CC BY
91
УДК 334.012.64
МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ CONSTRUCTING FIELD: ENTREPRENEURSHIP TO BE OPTIMIZED
П.Е. Цемент P.E. Tsement
Сибирская автомобильно-дорожная академия
Предлагается методика оптимизации предпринимательской деятельности в сфере строительства с применением технологии легких стальных тонкостенных конструкций на основе анализа основных этапов, имеющих резерв повышения конкурентоспособности с позиций ресурсного обеспечения, технологической модернизации и организационных изменений.
The article considers the ways to upgrade business activity within construction area by employing the technology of light steel thin-wall buildings. The article also studies the key stages to supply resources, upgrade technology and restructure company that is to improve the competitiveness of the latter one.
Ключевые слова: оптимизация, конкурентоспособность, предпринимательская деятельность, строительство.
Key words: optimization, competitiveness, entrepreneurship, construction.
В статье рассматриваются основные этапы решения общей задачи оптимизации предпринимательской деятельности в сфере строительства с применением технологии легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) на базе конкретного предприятия - ООО «Термощит» в соответствии с рекомендациями выбранного метода оценки конкурентоспособности современного строительного предприятия [4].
На основе анализа производства ЛСТК целесообразно формирование следующих основных этапов, имеющих резерв повышения конкурентоспособности:
I. Проектирование здания (сооружения);
II. Производство комплектующих ЛСТК;
III. Упаковка и транспортировка комплектующих;
IV. Монтаж здания (сооружения).
Этап I. Проектирование здания (сооружения). Варианты управления (решения).
Резерв снижения себестоимости на исследуемом этапе Рсбс1 возможен за счет оптимального выбора комплектующих из комбинации различных типов и элементов. По конструктивному исполнению [3] рамы зданий из ЛСТК можно разделить на три основных типа.
1. Здания с шарнирным опиранием несущих элементов покрытия на несущие колонны. Например, системы зданий «УНИТЭКС - Р1»
© П.Е. Цемент, 2011
(УНИверсальные Тонкостенные Элементы и Конструктивные Системы) пролетом от 9 до 21 м, «ТЕРМОЩИТ - ФМ1» пролетом от 18 до 30 м, «ТЕРМОЩИТ - РК1» пролетом 18 и 24 м. Преимуществом данной системы является возможность комбинации различных типов и элементов покрытия и колонн. Возможен монтаж покрытия на железобетонные колонны и кирпичные стены. Данный тип рам отличается уменьшенной деформативностью, что позволяет использовать подвесные и опорные краны без каких либо ограничений. Уменьшается площадь стенового ограждения за счет меньшей высоты до стропильных конструкций.
2. Здания с рамами с жестким сопряжением ригеля и колонны. Например, система зданий «ТЕРМОЩИТ - РК2» с пролетом от 24 до 70 м. Главное достоинство этой системы - более низкие нагрузки на фундаменты при шарнирном опирании колонны. Главными недостатками являются повышенная деформатив-ность рамы, увеличение площади стенового ограждения за счет более развитого сечения сопряжения ригеля и колонны, необходимость увеличения пролета здания для размещения кранового оборудования.
3. Здания с каркасами из перфорированных профилей («термопрофилей») - смешанный тип каркасов. При необходимости использования каркасов, встроенных в тепловой контур здания (частное жилищное строительство,
мансардные надстройки, реконструкция, торговые павильоны, АЗС, СТО и т. д.) возможно применение каркасов на основе «теплых» перфорированных стальных оцинкованных профилей толщиной до 2.0 мм. Для основных несущих рам оптимальным вариантом является профиль 2ПСК, имеющий симметричное двутавровое сечение и перфорацию в виде круглых отверстий с отбортовкой. Данный профиль меньше подвержен скручиванию под воздействием поперечных и осевых сил действующих в плоскостях главных осей. На основе данного профиля разработаны 1-2-этажные несущие рамы, встроенные в тепловой контур здания пролетом 6, 8, 12 м. Конструкция каркаса меж-этажного перекрытия имеет три типа размеров шага внутренних колонн: 3.0 х 3.0, 3.5 х 3.5 и 4.0 х 4.0, что определяет конструкцию и типы размеров готового здания.
