Организационно-технологическая надёжность строительства с применением системоквантов процессов и объектов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

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

Волков А.А. советник РААСН, д.т.н., профессор, Московский государственный строительный университет

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЁЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМОКВАНТОВ ПРОЦЕССОВ И ОБЪЕКТОВ

Разработана иерархическая структура (дерево целей) формирования системо-квантов строительных процессов и возведения объектов, обеспечивающих организационно-технологическую надежность строительства

Ключевые слова: надежность организационно-технологическая, надежность строительства процесса, надежность рабочих операций, иерархическая структура, функциональная схема, систе-мокванты, фронт работ, строительное производство.

По определению академика А. А. Гусакова: «Надежность организационно -

технологическая (ОТН) — способность организационных, технологических, управленческих экономических решений обеспечивать достижение заданного результата строительного производства в условиях случайных возмущений, присущих строительству как сложной вероятностной системе» [1, 2, 3, 4].

Надежность строительного процесса — свойство сохранять работоспособность на протяжении заданного периода. Количественные характеристики надежности строительного процесса определяются надежностью совместного функционирования составляющих элементов: технических средств (ТС), трудовых ресурсов (ТР), материальных элементов (МЭ).

Надежность элемента строительного процесса по критерию времени характеризуется коэффициентом готовности (Кг. э.), определяемым

отношением времени безотказной работы элемента ко времени выполнения процесса по формуле: Кгэ=То/(То+Тв); (1)

где То - время наработки на отказ, Тв - время восстановления. Соединение элементов строительного процесса в смысле надежности принимается последовательным, т.е. отсутствие или сбои одного из элементов приводят к остановке или сбоям в выполнении процесса (Рис. 1). В производственных системах, состоящих из последовательно соединенных п элементов надежность Я посл выражаются формулой:

N

Я посл = А1 Х2 Хз - А = П А , (2)

Где Я — надежность 1-го элемента производственной системы.

Эта формула называется часто законом произведения надежности [1,2, 5, 6, 7].

Рис. 1. Схема надежности строительного процесса: ФР- фронт работ; ТС- технические средства; МЭ- материальные элементы; ТР- трудовые ресурсы; СПр- строительный процесс. Надежность строительного процесса характеризуется коэффициентом готовности (Кг. пр.) определяемым по формуле:

Кг. пр.=Кг фр*Кг.т.с*Кг.м.э.*Кг.т.р, (3)

где (Кг фр), (Кг.т.с), (Кг.м.э.), (Кг.т.р) — соответственно коэффициенты готовности фронта работ, технических средств, материальных элементов, трудовых ресурсов.

Таблица 1

Расчёт надёжности рабочих операций "1-28",..."27-36" и простых строительных

процессов "28-37",.. ."36-39".

Наименование операций, процессов Коэффициенты готовности Кг

Код опера -ции, процесса Фронт работ ФР Технич. средств ТС Матер. элемен. МЗ Трудов. ресурс. ТР Процес -сов ПР

1-28 Первая 1 0,95 0,97 0,9 0,83

2-28 Вторая 1 0,95 0,97 0,9 0,83

3-28 Третья 1 0,95 0,97 0,9 0,83

28-37 И1010: 1 процесс 1 (0,95)" (0,97)3 (0,9)" (0,83)"

Цель - сдача объекта

Системокванты

доздвдвния

объекта

Системокванты

комплексных

процессов

Системокванты рабочих операций

Рис.2. Иерархическая структура (дерево целей) формирования системоквантов строительных процессов и объектов: *-- информационные векторы системоквантов, направленные на достижение цели (получение результата); »Т^^УУ, - логистические цепочки системоквантов, обвивающие информационные

векторы по восходящим спиралям.

Рис. 3. Поперечные разрезы системоквантов: рабочих операций (а) (1 -28,____,13-32,____,27-3 5), простых строительных процессов (б) (28-37,....,31-28,...., 35-39), комплексных строительных процессов (в) (37-40, 38-40, 39-40)

- информационные векторы, направленные на достижение цели (результата);

- кванты рабочих операций, овивающие информационные векторы по восходящим спиралям;

- направления вращения квантов и системоквантов вокруг информационных векторов;

- контуры границ вращения системоквантов.

^с. 4. Поперечный разрез системоквантов возведения объекта (рис. 1, "40-41")

- информационные векторы, направленные на достижение промежуточных и конечной цели (результата);

а

б

в

- кванты рабочих операций, овивающие информационные векторы по восходящим спи- направления вращения квантов и системоквантов вокруг информационных векто-

ралям,_^

ров;

- контуры границ вращения системоквантов процессов и объектов вокруг соответствующих информационных векторов.

Значения надежности элементов строительных процессов ТС, МЭ, ТР принимаем по среднестатистическим данным наблюдений за ходом строительства объектов за период 1975-2005г.г.; ТС-0.95; МЭ-0.97; ТР-0.9.

Определяем надежность простых технологических процессов состоящих из трёх рабочих операций по иерархической структуре систе-моквантов (рис. 2).

В результате расчетов (табл. 1) получаем надежность простых строительных процессов по критерию времени (коэффициент готовности простого процесса и события дерева целей — Кг.соб.37) равную — 0.57 или (0, 83)3 [Кг.соб.37=0.57=(0.83)3].

