CC BY
14Спиридонов Э.С., д-р техн. наук, проф.
Московский государственный университет путей сообщения Духовный Г.С., акад. РАТ, канд. техн. наук, проф.,
Супрун Э.В., аспирант
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ
И ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
railway_bel@mail.ru
В статье рассматриваются вопросы структурного моделирования строительных и производственных ячеек и процессов с целью повышения эффективности ведения строительно-монтажных работ на объектах строительного комплекса. Также даётся математическое описание целенаправленной последовательности функционирования производственных процессов и организационных ячеек, действующих в системе строительного производства и влияющих на эффективность возведения строительного объекта.
Ключевые слова: модель, моделирование, строительный процесс, структура, инновации.
Строительство является сложной, вероятностной и динамической системой. Оценка анализа явления производственных ситуаций, возникающих в пространственном и временном поле ведения строительства и выполнения строительных работ, позволяет правильно определить траекторию деятельности строительного комплекса на объекте. Для этого следует четко описать функциональное взаимодействие всех элементов
инфраструктуры, входящих в систему строительства, оценивая не только связь элементов, но и влияние окружающей среды на качественное функционирование этих элементов. Это выполняется с применением построения моделей изучаемого
производственного явления или оргструктур, входящих в производство.
Для целостного восприятия и анализа тех явлений и производственных ситуаций, которые возникают на всем пространстве строительной площадки в ходе выполнения строительно-монтажных работ, требуется четкое описание функционального взаимодействия всех элементов структур, входящих в систему «Строительство», как между собой, так и с окружающей средой. Для этого прибегают к построению модели изучаемого явления.
Модель (от франц. modele, итал. modelio, лат. modulus - мера, мерило, образец, норма), в широком смысле - абстрактное представление реального объекта, т. е. промежуточное звено между человеческим мышлением и реальной действительностью [1].
Моделирование, как универсальный метод познания и важнейшая категория системного анализа, представляет собой замещение одного объекта другим, причем любой природы, с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью
объекта-модели и принятия соответствующего решения регулирующего свойства [1].
Исходя из высказанного, функциональная модель любой из выбранных нами структур должна представлять собой в том или ином, удобном для восприятия виде логическое описание всех присутствующих в этой структуре свойств и производственных ситуаций, возникающих в ходе выполнения строительных процессов [2].
Важнейшей особенностью моделирования является иллюстративность, т. е. наглядность представления модели. В большинстве случаев модели производственного характера изображаются графически, в формализованном виде, т. е. в виде кодированных элементов, объединяемых, в случае необходимости, в однородные блоки, и информационных связей, отражающих порядок и ход взаимодействия этих элементов (блоков) между собой.
Прежде всего формализуем одно из направлений технологической подсистемы строительного производства - технологию возведения сооружения. В системе «Строительство» это направление можно представить в виде организационно-технологической структуры возведение сооружения (ОТС ВС), входящей, наряду с ИТС ПСП в систему «Строительство» и интегрирующей в объектный строительный процесс массу простых (рабочих) и комплексных процессов, элементы ресурсных групп строительных технологий, их организационные параметры и, как результат функционирования всех этих составляющих -строительную продукцию. Построение подобной модели представим ниже (для удобства изложения и восприятия данной модели несколько изменим аббревиатуру принятых ранее обозначений).
Сложный (объектный) строительный процесс {П}, организованный для создания конечной строительной продукции в виде готового к эксплуатации сооружения, состоит из простых и комплексных процессов. Совокупность параметров, характеризующих все виды процессов:
{п}= {п , П2 ,..,пт } (1)
Целенаправленную последовательность функционирования каждого строительного процесса осуществляют рабочие (ТР), управляющие техническими средствами (ТС) и воздействующие с их помощью на предмет труда (МР). В формуле 2 в формализованном виде представлена совокупность параметров, характеризующих эти виды ресурсов.
{тр}= {трцтр]2 ,.,щ }, {тс}= {тсЦтс ]2 ,...,Т4}, (2)
{МР}= {[МРЦМР]2 ,...,[мр]к }
Ритмичное осуществление строительных процессов обеспечивается соответствующим выбором пространственных и временных параметров.