Основные затраты на данном этапе обусловливаются сложностью выбора конструктивного исполнения здания (сооружения) из ЛСТК с учетом индивидуальных особенностей разрабатываемого проекта.
В качестве возможных вариантов для применения (в условиях конкретного предприятия), могут быть следующие, причём крайние из них: Хц - проектирование здания с шарнирным опи-ранием несущих элементов покрытия на несущие колонны на весь проект и Х]м - проектирование здания с рамами с жестким сопряжением ригеля и колонны на весь проект.
Кроме того, могут быть промежуточные (комбинированные) варианты, например, какая-то часть комплектующих выпускается для целей шарнирного опирания, а оставшаяся часть - с использованием в качестве опоры жесткое сопряжение ригеля и колонны. При реализации рассмотренных вариантов управлений снижение резерва себестоимости Рсбс1 будет различным.
Соответственно, возможно получение требуемых проектных характеристик разным составом комплектующих, из которых монтируется заказанное здание (сооружение). Изменение состава комплектующих влечёт за собой изменение технологии производства ЛСТК. Выпуск требуемой номенклатуры ЛСТК при сохранении заданных проектных характеристик, соответственно, приводит к изменению технологического оборудования и корректировки впоследствии части процесса производства ЛСТК.
Для расчёта составляющих целевых функций Рсбс1 при сформированных управлениях необходимы оценки нужного количества комплектующих. Это - самостоятельная задача, и
в соответствии с нормативными документами технологические службы предприятия определяют конкретные объёмы каждого вида комплектующих для заданной программы производства.
Рассмотрим выполнение некоторой заданной, например, месячной программы выпуска изделий ЛСТК ({Пзад} ~10000 т) заданной номенклатуры. Программа определена на основе возможностей предприятия, заказов рынка, которая предусматривает необходимость производства и доставки на место монтажа независимо от метеорологических и климатических условий, для каждого _)-го варианта управления.
В качестве технико-экономической модели исследуемого процесса на рассматриваемом этапе примем стоимостные зависимости для производства и доставки необходимого количества комплектующих на выполнение конкретного проекта различными вариантами управления.
Введём следующие обозначения:
М1) (т) - металлические каркасы;
М2) (т) - ограждающие конструкции;
М3) (т) - доборные элементы; (1)
М4) (т) - метизы.
Составим матрицу потребляемых комплектующих:
!|МЧ||, (2)
определяющую величины затрат на оплату ресурсов, в данном случае комплектующих по к-позициям (к = 1, 2, 3, 4) и _)-вариантам управления () = 1, 2 ... К) на реализацию конкретного проекта {Пзад}.
Столбцы матрицы соответствуют вариантам управления, а строки - затратам конкретных ресурсов.
Каждый член матрицы НМ) определяется в соответствии с требуемым количеством комплектующих на конкретный возможный вариант управления. Например, при производстве ЛСТК для конкретного проекта (первый вариант управления) на выполнение программы {Пзад} первый столбец матрицы (2) примет вид:
М11 (т) - металлических каркасов ДК, М21 (т) - ограждающих конструкций, М31 (т) -доборных элементов, М41 (т) - метизов.
Эту же программу {Пзад} можно реализовать другим составом комплектующих, что будет соответствовать второму варианту управления, тогда второй столбец матрицы (2) примет вид:
М21 (т) - металлических каркасов ДР, М22 (т) - ограждающих конструкций, М32 (т) -доборных элементов, М42 (т) - метизов.
Число столбцов матрицы (2) будет определяться доступным числом вариантов управле-
ния, т. е. возможным составом комплектующих для получения проектной программы {Пзад}.
В качестве ограничений примем ограничения по стоимости ресурсов (комплектующих), которые представим в виде
£Мк, ■ Ск) < С)2 , (3)
где ск) - удельная стоимость к-го ресурса при _)-ом варианте управления; С^ - ограничения по стоимости оплаты ресурсов (комплектующих).
В соответствии с матрицей объёмов потребляемых ресурсов формируется матрица -строка соответствующих стоимостей потребляемых ресурсов:
||С)к||. (4)
Аналогично составляются матрица стоимости доставки ресурсов, т. е. транспортных услуг:
||М)к ' ) а ■ Ljk!!, (5)
матрица-столбец соответствующих стоимостей и ограничений на транспортные затраты:
||!М)к ■ С)ка ■ Ь)ка || < ||С)каг||, (6)
где С) Ь) С^г - соответственно стоимость доставки одного т ■ км исследуемых ресурсов, расстояние доставки к-го ресурса и ограничения по стоимости доставки.
