Оптимизация параметров ОТМ строительства объектов транспортной инфраструктуры

Организационно-технологическая модель (ОТМ) строительства объектов капитального строительства – это графическое изображение и математическое описание взаимосвязей и взаимозависимостей процессов строительного производства.

На основе ОТМ разрабатываются рациональные календарные планы производства работ на объекте. Календарное расписание производства работ на объекте становится моделью деятельности строительномонтажной организации в заданном интервале времени.

Эффективность, надежность и безопасность функционирования объектов транспортной инфраструктуры задается на таких этапах их жизненного цикла, как инженерные изыскания, подготовка проектной документации, возведение объекта. Надежное и эффективное функционирование объектов транспорта является обязательным условием формирования и развития центров экономического развития, включая районы городов, города в целом, агломерации, регионы и всю Российскую Федерацию.

Формирование и устойчивое развитие доступного территориального пространства страны осуществляется с учетом приоритетных направлений экономического роста, требований экологической безопасности, поддержки, развития и воспроизводства транспортной инфраструктуры. Различают два способа развития территорий:

  1. компактная и динамично развивающаяся территориальная структура;
  2. территория, разрастающаяся вокруг существующей застройки, ядра.

Для реализации поставленных целей и минимизации продолжительности транспортных процессов в настоящее время получила широкое распространение концепция транспортнопересадочных узлов.

Рассмотрим показатели эффективности, надежности и качества ОТМ строительства объектов транспортной инфраструктуры на примере строительства эстакады над территорией действующего предприятия ОАО «Морской завод «Алмаз», расположенного в Василеостровском районе Санкт-Петербурга (рис. 1).

Положение на карте и общий вид эстакады над территорией ОАО Морской завод Алмаз

Рисунок 1. Положение на карте и общий вид эстакады над территорией ОАО «Морской завод «Алмаз»

Характеристики объекта транспортного строительства:

  1. тип сооружения: эстакада (искусственное сооружение для движения автотранспорта и пешеходов через водоток);
  2. уровень ответственности: нормальный;
  3. расчетный срок эксплуатации: 50 лет;
  4. классификация по взрывопожарной опасности сооружения: категория Д (пониженной пожароопасности);
  5. классификация по пожарной опасности строительных конструкций: категория К0 (не пожароопасные);
  6. опасность и техническая сложность объекта: объект не относится к категории опасных и технически сложных сооружений;
  7. длительность пребывания людей на объекте: помещения, характеризующиеся постоянным пребыванием людей, отсутствуют;
  8. особенности опасных внешних воздействий: возможными опасными природными процессами и явлениями на территории участка строительства и эксплуатации является наличие колебаний уровня поверхности воды реки Малая Нева.

Основной период строительства эстакады предусматривает осуществление двух главных комплексных технологических процессов:

  1. возведение опорных конструкций (крайних, марки ОК, и промежуточных, марки ОПр);
  2. возведение (монтаж) конструктивных элементов пролетного (мостового) строения.

В состав комплексного процесса возведения опорных конструкций входят следующие строительные процессы:

  1. установка вспомогательных устройств и сооружений;
  2. сооружение буронабивных свай;
  3. погружение шпунта в ограждение котлована;
  4. разработка грунта в котловане механизированным способом с применением грейферного экскаватора с емкостью ковша 0,5 м3;
  5. укладка тампонажного слоя бетона;
  6. водоотлив из котлована и срубка шлама в оголовках буронабивных свай;
  7. установка опалубки и арматуры, бетонирование ростверков фундаментов;
  8. установка опалубки и арматуры, бетонирование опорных конструкций;
  9. гидроизоляция поверхностей опорных конструкций, засыпаемых грунтом, производство обратной засыпки котлована с послойным уплотнением грунта;
  10. извлечение шпунтового ограждения;
  11. разборка вспомогательных устройств и сооружений.

Возведение конструктивных элементов пролетного строения эстакады предусматривается осуществлять двумя методами:

  1. методом «надвижки» конструктивных элементов от опоры № 1 до опоры № 7, с их предварительной укрупнительной сборкой на специальном стенде, расположенном на насыпи подхода за опорой № 1;
  2. методом непосредственной установки конструктивных элементов в проектное положение от опоры № 7 до опоры № 10, с использованием временных опор.

