2. Технология строительного производства (изыскания, проектирование, строительство) будет оптимальной только в том случае, если последовательность операций как внутри каждого периода, так и между ними будет иметь достоверный характер, а затраченная на выполнение всего процесса суммарная энергия будет минимальной.
  3. Критерием достоверности является отсутствие неопределенности при выполнении каждой из последующих операций процесса, то есть  (см. условие 4 теории алгоритмов), преобразование производится лишь на основании информации об активной части предыдущего состояния (операции).

Литература

  1. Глухов, А.Т. Минимальный риск ущерба – целевая функция системы “водитель-автомобиль” // А.Т. Глухов, Т.А. Глухов; Новости в дорожном деле. Научно-технический информационный сборник. – М.: Информавтодор. – 2007. Вып. 4. С. 24 – 48.
  2. Колмогоров, А.Н. Теория информации и теория алгоритмов / А.Н. Колмогоров; М.: Наука. 1987. – 304 с.
  3. Яглом, А.М. Вероятность и информация / А.М. Яглом, И.М. Яглом; М.: Наука, 1973. – 511 с.

Автор: Александр Глухов, канд. техн. наук, доцент СГТУ, г. Саратов

Просмотрено 2962 раз

Оставить комментарий

Убедитесь, что Вы ввели всю требуемую информацию, в поля, помеченные звёздочкой (*). HTML код не допустим.

Сетевое издание «Институт стоимостного инжиниринга и контроля качества строительства» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 31.05.2017. Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 - 70023.
ВОЗРАСТНАЯ КАТЕГОРИЯ САЙТА: 18+

  Наверх

 

Фото