Матрицы суммарных затрат и ограничений на оплату и доставку ресурсов представим в виде
рМк, ■ Ск) + 1Мк) ■ Ск) а ■ Ьк)|| = ||1Мк) (Ск) +
+ Ск) а ■ Ьч) || < || С)2 + С)а2||. (7)
Следует отметить, что комплектующие могут доставляться из разных мест (различные поставщики), поэтому число возможных вариантов управления может увеличиться.
В (3)-(7) суммирование идёт по индексу к для различных )-х вариантов управления.
В связи с тем, что целевая функция включает в свой состав и составляющую времени, рассмотрим расчет и этой составляющей.
По аналогии с матрицей (7) формируется матрица временных затрат
||ТЧ||, (8)
в которой каждый член соответствует временным затратам на производство (либо доставку) соответствующего вида комплектующих.
Предполагается, что затратами времени на оплату ресурсов можно пренебречь.
Для формирования ограничения по максимуму времени формируется соответствующая матрица-столбец
ЦтахТ^. (9)
При проведении промежуточных оценок возможно использование регрессионных мо-
делей для проведения стоимостных расчётов, полученных на основе статистических данных предприятия (например, величины транспортных затрат и т. д.).
Таким образом, на рассматриваемом этапе определены технико-экономические зависимости, сформулированы ограничения, предложены варианты управлений для дальнейшей разработки методики выбора оптимального управления.
Оптимальное решение на данном этапе определяет конкретное распределение потребных средств на производство (приобретение) ресурсов и решение транспортной задачи по их доставке:
М°Р‘(МЬ М2, М3, М4), Т°Р‘(ТЬ Т2, Т3, Т4) (10)
на условную программу выпуска {Пзад} ЛСТК, что является исходными данными для последующего этапа, а именно выбора конкретных типов оборудования.
Этап № 2. Производство комплектующих ЛСТК. Варианты управления (решения).
Основной резерв снижения себестоимости на исследуемом этапе Рсбс2 обусловлен снижением себестоимости выпуска комплектующих ЛСТК, востребованных на рынке строительных конструкций.
В соответствии с проведённым анализом основные проблемы этого этапа предлагается решать на основе организационно-технологического подхода (метода) повышения конкурентоспособности предприятия. Этот подход позволит успешно решить ряд проблем, связанных с выполнением быстро меняющихся заказов рынка ЛСТК, необходимостью оперативной перестройки производства для выпуска востребованных ЛСТК.
Данный этап несколько отличается от предыдущего, поэтому проведём дополнительный анализ.
Применение легких металлоконструкций сегодня является одной из наиболее перспективных технологий современного строительства. Поэтому для дальнейшего развития современному строительному предприятию необходимо производить реконструкцию путём внедрения гибких, быстро переоснащаемых производств, обеспечивающих выпуск высококачественной и разнообразной продукции. При этом выбор оборудования для производства комплектующих ЛСТК не может быть произвольным. Он должен быть увязан с архитектурно-строительной системой, учитывать необходимость в экономичном и эстетичном строительстве.
Сначала необходимо определить, какие виды и типы комплектующих необходимы для
реализации избранной системы и только затем переходить к подбору оборудования из существующего банка организационно-технологических решений.
Анализ последних разработок показал необходимость развёртывания производства ЛСТК по следующим направлениям:
• профили гнутые оцинкованные для строительных конструкций;
• профилированный настил;
• фасадные кассеты и сайдинг;
• металлические конструкции различного назначения.
Кроме того, немаловажным фактором выбора того или иного оборудования является возможность использования стали разного качества. В технологии ЛСТК чаще всего используется сталь отечественного производства. Однако современная практика предполагает необходимость работы с более дешевой китайской сталью, которая по своим качественным характеристикам значительно ниже российской.
