Моделирование выполнения бригадами КТП в организационно-технологическом проектировании

Социально-экономические условия нашей страны показывают необходимость развития стройиндустрии с целью увеличения масштабов строительства и использования собственных ресурсов, вызванные ростом населения. 

Реализуется целый ряд современных мегапроектов по возведению многоэтажного и малоэтажного строительства, а также объектов коммерческого назначения, что вызывает потребность в разработке современных методов и моделирования организационно-технологических процессов строительства объектов с учетом требований и пожеланий участников инвестиционно-строительных проектов, направленные на обеспечение качества [18].

В организационно-технологическом проектировании наиболее широко применяются такие модели как линейный график Ганта, циклограмма Будникова М.С., матрично-сетевая модель, методы локальной оптимизации, ветвлений и динамического программирования, а также метод агрегирования (рис.1). Они относятся к задачам дискретной оптимизации, то есть задачам математического программирования, позволяющие придать анализу количественный математический характер, и используются как при параллельном, последовательном, так и при поточном методах организации строительства объектов недвижимости [1-10].

Так, например, разработанные ранее типовые избыточные сетевые модели (ТИСМ) представляют собой готовый план работ для каждого типа объекта. Однако появление новых и модификация существующих затруднило их применение, поскольку, с одной стороны, необходимо хранить и обрабатывать большие объемы информации, с другой стороны – значительная часть информации оказывается избыточной. В настоящее время имеются еще и ограничения на финансирование, которые значительно варьируются от объекта к объекту. Таким образом, полученный план работ необходимо в значительной степени перестраивать, апробируя к деятельности конкретной строительной организации.

Модели применяемые в организационно технологическом проектировании

Рис.1 – Модели, применяемые в организационно-технологическом проектировании

В свою очередь, применение методики с автоматическим построением топологии сети имеет недостатки сложности подготовки исходных данных, невозможность вводить ограничения по ресурсам, а также выхода за пределы сетевой модели при оптимизации.

Агрегированная матрично-сетевой модели использует коэффициенты совмещения по началу и окончанию и позволяет описать любые варианты выполнения работ с учетом технологических и организационных взаимосвязей между работами. Основным критерием оценки планов является максимально эффективное использование всех ресурсов [14,15,17].

При этом работы разбиваются на участки не по времени, а по объемам, что более точно отражает зависимости между смежными работами и не требует предварительных расчетов продолжительности. Это делает модель чувствительной к ограничениям по ресурсам и позволяет в некоторых случаях уйти от жесткой сетевой модели. В исходных данных задается не продолжительность работ, а трудозатраты в человеко-сменах. Коэффициенты совмещения рассматриваются как переменные величины, изменяющиеся под воздействием ограничений по ресурсам. Первый коэффициент Кн определяет, какая часть предыдущей работы должна быть выполнена к моменту начала последующей, а второй коэффициент Ко определяет, какая часть последующей работы должна оставаться невыполненной к моменту окончания предыдущей. Значения коэффициентов совмещения определяются экспертным путем и изменяются от 0 до 1.

Численность исполнителей (при расчете из условия ограничения по трудовым ресурсам) задается переменной с ограничениями по минимуму и максимуму. Это позволяет проводить оптимизацию из условия ограничения по ресурсам. Следует отметить, что такой подход позволяет проводить расчеты не только для специализированных бригад, но и для комплексных, что делает его более универсальным.

В результате создается сетевая модель, представленная графически в виде сетевого графика на плоскости с рассчитанными временными и ресурсными параметрами, а также график потребности ресурсов (рис.2).

Однако применение данных методов не решают технически сложные задачи с учетом состава, количества рабочих в бригаде, а также специфических условий района строительства, отдельной площадки и ряда других существенных факторов.

В настоящее время существует более 30 способов определения рациональных составов бригад [1,2,6]. В основу этих способов расчета положены данные о трудоемкости и плановой продолжительности выполнения комплексов работ, поручаемых бригадам каждого профиля, взятые из заранее составленного проекта производства работ, технологических карт и карт трудовых процессов (в частности, из календарного плана строительства объекта), а также данных строительной организации о выполнении норм выработки рабочими по видам работ, входящих в бригадный комплекс.

Схема формирования модели процесса производства строительно монтажных работ

Рис.2 – Схема формирования модели процесса производства строительно-монтажных работ

При рассмотрении существующих методов расчета численного и квалификационного состава бригады при поточной организации работ были выявлены недостатки в их проектировании (рис.3) [1,5,6].

В современных рыночных условиях отсутствуют проблемы с выбором подрядной строительной организации, имеющей рабочих нужной профессии, квалификации и с разной степенью совмещаемых ими профессий (до четырех и даже пяти). Поэтому перечень работ, который можно поручить бригаде, имеет достаточно широкий спектр. Это позволяет при проектировании состава бригады варьировать не только перечень работ, поручаемых бригаде, но и ее численность, квалификационный состав и степень совмещения профессий.

