CC BY
44
УДК 625.7:624.01
О. М. ПШШЬКО, А. В. РАДКЕВИЧ, I. В. М'ЯКЕНЬКА (ДПТ)
ЗАСТОСУВАННЯ СИСТЕМНОГО П1ДХОДУ РЕСУРСНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИ РЕМОНТ1 МОСТ1В ТА ШЛЯХОПРОВОД1В
У статп проведено ан^з iснуючих систем при вирiшеннi задач цшьового призначення, системного опи-су будiвельного виробництва та виникнення нового напрямку - системотехнiки будiвництва. Дослщжено можливiсть застосування системного шдходу при ресурсному забезпеченш ремонту мостiв та шляхопро-водiв.
В статье проведен анализ существующих систем при решении задач целевого назначения, системного описания строительного производства и возникновения нового направления - системотехники строительства. Исследована возможность применения системного подхода при ресурсном обеспечении ремонта мостов и путепроводов.
The existing systems used for solving definite tasks, the system description of construction processes and the advent of a new branch - the construction systems engineering - have been analyzed in the article. The possibility of applying the system approach to providing resources for repair of bridges and overbridges has been investigated.
Вступ
На залiзницях Укра1ни експлуатусться бли-зько 20 тисяч бетонних та залiзобетонних моста та шляхопроводiв. Системи i конструкци цих споруд дуже рiзноманiтнi: балочш, рамш, арочш, комбшоваш, яю в свою чергу мають багато рiзновидностей. У зв'язку з тим, що штучш споруди на залiзничнiй мереж Украши будувались у рiзний час, за рiзними нормами, iз рiзних матерiалiв, а також мають рiзний фiзич-ний стан, постшно виникае необхiднiсть у 1х ремонт та пiдсиленнi.
Мета дослiдження
Провести аналiз системних та системотехш-чних ршень виробничих завдань, з можливютю 1х застосування в органiзацii ресурсного забез-печення при ремонтi залiзобетонних мостiв та шляхопроводiв.
Змкт дослiдження
Будiвництво мостiв е невщ'емною частиною одного з напрямкiв розвитку економши Укра1-ни. Синергетичнi зв'язки мiж незалежними га-лузями - тдсистемами: промисловiстю, транспортом та шшими, - створюють едину динам> чну систему. Кожна пiдсистема, в свою чергу, складаеться з множин пiдсистем бiльш низьких рiвнiв - так складаеться iерархiя пiдсистем, яю функцiонують сумiсно та злагоджено в рамках зв'язюв мiж структурними елементами [1].
Для аналiзу iснуючих та синтезу нових си-нергетичних систем рiзного цiльового призначення доцшьно застосувати системний пiдхiд.
Перша серйозна спроба системного аналiзу ор-гашзацшних систем була зроблена на початку ХХ столггтя О. О. Богдановим, який запропо-нував концепцiю «загально! органiзацiйноi науки» або «тектологи», в якiй пiдкреслюеться, що самi рiзнорiднi явища можуть об'еднуватися, описуватися та роз' яснюватись загальними структурними зв'язками та закономiрностями. Термiн «система» в сучасному розумшш за-пропонував в серединi ХХ столiття австршсь-кий бiолог-теоретик Людвiг фон Берталанфi (1901 - 1972), якого вважають засновником за-гально! теорii систем. За пiвсторiччя розвитку загально! теори систем не було запропоновано единого та ушверсального поняття системи. Для прикладних iнженерних цiлей «система» -це цшсний комплекс взаемозв'язаних, взаемо-дiючих та взаемопроникаючих елементiв, здат-ний вирiшувати задачi, недоступнi жодному з елеменпв системи окремо. Система мае визна-чену структуру, функщонуе та взаемодiе з ото-чуючим середовищем. Кожна система е части-ною (пiдсистемою) iншоi системи бiльш висо-кого iерархiчного рiвня. Стан системи характе-ризують параметри виходу, кожен з яких можливо вимiряти, але безпосередньо управля-ти параметрами неможливо.
Об'ективна необхщшсть системного опису складно! системи каштального ремонту привела у другш половинi ХХ столiття до появи нового напрямку системного шдходу - системо-технiки будiвництва, зокрема ремонту. Визнач-на роль у розвитку цього наукового напрям-ку належить П. К. Анохiну, Н. П. Буслен-ко, О. А. Гусакову, С. Р. Володимирському,
© Пшшько О. М., Радкевич А. В., М'якенька I. В., 2010
Н. I. 1ль!ну, М. I. 1ванову, Г. С. Переселенкову та багатьом шшим дослщникам [3-6].