В первом случае объемное пространство возводимого объекта, например, моста, разделяется как по структурному (конструктивному) признаку (опоры, пролетные строения и т.п.), так и по организационному признаку (монтажные участки, зоны, захватки и т.п.) [3]. Совокупность параметров и характеристик, определяющих конечную продукцию (КП), как общую конструкцию возводимого сооружения, обозначим через комплекс продукций промежуточных (1111).
{КП}= {ппцпп]2 ,..,[пп\ } (3)
Во втором случае учитывается фактор времени (т), параметры которого определяют выполнение строительного процесса во времени и его общую продолжительность, базируясь на максимальном совмещении, ритмичности и поточности выполнения отдельных операций. Совокупность параметров, характеризующих время протекания строительно-
технологического процесса (СТП), обозначим следующим образом:
{Т }= {71,72 ,.,Г(} (4)
Строительная площадка, на которой осуществляются строительные технологии,
характеризуется рядом параметров и факторов, воздействующих на ход выполнения строительных процессов. Главными из них являются условия производства работ (климатические, технические, организационные, инженерно-геологические, региональные и др.). Совокупность этих условий обозначим:
{Ф}= {ф1,Ф2 ,..,Фп} (5)
Связи между рассмотренными элементами организационно-технологической структуры возведения сооружения (ОТС ВС) определяют её модель (Мвс), которую в обобщенном виде представим:
{мвс }= {п}* {тр}* {тс}* {мр}* {кп}* {Т}- {Ф} (6)
Чем правильней определены параметры отдельных элементов технологии возведения сооружения, чем ближе соответствие одного элемента другому, тем выше показатели эффективности и надежность объектного строительного процесса.
На рис. 1 представлено графическое изображение рассмотренной модели.
Функциональная модель информационно-технологической структуры процессов строительной площадки (ИТС ПСП) более конкретно отображает взаимодействие объектов (сооружений) строительных и информационных технологий и их элементов, участвующих в создании конечной строительной продукции. Формируя подобную модель, графическое изображение которой представлено на рис. 2, совокупность значений организационно-технологических параметров функциональных элементов структуры представим в виде двух блоков - технологического и организационного.
|Ф
возведения сооружения
Рис. 2. Графическое представление функциональной модели информационно-технологической структуры
процессов строительной площадки
Технологический блок, определяющий методы выполнения каждого строительного процесса, включает значения параметров входящих в него элементов: трудовых ресурсов (ТР), технических средств (ТС) и материальных ресурсов (МР). В целях повышения долговечности и обеспечения сохранности строительных объектов, повышения
экологической безопасности и качества капитального ремонта ТС и МР должны включать в себя инновационные решения в виде новых технологий, материалов, конструкций, машин и механизмов [5].
Организационный блок включает пространственные и временные параметры элементов, отражающих взаимодействие всего комплекса технологических процессов строительной площадки в пространстве (ОПП) и во времени (ОПВ).
Функциональное пространство элементов технологического и организационного блоков представлено в модели в виде информационно-функционального блока (ЛР-СМР),
определяющего место непосредственного производства строительно-монтажных работ (СМР) на возводимом объекте и линейное руководство (ЛР) этими работами, осуществляемое бригадирами, мастерами, прорабами и начальниками участков.
Наряду с элементами, составляющими информационную основу процессов
строительной площадки (технологическое
проектирование (ТП), контроль качества (КК), сообщения линейных руководителей (ЛР)), и информационными связями в модель включен ряд элементов, не отмеченных ранее, но, в той или иной мере, влияющих на ход строительно-монтажных работ и на принятие регулирующих решений. С ними мы ознакомимся в ходе описания модели.
На этапе технологического проектирования (ТП) немаловажное внимание уделяется применению инноваций — прогрессивных технологий, материалов и конструкций. Материалы ТП, как элемент внешней информации, по каналам внешней связи поступают в административно-технические подразделения (блок АТП) строительной организации, возглавляемые, как правило, главным инженером (производственно-технический отдел, отделы главного механика, главного энергетика, технического контроля и т.
д.).
