Имитационное моделирование с прогнозированием вероятности завершения строительства в заданный срок Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

jea@intbel.ru Волков A.A. советник РАА СН, д.т.н., профессор МГСУ

Московский государственный строительный университет Лебедев В.М. к.т.н., доцент, докторант МГСУ Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ ВЕРОЯТНОСТИ ЗАВЕРШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА В ЗАДАННЫЙ СРОК

Значительный практический интерес представляет прогнозирование вероятности завершения строительства объектов и комплексов в заданный срок, а так же прогнозирование технико-экономических показателей (заработная плата, затраты на эксплуатацию строительных машин, общие трудозатраты при возведении объектов и комплексов и т. д.). С этой целью была разработана имитационная модель, основанная на модифицированном аналитическом методе и методе статистических испытаний вероятностных сетевых моделей [1, 2, 4]. Разработанные для расчета сетевой модели алгоритмы и программы позволяют определить: вероятность того, что каждый путь сетевой модели является критическим; средние значения, дисперсию и другие характеристики критической продолжительности сетевой модели; гистограммы, эмпирические функции распределения критической продолжительности всего комплекса работ для любых целевых и контрольных событий; Р—квантили для моментов наступления различных событий т.е. такие сроки свершения событий, которые с заданной вероятностью Р не будут превышены; средние и средне-квадратическое значения экономических показателей возведения объектов и комплексов. В качестве вероятностных параметров выполнения работ принимается продолжительность, показатель выполнения норм времени бригадами. Продолжительность выполнения работ и показатель выполнения норм времени бригадами характеризуется либо нормальным распределением

f(t) = -

1

(t-M)2 2а2

(1)

где М — среднее значение продолжительности выполнения работ; а—среднее квадратическое значение продолжительности выполнения работ; либо бета-распределением с плотностью:

f(t) =

1

B(pq)

(t - t . )p-1(t - t) __mm 7 ' max_

' (t -1 . )p+q-1 max m.n

q-1

(2)

где: р и q — параметры распределения; Шт и Шах — минимальное и максимальное значение величин t или ^т. При задании объема работ V и дневной норматив-

ной выработки бригад Нв продолжительность работ вычисляется по формуле:

t=

V

(3)

После ввода исходных данных производится вычисление средних и среднеквадратических значений для бета-распределения продолжительности работ или показателя ^ по формулам:

qt . + pt

1 mm ' m

p + q

а = ■

pq

p+q \ p+q+1

(4)

(5)

Если параметры p и q не имеют значений, им присваивается соответственно 2 и 3. [1, 2, 4] .

В качестве объекта имитационного моделирования рассмотрим возведение монолитного опускного колодца ЮГОК-2 глубиной 38,5 м и диаметром 33.3 м. [3,4].

Оболочка колодца состоит из ножевой части и трех ярусов стен законструированных в монолитном железобетоне. Толщина стен колодца 1 яруса- 2,25 м , 2 яруса - 2,15 м, 3 яруса- 1,65 м.

Для организации поточного производства работ на возведении одного яруса стен оболочки колодца и обеспечения равного давления на основание в диаметрально противоположных точках кольца яруса оболочки разделяем на 2 полукольца, на которых одновременно работает 2 равнозначных комплекта исполнителей с одинаковой интенсивностью.

Сформируем структуру работ - возведение одного яруса полукольца оболочки производиться семью специализированными потоками (табл. 1), состоящими из соответствующих бригад- исполнителей процессов. Полукольца оболочек стен разделяем на 8 участков (на единицу больше числа процессов) с равномерным распределением объемов работ. Технологические матрицы принимаются одинаковыми для всех участков (табл. 2).

1 t =

Таблица 1

Структура работ и потоков

А» Специализированные Работы, процессы объем Трудоемкость

п/п потоки операции ра бот ч-днеи

а? КОЛ- но бсе-

изн бо ед-цу го

1 2 3 4 5 6 7

1 Укладка Чстонобка коркосод юн 199 0.16 }«

арматуры Сборка стыкоб ПН во 0.1

2 Усшжвка Сборка опалубки из / ж ом М

опалубки готойых шитой

) Бетонирование Подочо и укладка я' шо ом (в

стен оболочки бетонной смеси

4 Тбердете бетона Уход за бетоном н' т 0,006 В

5 Снятие Разборка, очистка и н> 1182 0,02? я

опалубки склодиробание шитой

опалубки

6 Торкретирование Устройств торкрет н' 591 ом 56

стен штукатурки

7 Устрайстба Устроиапбо г ¡91 ом во

гидроизоляционного обмазочного покрытия

покрытия из отхобод ПАВ

Основное внимание обращаем на соблюдение ограничений по технологической последовательности выполнения работ и назначение степени готовности работ для возможного начала последующих специализированных потоков.

Таблица 2

Технологическая матрица

Наиболее важной характеристикой работы является ее объем, который определяется трудоемкостью в человеко-днях и представляется соответствующей матрицей V (табл. 3).

Последовательность выполнения работ на участках, диктуемая технологией, отражена в матрице (табл. 4). В процессе выполнения работ бригады 1,2,3,5, а так же 6 и 7 специализированных потоков взаимодополняемы и взаимозаменяемы.