По иерархической структуре технологических процессов возведения объекта (рис. 2) определяем надёжность по критерию времени

или коэффициент готовности события Кг,об.40=(0,83)12 (табл. 2).

Аналогично производим расчеты надежности по критерию времени процессов возведения объекта и получаем коэффициент готовности последнего события: Кг.соб.41= (0,83) (табл. 2).

Проведенные расчеты показывают, что усложнение (детализация) систем строительного производства приводит к увеличению количества последовательно связанных элементов, что по основному закону теории надежности снижает надежность всей системы пропорционально геометрической прогрессии числа элементов.

Практика показывает, что фактически надежность строительных систем выше приведенных показателей по расчетам и чем более детально и подробно проработаны организационно-технологические модели поточного строительства и проведена комплексная инженерная подготовка строительного производства тем выше надежность.

Таблица 2.

Расчёт надёжности комплексных процессов и процесса возведения объекта.

Наименование комплексных процессов Коэффициенты готовности Кг

Код про- Фронт работ 1 прост. 2 прост. 3 прост. Процес-сов

цесса ФР процесс процесс процесс ПР

37-40 Первый (0,83)3 (0.83)3 (0,83)3 (0,83)3 (0,83)12

38-40 Второй (0,83)3 (0,83)3 (0,83)3 (0,83)э (0,83)12

39-40 Третий (0,83)3 (0,83)3 (0,83)3 (0,83)3 (0,83)12

40-41 Возведение объекта (0,83) 9 (0,83) 9 (0,83) 9 (0,83)9 (0,83)36

В строительном производстве жизненный цикл проекта осуществляется ритмичным выполнением системоквантов различных уровней

иерархии целей (результатов) (рис. 2, 3, 4). Чем более детально проведена системотехническая подготовка строительного производства, т.е. вы-

явлена наибольшая часть системоквантов, работающих на получение результата (строительной продукции), тем выше организационно-технологическая надёжность. Это говорит о том, что формальное применение математической

теории надежности становится практически неприемлемым к человеко-машинной системе строительного производства, так как дает нулевую надежность.

Рис . 5.Функциональная схема выполнения системоквантов строительного производства.

На практике оценка надежности системы строительного производства осуществляется по итоговому результату, который достигается, как правило, за счет пластичности, гибкости

настройки при активном положительном воздействии человека на систему.

Последовательность выполнения системок-вантов промежуточных целей, сознательный поиск освободившимися трудовыми ресурсами

Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова новых фронтов работ с открытием и использованием следующих системоквантов делает систему строительного производства динамичной, саморегулирующейся и самоуправляемой (рис.5). Задача организационно - технологического проектирования поточного строительства и внедрения его при производстве СМР состоит в своевременном выявлении системоквантов, беспрепятственном скоординированном движении исполнителей, обеспеченных материально-техническими ресурсами, по свободным фронтам работ для изготовления строительной продукции соответствующих иерархических целей от многих низших к одной высшей - сдаче строительного объекта заказчику.

Для строительных организаций сдача объекта является завершением жизненного цикла раздела проекта - строительное производство, проведение взаиморасчетов с заказчиком и соисполнителями и вступление в новую фазу своей жизнедеятельности - осуществление строительства следующих объектов.

Выводы

1. Организационно - технологическое моделирование сложных строительных систем необходимо осуществлять по иерархическим уровням от низшего к высшему с соответствующими результатами. Иерархия систем строится как иерархия результатов.

2. Формальное применение математической теории надежности практически неприемлемо к сложной человеко-машинной системе строительного производства, так как дает надежность, приближающуюся к 0(нулю).

3. Оценку надежности системы строительного производства следует производить по итоговому результату, который достигается за счет пластичности, гибкости перестройки при активном положительном воздействии человека на систему посредством прямой и обратной связи.

4. Последовательное выполнение системок-вантов с промежуточными результатами, сознательный поиск освободившимися трудовыми ресурсами новых системоквантов с открытием и выполнением следующих фронтов работ делает динамичную систему строительного производства саморегулирующейся, самонастраивающейся, самоуправляемой, надёжной и устойчивой.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гусаков А.А. Организационно -технологическая надёжность строительного производства (в условиях автоматизированных систем проектирования). М. Стройиздат, 1974, 252с.

2. Гусаков А.А., Гинсбург А.В. и др. Организационно-технологическая надёжность строительства. М.: SVR-Аргус, 1994.- 472с.

3. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь/ Под ред. А.А. Гусакова. -М.: Фонд «Новое тысячелетие», 1999. - 432с.

4. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь./ Под ред. А.А.Гусакова.-М.: изд-во АСВ, 2004.- 320с.

5. Седых Ю.И., Лазебник В.М. Организационно-технологическая надёжность жилищно-гражданского строительства.- М.: Стройиздат, 1989.- 399с.

6. Томаев Б.М. Надёжность строительного потока.- М.: Стройиздат, 1983.- 128с.

7. Черновый А.А., Лукьяшенко В.И., Котин Л.В. Надежность сложных систем. М.: Машиностроение, 1972.- 304с.