Ремонтш роботи характеризуються багато-профiльнiстю, рiзноманiтнiстю використаних машин та механiзмiв, матерiалiв, виробiв та си-ровини, рiзноманiтними умовами виконання робiт.
Ремонтнi роботи та !х складовi можна пред-ставити як великi складнi динамiчнi вiдкритi системи, якi мають наступи властивостi:
- наявнiсть у вше! системи загально! цiлi та загального значення, як визначають еднiсть та оргашзовашсть всiх 11 елементiв, незважаю-чи на можливi вiдмiнностi !х фiзично! природи;
- наявнiсть велико! кшькосп взаемо-зв'язаних та взаемопроникаючих елементiв, змiни в характерi функцюнування кожного з яких вiдображаються на характерi функцюну-вання iнших елемешгв та системи в цiлому;
- мшливють структури (складу та зв'язюв елементiв) у часi та у простора
- обмiн матерiальними ресурсами, енерп-ею та iнформацiею у час та у просторi в рамках ресурсопотоюв мiж елементами всередиш систем та з оточуючою середою;
- iерархiчний (багаторiвневий) характер управлшня в системi, яке передбачае поеднання централiзованого управлiння з автономшстю управлiння окремими частинами.
В основi управлiння будь-якою технiчною системою чи процесом знаходиться рух шфор-маци про стан 11 елементiв в процес функцю-нування. Органiзацiйно-технологiчнi системи, як описують процеси при ремонтах залiзобе-тонних мостiв та шляхопроводiв бiльш складнi. Стан робочого процесу при функцюнуванш систем менш прогнозований, а неякiсне управ-лiння ним призводить до суттевого зростання збитюв. Тому важливим е формування структури процесу, який потребуе ретельно! уваги i особливо потужно! багаторiвнево! шформацш-но! пiдтримки i комплексного ресурсного за-безпечення.
Управлiння проектами та програмами дае можливють проробити рiзнi варiанти реалiзацil технологiй ремонтних робiт з урахуванням тру-довитрат, машин та механiзмiв, способiв фшан-сування i знайти рацiональне ршення поставлено! задачi. Для створення умов ефективно! реалiзацi! комплексiв вже на стади розробки проекту робгт встановлюеться термiн та спосо-би ремонтних робщ визначаеться загальна стратепя органiзацi! виробництва робiт.
Всi виробничi технологiчнi процеси потре-бують витрат ресуршв. I тому до стади прий-
няття оптимального рiшення, вибору пе! чи iншо! технологi! ремонтних робгт розглядають рiзноманiтнi варiанти залучення тих чи iнших ресурсiв, оцшюють фiнансову сторону техно-логiй ремонтних робгт.
Сукупностi рiзноманiтних ресурсiв у !х русi та взаемодi! прийнято називати ресурсопотока-ми, при формуванш яких до уваги приймають витрати на виготовлення, зберiгання, перетво-рення та резервування окремих складових. Одним з головних принципiв ресурсного забезпе-чення е принцип економп часу. За економiчний критерiй ефективносп управлiння ресурсопо-токами, за аналопею з критерiем ефективностi органiзацi! виробництва, доцшьно приймати спiввiдношення витрат до прибутку, який буде отримано вщ реалiзацi! результатiв роботи.
В основi управлiння будь-якою технiчною системою чи процесом знаходиться рух шфор-маци про стан !! елементiв в процес функцю-нування. Стан робочого процесу мало прогнозований, а неякюне управлшня ним призводить до суттевого зростання збитюв. Тому формування структури процесу потребують ретельно! уваги i особливо потужно! багаторiвнево! ресурсно! тдтримки.
До числа найважливших вимог до системи ресурсного забезпечення при ремонтах моспв та шляхопроводiв вiдносять можливiсть вироб-ничих маневрiв в рамках ресурсопотокiв шляхом обмiну та перестановки ресуршв. Вихiдним пунктом вирiшення задачi управлшня ресурсо-потоками та ресурсного забезпечення е форму-вання бази ресурсiв та можливють !х резервування.