После соответствующей обработки полученной документации по исходным параметрам строительных процессов формируется необходимая для начала работ информация, которой наполняются
технологический и организационный блоки. На данном этапе также определяется порядок планирования, организации работ и информационного обеспечения инновационной деятельности, а также организации учета, отчетности и контроля выполнения работ по
освоению инновационной продукции. Инновационная деятельность - выполнение и оказание услуг, направленных на: создание и организацию производства новой продукции (работ); создание и применение новых технологий ее производства и использования; применение структурных, финансово-экономических, кадровых, информационных и иных нововведений при выпуске и сбыте продукции (работ), обеспечивающих экономию затрат или создающих условия для такой экономии [4].
Представленная в форме технологической документации (проектов производства работ, технологических карт, карт трудовых процессов), информация по каналам прямой информационной связи (ПР-проектные решения) направляется на строительную площадку (выделена на рис. 2 пунктирной линией) в распоряжение линейных руководителей для ознакомления и организации начального этапа строительно-монтажных работ (информационно-функциональный блок). Оформляется исходная технологическая документация в виде текстового и графического материала, разработанного с соблюдением единых требований нормализации строительного производства и содержащего необходимые для выполнения работ проектные решения (связь ПР) по всем организационно-технологическим параметрам строительных процессов. В ходе выполнения строительно-монтажных работ технологические процессы постоянно видоизменяются как качественно, так и количественно, перемещаются в пространстве и во времени. Если процессы функционируют в соответствии с заданными параметрами, то регулирующего вмешательства в ход выполнения этих процессов не требуется.
Однако, под влиянием внешних и внутренних факторов, обусловленных причинами объективного или субъективного, производственного или непроизводственного характера, в выполнении строительных процессов могут наблюдаться отклонения от заданных проектных решений, что вызывает необходимость принятия на том или ином уровне, на той или иной стадии производства работ соответствующего регулирующего решения.
К внешним факторам (ВШФ), вызывающим сбой хода выполнения строительных процессов, можно отнести:
• нарушение сроков снабжения строительными материалами, конструкциями и деталями;
• недопоставки технических средств;
• неполное обеспечение рабочей силой;
• прекращение снабжения электроэнергией;
• резкие изменения погодных условий и т.
д.
К числу внутренних факторов (ВНФ) относятся:
• неподготовленность фронта работ;
• простой машин, механизмов и транспортных средств из-за поломок или по организационным причинам;
• брак в работе, допущенный в результате нарушения технических условий и технологии производства работ;
• нарушение трудовой дисциплины и т.
д.
Необходимая информация о всякого рода отклонениях формируется линейными руководителями (источник информации - блок ЛР-СМР) и по результатам систематически проводимого контроля качества строительной продукции (элемент КК). Эти два источника внутренней информации являются начальным импульсом выработки и принятия решения, направленного, в случае необходимости, на внесение соответствующих корректировок в ход выполнения строительных процессов. Организационно-технологические решения о таких корректировках и механизм их проведения могут приниматься на различных уровнях руководства производством, в зависимости от характера информации и причин отклонений. Так, по отклонениям, вызванным, в основном, внешними факторами, регулирующее решение принимается, как правило, на уровне административно-технических подразделений строительной организации, а информация о таком административно-регулирующем
решении (АРР) по каналам обратной связи направляется линейным руководителям. Если отклонения носят локальный характер и могут быть устранены силами линейных руководителей, то ими принимается оперативное регулирующее решение (ОРР).
Своевременное принятие решений (на любом уровне), регулирующих ход выполнения строительно-монтажных работ, позволяет компенсировать воздействие
дестабилизирующих факторов на заданные проектом организационно-технологические параметры процессов строительной площадки и получить конечную продукцию (КП) заданного свойства.
Интеграция материальной и
информационной сфер строительных процессов, структура и четкость прямых и обратных связей
между ними является одним из главных направлений технологического проектирования и управления реальными производственными ситуациями, возникающими на строительной площадке. Это направление основано на принципах получившей в последние годы развитие методики исследования -системотехники строительства. Она представляет собой научную дисциплину, изучающую технические, технологические, организационные, управленческие,
экономические и другие строительные системы и межсистемные связи, содействующие достижению конечного результата.
Методологической основой системотехники строительства является, в частности, системный подход.