Такой подход позволяет организовать одновременное проведение работ на двух участках эстакады. В состав технологического комплекса «Возведение конструктивных элементов пролетного строения эстакады» входят следующие основные процессы:

  1. устройство площадки для сборки и надвижки металлоконструкций пролетного строения;
  2. установка накаточных обустройств на постоянных опорах;
  3. надвижка пролетного строения в пролетах 1-6;
  4. установка временных опор для монтажа пролетных строений в пролетах 7-9;
  5. монтаж пролетных строений в пролетах 7-9;
  6. бетонирование железобетонной плиты проезжей части;
  7. устройство дорожного покрытия;
  8. окраска пролетного строения.

В качестве основных параметров эффективности и качества организации строительства эстакады рассматриваются продолжительность проведения главных технологических комплексов и трудовые ресурсы.

Расчетная продолжительность возведения опорных конструкций составляет 7 месяцев, продолжительность возведения пролетных строений – 13 месяцев.

Рассмотрим методику оптимизации показателей качества организации строительного производства на примере оптимизации расчетных (проектных) показателей организационно-технологической модели (ОТМ) комплексного строительного процесса «Возведение конструктивных элементов пролетного (мостового) строения эстакады» [1]. Основные проектные технико-экономические показатели процесса представлены в табл. 1.

Таблица 1

Технико-экономические показатели ОТМ процесса «Монтаж пролетного строения эстакады»

п/п Наименование показателя Характеристика показателя Единица измерения Кол-во
1 Продолжительность строительства расчетная (Пр)

По календарному плану:

13 месяцев по 22 рабочих дня

дни 286
2 Коэффициент сокращения продолжительности строительства (отношение расчетной продолжительности к нормативной)

По календарному плану:

Кпр. = Пр./ Пнорм.

Кпр. = 286/286 = 1,0

- 1,0
3 Общая трудоемкость (Тр) По расчету Чел.-дн. 19301
4 Максимальное число рабочих По графику движения рабочих и ка-лендарному плану Чел. 87
5 Коэффициент неравномерности движения рабочих

Nср = Трр = 19301/286 = 67,49

Nнер = Nмакс / Nср = 87/67,49 = 1,289

- 1,289
6 Коэффициент совмещения строительных процессов

По календарному плану:

Ксов. =∑Et./ Пр..

Ксов. = 1159/285 = 4,052

- 4,052
Справочно: ∑Et. – суммарная продолжительность выполнения работ, если бы они выполнялись последовательно, одна за другой, дни

Предварительный этап оптимизации показателей качества ОТМ заключается в осуществлении верификации состава исходной (проектной) сетевой организационно-технологической модели и ее показателей.

На предварительном этапе оптимизации показателей качества ОТМ комплексного процесса возведения конструктивных элементов пролетного строения эстакады было установлено, что для работ, включенных в комплекс, в проектных решениях не определена потребность в рабочих кадрах, включая такие характеристики как численность рабочих, их специальность и разряд. Анализ проектных данных позволил определить численность рабочих, необходимых для выполнения процессов комплекса (табл. 2).

По данным графы 5 табл. 2 был построен оптимизированный график движении рабочих, согласно которому максимальное число рабочих составило Nмакс = 92 чел., а не Nмакс = 87, как указано в исходной ОТМ. Для последующих этапов оптимизации принималось значение Nмакс = 92 чел.

Первый этап оптимизации численности рабочих кадров. Основным ресурсом, по которому осуществляется оптимизация календарных планов, являются трудовые ресурсы. Оптимизация ОТМ строительного производства по ресурсному критерию ориентирована на снижение исходного значения показателя «максимальное число рабочих». При этом корректируется топология сетевой модели организации производства строительных работ, включенных в ее состав.

Анализ топологии ОТМ возведения пролетных строений эстакады показал, что исходный календарный план не позволяет однозначно идентифицировать строительные работы, составляющие критический путь строительства.