Проблема формування якост результату працi розглядаеться з позици вiдповiдностi !! ресурсовитратам в конкретних технологiчних процесах. Суть ресурсного тдходу полягае у встановленш в межах конкретно! технологi! граничного рiвня якостi, досягнення якого ро-бить подальшi витрати ресурсiв малоефектив-ними.
При виборi вiдомо! або розробщ ново! (ш-дивiдуально!) технологi! ремонту перевагу слщ надавати безвiдходним технолопям, за яких iснуе можливiсть використання вiдходiв одних технологiчних процесiв для усшшно! реалiзацi! iнших, а також попереднш iнформацiйнiй оцш-цi прюрите^в вибору технологiчних комплек-сiв з позици синергетики за критерiем безвыходности Термiн «синергетика» (вiд грецького «8упе^ейко8» - «спшьний», «злагоджено дда-чий») - означае науковий напрямок, який ви-вчае зв'язки, утвореш мiж структурними еле-
ментами систем (тдсистем), та у вщкритих системах завдяки штенсивному потоковому обм> ну матерiалами, енергieю та шформащею з ото-чуючим середовищем у нерiвновiсних умовах [2].
Вс ресурси можна роздiлити на двi групи: природнi та антропогеннi (створеш людиною). До першо! групи вщносяться час, природно-екологiчне середовище та таю матерiали як вода, дерево, тсок та iн., яю не потребують спе-цiального перетворення. До друго! групи вщно-сяться майже вс будiвельнi матерiали, паливо, енергiя, iнформацiя, технiка, службово-технiчнi та житловi будiвлi та споруди, тимчасовi ком-плекси, якi необхiднi для потреб будiвництва. Специфiчною групою е фiнансовi ресурси, рух яких знаходиться в основi управлiння ринком ресуршв у цiлому. Особливе мiсце в системi ресурсозабезпечення займають трудовi ресурси. Управлшня ними тюно пов'язане з ршен-ням триедино! задачi поеднання техшко-технологiчних, органiзацiйних та сощальних аспектiв процесу ремонту.
Управлшня ресурсопотоками при ремонтних роботах, зокрема на мостах i шляхопрово-дах, здшснюеться шляхом управлiння резервами ресурав. Саме резерви е об'ектами цше-спрямовано! ди, що дозволяе досягти поставлено! цш та очiкуваного результату як цш управлiння. Тому вихiдним пунктом виршення задачi управлiння ресурсопотоками та ресурсного забезпечення е формування бази шформаци про наявнiсть необхщних ресурсiв та мож-ливостей !х доцiльного резервування. Пiд резе-рвуванням умовно приймаемо деяку об'ективну властивють ресурсу, яка дозволяе регулювати потребу в ньому, а пiд ресурсом резервування -процес управлiння яюстю та кiлькiстю ресурс-них резервiв [7]. Наявнiсть або вiдсутнiсть резерву визначають готовнiсть системи до роботи в технолопчному процесi, тобто стушнь воло-дiння ресурсними резервами для виршення виробничо! задачi на заданому iнтервалi часу, тому принцип резервування ресуршв можна вважати одним з основних принципiв оргашза-ци будiвельного виробництва та управлiння ним.
Серед ресуршв, якi споживае система при ремонтних роботах, найбшьш важливим е час. Вш одночасно е некерованим ресурсом i середою функцюнування системи. Об'ективна не-керованють часом не означае неможливють йо-го резервування. В проектах виробництва та оргашзацп робiт iнтервали часу фшсують на спецiальних графоаналiтичних моделях, широ-
ко вщомих пiд назвою календарних графiкiв виробництва робiт. В залежносп вiд шформа-цiйних цiлей та специфши об'екта ремонту за-стосовуються рiзнi !х форми, наприклад сiтьовi та лiнiйнi графiки, циклограми процеав, граф> ки поставок та запашв матерiалiв та iншi.
Для визначення резервiв часу користуються методами теори графiв у виглядi моделей та вщповщних програмних засобiв. Послiдовнiсть робгт (подiй), якi лежать на критичному шляху, мають нульовий резерв часу. Iншi роботи ма-ють загальш або частковi резерви, фiзична суть яких полягае в незб^у часу, видшеного на кон-кретну роботу за оргашзацшними критерiями, з часом, необхщним для виконання роботи з тех-нологiчних мiркувань.