Принципиальные положения
системотехники строительства вкупе с использованием современной вычислительной техники находят свое практическое воплощение в создании и использовании интегрированных систем управления (ИАСУ) производством, объединяющих в едином комплексе решение задач автоматизации проектирования (САПР), управления производством (АСУП), подготовки производства (АСУТП), материальными потоками, организационно-административной деятельностью, контролем качества.
Выявление необходимых закономерностей, методов статистических испытаний,
обеспечения необходимого качества позволило создать соответствующую теорию
моделирования технологии и организации строительства на базе системного анализа, надежности и методов ее приложения к техническим системам. Надежность систем обязательно рассчитывают согласно
регламентам и пока используемым нормативным документам, начиная со стадии проектирования, а также инвестирования и заканчивая эксплуатацией объектов.
В организации строительного производства обеспечить надежность значительно сложнее, так как строительство представляет собой одну из наиболее сложных и больших систем, имеющих взаимосвязи не только внутри самих строительных корпораций, но и с другими отраслями народного хозяйства.
Дестабилизирующие факторы влияют на все стадии инвестиционного процесса строительства и непосредственно на любую из составляющих подсистем возведения объекта, что затрудняет определение исходной причины возникновения отказа. Кроме того, отказ в одной из подсистем строительства может вызвать отказ в другой подсистеме, что влияет, но косвенно,
через другие подсистемы на результат объекта, что приводит к отказу всей системы в целом.
Отказы в строительных процессах появляются в результате возникновения многочисленных и разнообразных
организационно-технологических факторов, дестабилизирующих производство работ, а также взаимодействия их между собой. Исследование таких воздействий связано с изучением влияния каждого фактора на функционирование строительного процесса в области организации строительства,
изготовления конструкций, их транспортировки, возведения сооружений и требует системного рассмотрения на всех этапах деятельности строительной системы.
Для каждого конкретного объекта строительства выбирают оптимальный вариант технологии и организации производства работ, учитывающий не только реальные средства механизации, численный и квалификационный состав исполнителей, условия поставки изделий и материалов, интенсивность строительных процессов, но и возможность внедрения инновационных решений, которые определяют технологически целесообразную
продолжительность возведения объекта и высокое качество строительства.
Вероятностный характер строительства заключается в том, что на ход работ все время воздействуют различные случайные факторы. Эти воздействия трудно предвидеть и оценить. Случайные факторы имеют весьма многообразную природу, и последствия их воздействия весьма многообразны. Только системный анализ позволяет сформулировать оптимальный вариант технологии и организации строительства объектов, о чем свидетельствуют предложенная авторами модель увязки различных факторов в единую комплексную систему введения строительство монтажных работ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Спиридонов Э.С., Призмазонова А.М., Шепитько Т.В., Акуратов А.Ф. Технология железнодорожного строительства. М.: ФГБОУ УМЦ, 2013. 592 с.
2. Спиридонов Э.С., Полянский А.В. Интеллектуализация разработки оптимальных организационно-технологических решений для железнодорожного строительства. Е. :УрГУПС, Сборник НИР, 2011. 5 с.
3. Спиридонов Э.С., Духовный Г.С., Логвиненко А.А., Хоружая Н.В. Научные методы к оценке качества продукции строительства транспортных объектов //
Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. №2. С. 113-116.
4. Дорошенко Ю.А., Бухонова С.М., Евтушенко Е.И., Хожаев И.С. Инновационные проекты промышленных предприятий: методы оценки эффективности. Изд.: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2011. 155 с.
5. Духовный Г.С., Мирошниченко С.И., Головина О.Н. Повышение эффективности автомобильных дорог промышленного транспорта // Вестник Белгородского государственного технологического
университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 155-157.
Spiridonov E.S., Dukhovny G.S., Suprun E.V.
ECONOMIC EFFICIENCY OF SIMULATION OF CONSTRUCTION TECHNOLOGY AND ORGANISATION
The article examines issues of structural modeling of construction and manufacturing cells and processes in order to improve the efficiency of construction and assembly work at the construction industry. Also, a mathematical description of the targeted consistency of the production processes and organizational cells operating in the construction industry and influencing the efficiency of the construction on construction site. Key words: model, simulation, construction process, structure, innovation