Таблица 2

Расчет потребного числа рабочих для строительных процессов комплекса «Монтаж пролетных строений»

п/п Наименование работы Продолжи-тельность работы, дней Трудоемкость работы, чел.-дн. Число рабочих, человек
1 2 3 4 5
1 Устройство площадки для сборки и надвижки метал-локонструкций пролетного строения 22 440 440/22 = 20
2 Установка накаточных обустройств на постоянных опорах 22 440 440/22 = 20
3 Надвижка пролетного строения в пролетах 1-6 176 7040 7040/176 = 40
4 Устройство временной опоры для надвижки пролетного строения в пролете 5-6 15 300 300/15 = 20
5 Установка временных опор для монтажа пролетных строений в пролетах 7-9 110 2200 2200/110 = 20
6 Монтаж пролетных строений в пролетах 7-9 110 2200 2200/110 = 20
7 Бетонирование железобетонной плиты проезжей ча-сти 55 1650 1650/55 = 30
8 Устройство дорожного покрытия 33 495 495/33 = 15
9 Окраска пролетного строения 44 1320 1320/44 = 30
10 Транспортные работы 286 1608 1608/286 ≈ 6
11 Неучтенные работы 286 1608 1608/286 ≈ 6

Критический путь – это полный путь от исходного события сетевого графика к завершающему, суммарная продолжительность всех работ которого является наибольшей. Метод критического пути (Critical Path Method), или CPM-метод, – это способ сетевого или календарного планирования проектов организации строительного производства [2]. Календарный план, согласно концепции CPMметода, ориентирован на определение временных характеристик выполнения работ (задач), предусмотренных соответствующим проектом, и оценку продолжительности выполнения всего проекта. Наиболее важными для оценки продолжительности проекта считаются «критические» работы (задачи) – такие работы проекта, которые характеризуются отсутствием общего и частного резервов времени. Задержки начала выполнения критических работ приводят к задержке срока окончания всего проекта [2, 3]. 

Таким образом, расчетную минимально возможную продолжительность проекта по сетевому графику определяет критический путь – непрерывная последовательность строительных работ, связывающая начальное событие, – соответствующее началу первой в технологической последовательности строительной работы, – и конечное событие, – соответствующее окончанию последней в технологической последовательности строительной работы. Технологическая последовательность строительных работ отображена в топологии сетевого графика. 

Анализ топологии исходного сетевого графика на предмет выявления работ, принадлежащих к работам критического пути, позволил сформировать следующую последовательность критических работ:

№ 1 → № 3 → № 7 → № 9.

Продолжительность работы № 7 «Бетонирование железобетонной плиты проезжей части», составляющая 55 дней (табл. 2), не позволяет корректно сформировать критический путь строительства. Поэтому на первом этапе оптимизации значения показателя Nмакс производится такое изменение продолжительности работ и соответствующего числа рабочих, которое позволит сформировать корректный критический путь. Расчетные значения скорректированного календарного плана, по которому производился расчет числа рабочих, необходимых для выполнения некоторых из одиннадцати работ комплекса, позволивших сформировать корректный критический путь, представлены в табл. 3.

Таблица 3

Этап оптимизации № 1. Расчет числа рабочих для работ комплекса «Монтаж пролетных строений»

п/п Наименование работы Продолжительность работы,дней Трудоемкость работы, чел.-дн. Число рабочих, человек
1 Устройство площадки для сборки и надвижки метал-локонструкций пролетного строения 22 440 440/22 = 20
2 Установка накаточных обустройств на постоянных опорах 22 440 440/22 = 20
3 Надвижка пролетного строения в пролетах 1-6 176 7040 7040/176 = 40
4 Устройство временной опоры для надвижки пролетного строения в пролете 5-6 15 300 300/15 = 20
5 Установка временных опор для монтажа пролетных строений в пролетах 7-9 75 2250 2250/75 = 30
6 Монтаж пролетных строений в пролетах 7-9 75 2250 2250/75 = 30
7 Бетонирование железобетонной плиты проезжей ча-сти 42 1680 1680/42 = 40
8 Устройство дорожного покрытия 42 420 420/42 = 10
9 Окраска пролетного строения 33 1320 1320/33 = 40
10 Транспортные работы 273 1608 1608/273 ≈ 6
11 Неучтенные работы 273 1608 1608/273 ≈ 6

По результатам первого этапа оптимизации численности рабочих на объекте при выполнении комплекса «Монтаж пролетных строений» были построены календарный план, график движения рабочих и получены технико-экономические показатели (табл. 4).