Для снижения или вообще исключения скрытых простоев звеньев рабочих бригады, а также сокращения продолжительности ее работы на объекте можно изменять степени совмещения работ отдельных звеньев на фронтах работ. Совмещение может осуществляться как по началу каждого предшествующего процесса, так и по его окончанию и ограничиваться двумя значениями - минимальным и максимальным. Минимальное значение (численность звена) регламентируется ЕНиР (или картой трудового процесса), а максимальное - фронтом работ, на котором можно разместить наибольшее количество рабочих (звеньев).

Недостатки в проектировании численного и квалификационного состава бригады при поточной организации работ

Рис.3 - Недостатки в проектировании численного и квалификационного состава бригады при поточной организации работ

Общая численность бригады является варьируемой величиной при организационно-технологическом проектировании и должна находиться с учетом двух факторов - загруженности рабочих, т.е. наличия минимальных потерь времени, и продолжительности выполнения работ. Например, при минимальной численности бригады простои звеньев будут сведены к нулю, а продолжительность выполнения работ возрастет, и наоборот. Определить оптимальную численность и квалификационный состав бригады является сложной задачей моделирования внутрибригадных технологических процессов. Решить ее позволяет методика моделирования выполнения бригадами комплекса технологических процессов КТП, позволяющая устранить недостатки существующих методов расчета состава бригады и представлена в виде блок-схемы (рис.4) [12,18].

На первом этапе анализируют перечни технологических процессов, приведенных в смете на объект, и формируют варианты комплексов технологических процессов (КТП), которые будут выполнять отдельные бригады.

При формировании комплексов технологических процессов следует учитывать требования по квалификационным характеристикам, возможности совмещения рабочих профилей при объединении процессов в комплексы, трудоемкость их выполнения и суммарную трудоемкость комплекса. Этот этап, как и последующий этап блок-схемы, должен осуществлять эксперт или опытный технолог.

На втором этапе формирования исходной информации по КТП по каждому процессу, входящему в отдельные комплексы, назначают минимальные и максимальные численности рабочих, которые могут их выполнять.

Блок-схема поэтапного вариантного моделирования внутрибригадных технологических процессов

Рис.4 - Блок-схема поэтапного вариантного моделирования внутрибригадных технологических процессов

Минимальные численности назначают согласно ЕНиР или картам трудовых процессов, максимальную численность назначают экспертно, с учетом наличия фронта работ, т.е. максимальной возможности насыщения фронтов трудовыми ресурсами. Степени совмещения процессов друг другом по их началу и окончанию назначают с учетом технологических особенностей процессов. Далее назначают ожидаемый уровень выполнения норм выработки звеньями бригады по каждому технологическому процессу, а также возможную (в том числе предельную) продолжительность рабочей смены.

На третьем этапе осуществляют моделирование i=1 выполнения технологических процессов каждого из Е=1 варианта формирования комплексов, т.е. формируют K число вариантов планов работы каждой бригады. Варианты составляют при различной численности бригад. При этом численность бригад назначают в пределах минимального и возможного максимального значения бригады.

На четвертом этапе осуществляют подсчет показателей каждого запроектированного внутрибригадного (Е) плана выполнения процессов. К таким показателям относится: продолжительность выполнения процессов бригадой, скрытые простои, если они имеются, и, соответственно, степени использования трудового потенциала бригады.

В результате моделирования находится такое распределение технологических процессов, при котором показатели качества работы конкретной бригады были бы (в увязке с работой всех совмещаемых с ней бригад) близки к оптимальным и увязываются в единую систему численность бригады, количество ее технологических звеньев, степени совмещения процессов, а также насыщения фронтов работ.

При проектировании графика работы бригады необходимо учитывать то, что в отдельные времена года наблюдается устойчивая тенденция к снижению выхода на работу рабочих (например, в осенние месяцы в связи с увеличением числа заболевания). Поэтому динамику изменения численного состава целесообразно вводить в качестве ограничений с заданной вероятностью. Это ограничение можно представить в следующем виде:

Nj = Nср ± σ Δ   (1)

где Nj - численное значение количества рабочих в j-м периоде;

Nср - среднесписочное количество рабочих в предплановом периоде;

σ - коэффициент, характеризующий вероятность выхода рабочих в планируемый период;

Δ - среднеквадратическое отклонение выхода рабочих на работу в предплановый период.

Ограничение по квалификационным параметрам трудовых ресурсов сводится к соблюдению равенства планируемого разряда работ фактическому разряду рабочих и выражается равенством:

Fi = Fj   (2)

где Fi, Fj - соответственно средневзвешенная проектная квалификация рабочих и бригады.

В связи с тем, что строительные организации имеют возможность переподготовки рабочих и обучения смежным профессиям, то равенство записывается в виде разницы, на основании которой составляется план переподготовки рабочих.