Ефективнiсть використання ресурсiв зале-жить вiд досконалосп та якостi прийнятого рь шення, вiд якостi функцiонування шформацш-ного поля та супроводжуеться витратою шфор-мацiйних ресурсiв виробничо! системи. В осно-вi управлiння, як правило, знаходиться рух шформаци: ïï пошук, збiр, органiзацiя, передача, збертання, обробка, перетворення та розпо-всюджування. 1нформацшне резервування реа-лiзуеться на кожнш стадiï ремонтного процесу одним або кшькома з наступних шляхiв:
— багатоварiантним опрацюванням рiшень та порiвнянням конкурентоспроможних варiан-тiв з цшлю подальшого вибору найбiльш рацю-нальних для конкретних умов ремонтних робгт;
— безпечним доступом та рацюнальним розподшом iнформацiйних ресурсiв;
— машпулящею та обробкою даних;
— розмщенням iнформацiï;
— вiдстежуванням та оцшкою стану системи в цшому та ïï окремих елеменпв.
Потужним засобом пiдвищення ефективнос-т управлiння виробничими процесами е авто-матизацiя виробництва з використанням обчис-лювальноï технiки. Найбiльш точним е визначення - «модель-алгоритм-програма». Автома-тичш та автоматизованi машини та обладнання працюють з iнформацiею краще, шж людина, оскшьки мають бшьш високу швидюсть сприй-няття i обробки шформаци, не втомлюються i не вщволшаються. ïх реакцiï на вщхилення вщ плану та програми стабiльнi, послщовш та аде-кватш, менше залежать вщ випадкових факто-рГв. З тих же причин автоматизоваш системи мають суттевi переваги i перед неавтоматизо-ваними системами. Призначення процешв ав-томатизацiï в штенсифшаци технологiй ремонтних робгт - в покращеннi використання шформаци та шших ресурсних резервiв системи,
шдвищенш рiвня безпеки, надiйностi, якостi i стабiльностi, створеннi умов для ув'язки задач управлшня процесами рiзних iерархiчних рiвнiв виробничо! системи в цшому.
Використовувати науковi методи роботи з шформащею дозволяе комп'ютерне моделю-вання з використанням спецiальних програм. Програма - це технiчна реалiзацiя алгоритму, яка забезпечуе можливють користування шфо-рмацiйною технологiею. Алгоритм е результатом чисельних кiлькiсних методiв оцшок пове-дiнки об'екту.
В останне десятирiччя успiшно розвиваеться науковий напрямок, пов'язаний з оцiнкою та прогнозуванням надiйностi системи будiвель-ного виробництва i ремонтних систем. Його можна роздiлити на три основнi частини:
1. Техшчна надiйнiсть засобiв виробництва та предмета пращ.
2. Оргашзацшно-технолопчна надшшсть виробничо! системи.
3. 1нформацшна надiйнiсть рiшень управ-лшня.
Перший напрямок використовують для рь шення задач методами, моделями та математи-чним апаратом класично! теорii надшносп, адаптовано! до специфiки будiвельноi техшки, матерiалiв та конструкцiй.
Другий i третiй напрямки потребують нових пiдходiв, якi враховують специфiку людино-машинних управляючих систем, реальна надшшсть та живучiсть яких значно вище оцiнок та прогнозiв, отриманих шляхом розрахунюв з використанням традицiйних методик.
Найбшьш очевидним та вивченим видом ре-зервування при управлiннi ресурсопотоками е структурне (складське, матерiальне) резерву-вання. Структурне резервування у виглядi запасу сировини та матерiалiв, парку будiвельних машин, елементiв складського господарства, транспорту та ш. використовуеться для забез-печення стабiльноi та надшно! роботи при ремонт мостiв та шляхопроводiв. Структурне резервування може бути застосовано в основному до елемента матерiальноi складово! ре-сурсопотокiв (наприклад, для складських запа-сiв будiвельних матерiалiв поширена методика розрахунку структурного резерву будiвельних матерiалiв або конструкцiй виконуеться методом кумулятивних кривих).