В качестве ограничений при выборе необходимого оборудования предлагаются следующие:
- требования по оперативности перенастройки типоразмеров ЛСТК (Т < Тзад);
- потребление энергетических ресурсов на 1 т ЛСТК на уровне современных технологий;
- возможность размещения на территории предприятия (площадь, занимаемая технологической линией не должна превышать заданную);
- сокращение себестоимости производства ЛСТК до уровня передовых предприятий отрасли (на уровне передовых предприятий, оснащённых современными технологическими линиями);
- стоимость линии, её доставка и монтаж не должны превышать финансовый ресурс предприятия (конкретная величина для каждого предприятия).
В соответствии с подходами, предлагаемыми для решения задачи поиска оптимального оборудования, составляются матрицы затрат и ограничений по приведённым выше позициям.
Этап № 3. Упаковка и транспортировка комплектующих ЛСТК. Варианты управления (решения).
Основной резерв снижения себестоимости на исследуемом этапе Рсбс3 обусловлен высокой стоимостью оплаты грузоперевозки, которая зависит от типа и количества используемых транспортных средств, а также от времени и способа упаковки (укладки оптимальным образом комплектующих требуемого вида и количества для выбранного транспортного реше-
ния). Рассмотрим возможные варианты управлений, снижающие величину этого резерва.
Стоит отметить, что в конечном итоге выбор способа транспортировки зависит только от требований конкретного клиента. Не всегда стоимость является единственным критерием выбора вида транспорта. Сегодня всё чаще на первый план выходят такие требования, как надежность, безопасность, скорость доставки. И в этих случаях необходимо сравнивать различные транспортные решения: автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный или комбинированные способы транспортировки. Для каждого транспортного решения определяется свой способ упаковки (размещения).
По аналогии с предыдущими этапами (№ 1, 2) предлагается формирование матриц затрат на варианты транспортировки и оплату погрузочно-разгрузочных работ. С методической точки зрения подход к выбору транспортного решения идентичен для предыдущих этапов. Существо этапа заключается в формировании экономико-математической модели затрат и ограничений. Расчёт конкретных вариантов доставки, стоимостей, сроков и, соответственно, смежников, а также ограничений производится технико-экономическими службами предприятия на основе существующего банка организационно-технологических решений.
Этап № 4. Монтаж здания (сооружения). Варианты управления (решения).
Основной резерв снижения себестоимости на исследуемом этапе Рсбс4 находится с области сокращения времени высококлассных (высокооплачиваемых) специалистов в пользу низкооплачиваемых рабочих, при сохранении за первыми функции планирования, организации и контроля. Рассмотрим возможные варианты управлений, снижающие величину этого резерва [4]:
(Х21) - монтаж здания силами высокооплачиваемых специалистов по монтажу;
(Х22) - монтаж здания силами привлеченных рабочих (низкоквалифицированных и низкооплачиваемых);
а также промежуточный вариант (Х23) -использование параллельных вариантов, т. е. использование Х21 и Х22.
Источником сокращения затрат, т. е. повышения ресурса сокращения себестоимости Рсбс4 в рассматриваемом случае является выбор оптимального состава бригады по критерию стоимость / производительность.
В качестве ограничений на ресурсы в данном случае выступают ограничения на стоимость оплаты труда специалистов, стоимость их доставки к месту монтажа, а также время (длительность) монтажа.
Возможные варианты из имеющегося перечня организационно-технологических решений позволяют сформировать матрицу стоимостей оплаты труда
№ (Х)||, (11)
и матрицу стоимостей доставки специалистов ||ОДг (Х)||. (12)
Суммарные затраты на оплату труда и доставку можно характеризовать матрицей ||ОО1 (Х18)||, которая является суммой матриц
||ОО« (Х1а)|| = ||ОДз£ (Х1»)|| + ||ОТяГ(Х15)||, (13)
где 8, Г - индексы, обозначающие вариант управления и стоимость, индекс «4» означает четвертый этап.
Например, элементы матрицы (13) имеют
вид
Матрица-столбец ограничений по аналогии с (7):
jjlOTf + ЕОД|| < ||COTz + СОД*||. (14)
Суммирование в (14) идёт по позициям стоимости (индекс f).