Для определения качества выполнения бригадами технологических процессов существуют такие показатели как продолжительность выполнения поручаемых бригаде процессов; степень и средневзвешенная численность использования трудового потенциала бригады.

Данная методика моделирования выполнения бригадами комплекса технологических процессов позволяет определить оптимальный вариант численности рабочих в бригаде, в том числе и по квалификационным признакам, и достигнуть желаемый результат в организационно-технологическом проектировании с учетом ограничений по ресурсам.

Список использованной литературы

  1. СНиП 12.01.2004. Организация строительства / Росстрой России. - М., 2005. – 34с.
  2. Болотин С. А. Организация строительного производства: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / С.  А. Болотин, А. Н. Вихров. – М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 208 с.
  3. Олейник П.П., Ширшиков Б.Ф. Проектирование организации строительства и производства строительно-монтажных работ / учебное пособие / Москва, 2010.
  4. Организация, планирование и управление строительством / учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению "Строительство" / под общей редакцией П. Г. Грабового, А. И. Солунского; Московский государственный строительный университет (национальный исследовательский университет). Москва, - 2012.
  5. Организация строительного производства / Учеб. для строит. Вузов / Л. Г. Дикман. – М. Изд-во АСВ, 2003. – 512 с.
  6. Ширшиков Б.Ф. Организация, планирование и управление строительством / учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 270102 "Промышленное и гражданское строительство" направления 270100 - "Строительство" / Б. Ф. Ширшиков. Москва, - 2012.
  7. Горбанева Е.П., Севрюкова К.С., Арчакова С.Ю., Овчинникова Е.В. История развития методов оценки и выбора организационно-технологических решений при реконструкции жилой застройки / Современные тенденции строительства и эксплуатации объектов недвижимости: сб научн. ст.; ВГТУ – Воронеж, 2016. – С.115-121.
  8. Горбанева Е.П. Организация ремонтно-строительных работ при проведении санации кварталов жилой застройки / диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук // Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. Воронеж, 2008.
  9. Мищенко В.Я., Баркалов С.А., Курочка П.Н. Моделирование и автоматизация организационно-технологического проектирования строительного производства. – Воронеж, 1997.
  10. Мищенко В.Я., Горбанева Е.П. Оптимизация распределения ресурсов в задачах по созданию и содержанию объектов недвижимости/ Межвузовский сборник научных трудов «Актуальные проблемы строительства и недвижимости». Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. - Воронеж, 2004. – С. 81-86.
  11. Мищенко В.Я., Горбанева Е.П., Ждамирова Е.А. Методология проектирования организационных структур управления жилой недвижимостью: Научный вестник Московского государственного горного университета. - 2005. № 2. - С. 40-43.
  12. Мищенко В.Я., Горбанева Е.П., Йюн Р., Фан Н.Л. Применение поточного метода строительства малоэтажной городской жилой застройки в условиях жаркого климата / Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2015. № 3 (39). - С. 28-38.
  13. Мищенко В.Я., Горбанева Е.П., Мануковский А.Ю., Сафонов А.О. Генетические алгоритмы в решении многокритериальных задач оптимизации распределения ресурсов при планировании энергосберегающих мероприятий: Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2014. № 3 (35). - С. 77-82.
  14. Мищенко В.Я., Емельянов Д.И. Методы решения задач календарного планирования на основе композиционных матрично-сетевых моделей / Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2002. № 5. - С. 58-63.
  15. Мищенко В.Я., Емельянов Д.И., Тихоненко А.А. Разработка методики оптимизации распределения ресурсов в календарном планировании строительства на основе генетических алгоритмов / Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 11. С. 76-78.
  16. Мищенко В.Я., Баринов В.Н., Горбанева Е.П., Назаров А.Н. Организация проведения энергоаудита социально-значимых объектов в г.Воронеже / Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2012. - №3(8). – С.115-123.
  17. Расчет и оптимизация сетевых графиков строительства /В.А. Побожий, С.Н. Павленко, М.В. Побожая, В.В. Ткаченко, В.Я. Целлермаер – М.: Изд-во АСВ, 2001.-240 с.
  18. Mishhenko V.Ya., Gorbaneva Ye.P., Yoeun Rithy, Fan Noot Lin Application of the Flow Method of Construction of Urban Low-Rise Residential Development in Hot Climates / Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Egineering. – Voronezh, 2016. -  Issue №1 (29). - S.27-38.
  19. Matreninsky S.I., Mishchenko V.Y. Feasibility study of the configuration of built-up urban areas with the aim of their renovation / В сборнике: Recent Advances in Urban Planning, Sustainable Development and Green Energy Сер. "Energy, Environmental and Structural Engineering Series". - 2014. - С. 58-63.

Автор: Елена Горбанева, к.т.н., доцент кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, ВГТУ, г. Воронеж

Просмотрено 1959 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