Важливою мiрою оцшки якостi резервування в теори надiйностi е трудовi та техшчш ре-зерви, незважаючи на те, що вони майже не мають можливостi структурного резервування, оскшьки люди та машини не повинш простою-
вати в очшуванш фронту робiт. Вiдомо, що трудовi резерви реалiзуються у формi реальних трудовитрат, якi в iдеалi повинш вщповщати нормативнiй (розрахунковiй) трудомiсткостi ремонтних процешв. В реальностi значення реальних трудовитрат можуть в декшька разiв вiдрiзнятися вiд нормативно! трудомюткосп робiт, - за рахунок перевиконання або недови-конання робiтниками норм виробггки. Часто величини реальних трудовитрат i витрат маши-но-годин в^^зняються вiд нормативно! трудо-мiсткостi робщ якi регулюються нарядами на виконання робгг. Моделювати процес з цшлю аналiзу та оцiнки варiантiв оргашзаци робiт можна шляхом змiни значень цих показникiв. Одним з напрямюв оптимiзацii процесу оргаш-зацii робгг е формування рiвно- або кратно-мiстких технологiчних модулiв трудовитрат i витрат машино-годин з цiллю включення !х в спецiалiзовану послiдовнiсть [8, 9]. З метою оргашзаци ршмчних потоюв з кратним ритмом об'ект роздшяеться на захватки та дшянки приблизно однаково! трудомiсткостi та маши-номiсткостi. Ресурсомiсткiсть робiт, як вико-нуються протягом однiеi робочо! змiни, е величиною змшною. Ефективнiсть використання ресурсiв залежить вщ досконалостi та якостi прийнятого ршення, вiд якостi функцiонування iнформацiйного поля (для оцшки якосп можуть бути застосоваш методи математично! статистики).
Висновки
Ремонта процеси представляють собою ве-лику складну вiдкриту систему, особливютю функцiонування яко! е тiсний взаемозв'язок, взаемодiя та взаемопроникнення технiчних, технолопчних та органiзацiйних елементiв, якi створюють синергетичну основу системи. При цьому забезпечуються таю системш якостi, як загальна цiль, структурний зв'язок та цшс-нiсть, взаемопроникненiсть алгоритмiв функщ-онування, iерархiчнiсть.
Потреби виробництва в ресурсах задоволь-няються шляхом оргашзаци ресурсопотоюв. Управлiння ресурсопотоками при ремонтних роботах здшснюеться шляхом управлiння резервами ресурсiв: часу, iнформацii, структур, фу-нкцiй, трудових, матерiальних та техшчних.
В подальшiй роботi на реальних прикладах ремонта моста та шляхопроводiв буде досл> джена ефективнють рiзних способiв органiзацii ресурсопотокiв за критерiями витрат матерiа-льних складових i часу.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Нейман, А. О. Системное управление ресурсопотоками строительных процессов [Текст] : монография / А. О. Нейман. - М.: Маршрут, 2006. - 240 с.
2. Краткая Российская энциклопедия [Текст]: в 3 т. т. 3. Р...Я // сост. Карев В. М. - М.: Большая Российская энциклопедия: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2003. - 1135 с.: ил. -С. 189.
3. Бусленко, Н. П. Моделирование сложных систем [Текст] / Н. П. Бусленко. - М.: Наука, 1978. - 400 с.
4. Владимирский, С. Р. Системотехника мостостроения: методология и практические приложения [Текст] / С. Р. Владимирський. - СПб.: Питер, 1994. - 286 с.
5. Гусаков, А. А. Системотехника строительства [Текст] / А. А, Гусаков. - 2-е узд. - М.: Строй-издат, 1993. - 386 с.
6. Иванов, М. И. Основы управления производством и автоматизированные системы управления транспортным строительством [Текст] : учеб. для вузов / М. И. Иванов, Б. А. Волков,
B. Н. Нагин. - М.: Транспорт, 1984. - 328 с.
7. Нейман, А. О. Информационные основы управления ресурсами железнодорожного строительства [Текст] /А. О. Непман // ВИНИТИ РАН. -2000. - № 12. - С. 2-10.
8. Луцкий, С. Я. Развитие и эффективность механизации транспортного строительства. [Текст] /
C. Я. Луцкий, И. С. Адяшев. - М.: Транспорт, 1988. - 247 с.
9. Ресурсосберегающий эффект строительного зонирования в практике переустройства железнодорожных станций [Текст] / А. О. Нейман и др. // ВИНИТИ РАН. - 1999. - № 8. - С. 21-27.
Надшшла до редколегп 09.04.2010. Прийнята до друку 16.04.2010.