Таблица 4

Этап оптимизации № 1. Технико-экономические показатели ОТМ процесса «Монтаж пролетных строений»

п/п Наименование показателя Характеристика показателя Единица измерения Кол-во
1 2 3 4 5
1 Продолжительность строительства расчетная (Пр)

По календарному плану:

13 месяцев по 22 рабочих дня

дни 273
2 Коэффициент сокращения продолжительности строительства (отношение расчетной продолжительности к нормативной)

По календарному плану:

Кпр. = Пр./ Пнорм.

Кпр. = 286/286 = 1,0

- 0,955
3 Общая трудоемкость (Тр) По расчету Чел.-дн. 19356
4 Максимальное число рабочих По графику движения рабочих и ка-лендарному плану Чел. 82
5 Коэффициент неравномерности движения рабочих

Nср = Трр = 19301/286 = 67,49

Nнер = Nмакс / Nср = 87/67,49 = 1,289

- 1,157
6 Коэффициент совмещения строительных процессов

По календарному плану:

Ксов. =∑Et./ Пр..

Ксов. = 1159/285 = 4,052

- 3,839
Справочно: ∑Et. – суммарная продолжительность выполнения работ, если бы они выполнялись последовательно, одна за другой, дни

Из приведенных в табл. 4 данных следует, что в результате оптимизации организационно-технологической модели по ресурсному критерию достигнуто улучшение ряда технико-экономических показателей, в том числе:

  1. сокращение продолжительности строительства составило 4,5 % по сравнению с нормативным значением;
  2. уменьшение максимального значении численности рабочих на строительной площадке составило 6,1 % от значения, принятого в исходной проектной ОТМ;
  3. значение коэффициента неравномерности движения рабочих, рассчитанного по графику движения рабочих, уменьшилось с 1,289 до 1,157, что приведет в дальнейшем к существенному сокращению затрат инвестора на подготовку строительства.

Однако, в результате оптимизации получен незначительное увеличение общей трудоемкости строительства – на 0,3 %.

Оптимизация показателей качества организационно-технологических решений с применением ресурсного критерия – процесс итерационный и многоэтапный. На втором этапе оптимизации показателя «Максимальная численность рабочих» производится такое изменение продолжительности работ и соответствующего числа рабочих, которые приводят к рассмотрению других вариантов критического пути.

Следующий этап оптимизации организационно-технологической модели организации строительного производства по критерию продолжительности целенаправленное сокращение продолжительности производства строительных работ, включенных в состав исходной, не оптимизированной ОТМ.

В качестве показателя организационно-технологической надежности используется значение вероятности завершения строительства, оценка которого может быть выполнена на любом этапе оптимизации продолжительности строительства. Анализ организационно-технологической надежности строительного производства может быть выполнен с применением концепции PERT (Program Evaluation and Review Technique), применяемой для оценки и анализа проектов, контроля выполнения сроков проекта [4].

Литература

  1. Губин Н.О. Исследование параметров организационно-технологической надежности при возведении строительных объектов транспортной инфраструктуры. Магистерская диссертация. СПбГАСУ. 2017 
  2. Нестеров И.В. Информационное моделирование в строительстве. // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014. №2 (3) . С.33-36.
  3. Меркин P.M. Экономические проблемы сокращения продолжительности строительства. ―  М.: Экономика. 1987. – 174 с.
  4. Кофман А., Дебазей Г. Сетевые методы планирования. Применение системы ПЕРТ и ее разновидностей при управлении производственными и научно-исследовательскими проектами: перевод с французского. – М.: Прогресс. 1968

Автор: Сергей Волков, канд. техн. наук, доцент СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург

Просмотрено 502 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.

Наверх

Фото