Матрица временных затрат на проведение монтажа формируется по аналогии (8), (9): ||maxTsf||. (15)
В соответствии с выбранным методом (динамическое программирование) составим математическую модель исходных данных для реализации в дальнейшем оптимизационных вычислительных процедур метода. С учётом проведённых исследований, количества выбранных этапов, введённых обозначений и удобства формирования массива исходных данных запишем следующее:
Р^бДСц) + Р2сбс(СЧ) + РзсбсСз-|) +
+ Р4сбс (Cj ^ max, (16)
Cij + C2j + C3j + C4j < Сдоп , (17)
Ti(Cij) < Ti зад , (18)
где Piсбс - резерв снижения себестоимости производства продукции на i-м этапе (i = 1 ... 4) при проведении оптимизационных мероприятий; j - варианты управления, т. е. возможные составы комплектующих, оборудования, способов транспортировки, бригад; Cij - выделяемый объём финансирования для оптимизации
1-го этапа с _)-м управлением; Сдоп - ограничение на суммарный объём финансирования; Т^Сщ) - время проектирования, производства, доставки и монтажа на 1-м участке и _)-м управлением.
Следует отметить, что возможные для выделения финансовые средства ()-е управления) определяются исходя из банка возможных для использования организационно-технологических решений. Поэтому возможные _)-е управления (объёмы финансовых средств С!) рассчитываются на основе базы имеющихся решений и имеют дискретный характер.
В качестве входной информации принимаются:
- суммарное ограничение на финансовые средства Сзад;
- максимальные интервалы времени Т,(СЧ).
Управляющие элементы - количества финансовых средств по этапам Су, что однозначно соответствует конкретному решению, предназначенному для реализации на 1-м участке.
В качестве исходных данных рассматриваются:
- возможные величины снижения резервов себестоимости Р1сн продукции на 1-м этапе при выделении финансовых средств С1;
- допустимые интервалы времени на проведение мероприятия 1-го этапа Т1(С1).
Возможное снижение себестоимости продукции этапа Р1сн (резерв снижения) рассчитывается для каждого возможного решения, при этом учитывается взаимосвязь между этапами. Например, выбранному составу комплектующих будет соответствовать свой состав оборудования для его приготовления, свой способ транспортировки и своя бригада монтажников.
Далее, в соответствии со схемой реализации метода динамического программирования [2] реализуются два этапа - условная и безусловная оптимизация.
Результатами оптимизации распределения средств и, соответственно, выбранных решений по этапам будет оптимальное управление, удовлетворяющее условиям (16) - (18):
(Сц, С) С) С^
Таким образом, предлагаемая методика направлена на повышение конкурентоспособности предпринимательской деятельности строительного предприятия, применяющего технологию ЛСТК, и основана на следующих составных частях:
- формулировку понятия конкурентоспособности и её оценку на основе параметрического метода, выявления основных параметров
Варианты управления s = 3 Стоимость оплаты труда и доставки по позициям f = 5
Х21 ОО11 ОО22 С«1 О О ■^г О О ОО25
Х22 ОО21 ОО22 СЛ О О ■"Г о О ОО25
Х23 ОО31 ОО32 ОО33 ОО34 ОО35
для проведения её оценки (например, затраты на производство единицы продукции, себестоимость элементов продукции, время монтажа и т. д.);
- разбиение исследуемого процесса строительства на условно самостоятельные этапы, позволяющие проводить факторный анализ введённых показателей внутри данного этапа;
- составление возможных вариантов модернизации каждого этапа (создание банка организационно-технологических решений по выбору комплектующих, оборудования), соответственно, их стоимость, время реализации каждого из них;
- составление технико-экономических моделей затрат каждого этапа, ограничений на основные введённые параметры (стоимость реализации и время на её проведение для каждого этапа);
- выбор оптимального варианта из сформированных возможных вариантов на основе
метода динамического программирования. В качестве критерия принят максимум снижения себестоимости по всем этапам строительства, а в виде ограничений приняты допустимые -средства и время на реализацию каждого этапа.
1. Голиченко О. Г. Экономическое развитие в условиях несовершенной конкуренции. Подходы к многоуровневому моделированию.
- М., 1999.
2. Калихман И. Л., Войтенко М. А. Динамическое программирование. - М. : Высшая школа, 1979.
3. Катюшин В. В. Здания с каркасами из
стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство). - М. :
Стройиздат, 2005.
4. Цемент П. Е. Оценка конкурентоспособности предпринимательской деятельности в строительстве // Вестник экономической интеграции. - 2010. - № 10 (30). - С. 94-99.