Таблица 3

Матрица трудоемкостей работ

г ¡/щшкп (щттщтШш! потки

1 2 3 4 5 6 7

1 5 8 6 1 i 7 10

2 5 8 6 1 ( 7 №

3 5 8 6 1 { 7 Ю

4 5 в 6 1 4 7 10

$ 5 8 6 1 4 7 10

6 5 8 6 1 ( 7 10

7 5 8 6 1 4 7 10

8 5 8 6 1 4 1 10

Таблица 4

Матрица технологической последовательности работ

1___12 3 4

2 \ 2 % I

1 Г 2 ) 4

( / 2 У *

5 12 1!,

6 12)1 ~7 12]*

Директивный срок строительства одного полукольца оболочки стен колодца составляет 16 дней, а уровень организационно-технологической надежности процес-сов-0,83.

Показатели выполнения норм времени бригадами, согласно проведенным исследованиям статистических данных производства работ, являются случайными величинами и характеризуются бетараспределением (табл. 5).

Таблица 5 Показатели выполнения норм времени по статистическим данным

Оштаи-¡юйтйкш а 6 а 0

1 0,7 V V 3,0

2 0.6 и 15 2,3

3 0.5 15 12 2,1

1 0.5 15 1,2 2.1

5 ОА ¡35 1А 2.1

6 ОА 135 и 2,1

7 ОА 135 и 2.1

Сптшь (х/кини} поток 1 2 3 4 5 6 7

1 0 1 1 1 1 1 1

2 0 0 1 1 1 1 1

3 0 0 0 1 1 1 1

4 0 0 0 0 1 1 1

5 0 0 0 0 0 1 1

6 0 0 0 0 0 0 1

7 0 0 0 0 0 0 0

I Вариант

П Вариант

Ш Вариант

Рис. 1. Календарный план (циклограммы) производства работ по возведению 1-го яруса оболочки стен монолитного колодца: 1-укладка арматуры, 2-установка опалубки, 3-бетонирование, 4-твердение бетона, 5-снятие опалубки, 6-торкретирование,

7-гидроизоляция.

Принятая схема транспортных путей на стройплощадке позволяет обеспечить транспортирование конструкций и материалов к рабочим местам одновременно для бригад всех потоков. Моделирование процессов возведения осуществляем на примере первого яруса монолитного железобетонного опускного колодца с помощью комплекса программ.

По данным моделирования получаем следующие параметры: схему перемещения бригад-исполнителей по оболочке колодца, обеспечивающих минимальное время завершения работ, функции распределения начала и окончания работ и их наиболее вероятные значения, функции распределения сроков окончания всего комплекса работ, возможные простои бригад из-за отсутствия фронта работ, средние простои подготовленного фронта работ, удельные трудозатраты. По наиболее вероятным срокам начала и окончания работ и заданным условиям ресурсов строим варианты календарного плана (циклограммы) производства работ и оцениваем их организационно-технологическую надежность. Схема маршрутов бригад формируется с учетом складывающихся производственных ситуаций, при этом используется принцип раннего выполнения работ на трудоемких участках.

Как видно из рис. 1, маршруты бригад и ритмичность выполнения процессов на участках изменяются в зависимости от уровня ресурсов. Алгоритм (модель) производит перераспределение состава бригад по участкам, изменяет их маршрут, ритмичность выполнения процессов и выбирает технологическую последовательность выполнения работ, обеспечивающих минимальную продолжительность выполнения комплекса работ.

Например, при отсутствии материальных ресурсов (арматуры и опалубки) на 2, 3, 4, 5 участках бригады № 1 и №°2 переходят на 6 участок, затем возвращаются на 4, 5 участки и далее, по мере поступления материальных ресурсов, на 2 и 3 участки; у бригады №№3 возникает неизбежный перерыв в работе по Й варианту на 3 дня, по ЙЙ варианту на 4 дня, что приводит к увеличению общей продолжительности работ.

—1—1—1-w

1 I й в хГ7? % % в 20 Ж f fa

Рис. 2. Зависимость организационно-технологической надежности от продолжительности работ по возведению 1-го яруса оболочки стен монолитного колодца: I, II, III, -варианты уровня ресурсов

На рис. 2 представлены зависимости организационно-технологической надежности от продолжительности выполнения комплекса работ по возведению одного яруса оболочки стен монолитного железобетонного колодца для трех вариантов уровней ресурсов.

Рнс . 3. Плотности распределения сроков окончания специализированных потоков 1-7

Наиболее вероятные сроки (мода) начала и окончания работ определяются по соответствующим плотностям распределения (рис. 3), по этим же зависимостям можно определить сроки окончания работ с заданным уровнем организационно-технологической надежности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусаков, A.A. Системотехника строительства / А.А. Гусаков. - М.: Стройиздат, 1993. - 368 с.: ил.

2. Руководство по разработке и применению вероятностных сетевых моделей в строительстве / А.А. Гусаков, Н.И. Ильин, Ю.А. Куликов, О.Г. Журавлёв. - М.: ЦНИПИАСС, 1979. - 56 с.

3. Лебедев, В.М. Поточные методы строительства крупных опускных сооружений (с учётом организационно-технологической надёжности): монография / В.М. Лебедев. -Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006. - 144 с.

4. Лебедев, В.М. Системотехника поточных методов строительства: монография / В.М. Лебедев. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2006. - 208 с.