CC BY
237
УДК 500:508.217
РАЗРАБОТКА ГРАФИКОВ ДВИЖЕНИЯ БРИГАД ПО ОБЪЕКТАМ СТРОИТЕЛЬСТВА
В.И. Алферов, С.А. Баркалов, Г.Д. Юшин
Рассматривается задача формирования графика движения бригад по объектам строительства в контексте представления расписания объектов во времени или модели производственного процесса расстановки бригад по объектам и во времени
Ключевые слова: бригада, график, перемещение, оптимальность
При разработке методики формирования оптимальных планов работы строительных бригад примем подход, базирующийся на следующих основных положениях и определениях: методика предназначена для использования в строительных организациях, выполняющих работы на значительном количестве разнотипных объектов с развитой объектной специализацией монтажных участков и охватывает квартальное и месячное планирование; как показали выполненные исследования и практика организации производства работ в условиях большого количества объектов с небольшими объемами работ, планирование равномерной и ритмичной загрузки бригад возможно только на основе устойчивых графиков движения бригад (ГДБ) по объектам, сбалансированных с процессом поступления материальных ресурсов на объект и подготовленностью фронта работ. Решить эту задачу с достаточной точностью и достоверностью можно только в пределах текущего квартала. Это обусловлено тем, что получить достоверную исходную информацию для разработки ГДБ можно только на ближайший период, не превосходящий [1] квартал. Кроме того, достоверность их снижается с увеличением периодов планирования, поэтому составление годовых ГДБ, при современном уровне организации строительного производства пока нецелесообразно; в силу вероятностного характера строительного производства календарные планы работ в процессе их реализации испытывают дестабилизирующее воздействие различных факторов, которые находят свое выражение на изменении производительности труда в бригаде и сроках подготовленности фронта работ. Поэтому в методике выработка на одного рабочего определяется с учетом действия организационно-технологических факторов, а сроки предоставления фронта работ определяются в процессе корректировки квартальных планов в строительной организации с учетом хода строительства на объектах и сложившейся к моменту
Алферов Виктор Иванович - ВГАСУ, канд. техн.
наук, профессор, тел. (4732) 76-40-07
Баркалов Сергей Алексеевич - ВГАСУ, д-р техн.
наук, профессор, тел. (4732) 76-40-07
Юшин Геннадий Дмитриевич - ВГАСУ, канд. техн.
наук, доцент, тел. (4732) 76-40-07
планирования производственной ситуации; основными элементами при составлении плана являются объекты (работы) и бригады. Бригаду будем рассматривать как стабильную неделимую единицу, наделенную комплектом машин и механизмов и имеющую определенную производственную мощность и специализацию. Работа представляет собой комплекс специализированных частных процессов, который поручается бригаде определенной специализации; ГДБ - это расписание объектов производственной программы СО, на которых последовательно будет работать бригада с максимальным использование своей производственной мощности. Под производственной мощностью (производственными возможностями) строительной бригады понимается максимально возможный объем СМР по сметной стоимости или в натуральном измерении, который способна выполнить бригада в течение квартала (месяца) наличным составом рабочих, машин и механизмов при соответствующей технологической последовательности, структуре выполняемых работ на объектах, заданных темпах роста производительности труда рабочих бригады за счет использования внутрипроизводственных резервов и внедрения мероприятий по новой технике, механизации работ, технологии и организации труда в бригаде; ГДБ - это расписание объектов во времени или это модель производственного процесса расстановки бригад по объектам и во времени. Условимся под оптимальной моделью производственного процесса понимать такую организационнотехнологическую модель, которая формирует и увязывает в пространстве и во времени все специализированные частные процессы и объекты, соблюдая ряд ограничений и удовлетворяя принятому критерию оптимальности. Под оптимизацией здесь понимается последовательное улучшение плана для достижения наиболее выгодных результатов в конкретных условиях и доведение расчетных параметров до заданных показателей по времени и ресурсам.
Выполненные авторами исследования, показали, что залогом высокоэффективного функционирования строительных бригад является: комплектование их оптимальным численным, квалификационным и профессиональным составом; повышение уровня организации строительного производства, сокращение потерь рабочего времени;
увязка работы бригад в единый технологический цикл; обеспечение рациональным инструментом и приспособлениями (нормокомплектом); выдача бригаде четкого задания с учетом ее специализации и территориальной принадлежности; повышения уровня индустриализации и заводской готовности материально-технических ресурсов.
Совокупность этих мероприятий можно учесть при составлении и оптимизации ГДБ. Для этого авторами разработана методика его формирования ГДБ по объектам являющаяся основным документом плана ее работы. По ГДБ устанавливается каждой бригаде план-задание на квартал (месяц) с указанием планируемых ТЭП и расчетом плановой себестоимости подлежащих выполнению работ. Они же являются основой для комплектования бригад ресурсами. Кроме того, ГДБ способствует снижению трудоемкости работы, появляется возможность целенаправленного планирования мероприятий по организации труда в бригадах соответственно календарному плану деятельности строительной организации. Таким образом, решаются важные задачи повышения эффективности СП -выполнение заданий в установленные сроки с минимальными трудовыми затратами на производство строительной продукции, т.е. рационального использования [2] трудовых ресурсов строительного подразделения на основе оптимизации ГДБ по объектам.
Организационно-технологическая постановка задачи по формированию и расчеты ГДБ заключаются в следующем. Строительно-монтажному участку запланирован определенный объем работ на закрепленных за ним объектах. Общая трудоемкость работ соответствует трудовым ресурсам участка. В определенные промежутки времени поступают объекты с законченными предшествующими работами, на которых необходимо произвести последующие работы. Эти работы на каждом объекте должны выполняться без перерывов. Если последний неизбежен, то работы до перерыва и после него рассматриваются как работы на самостоятельных объектах. Для объектов, переходящих из предыдущего периода планирования ранним, началом считается начало планового периода.
Исходя из этих условий требуется распределить трудовые ресурсы участка по объектам таким образом, чтобы комплекс работ выполнялся в установленные календарным планом сроки с максимальным использованием их производственных возможностей, для чего нужно определить продолжительность выполнения работ на каждом объекте и обосновать критерий оптимальности распределения бригад по объектам.
Продолжительность выполнения работ на объекте зависит от характеристики объекта (объем и трудоемкость, его местонахождение), а также от характеристики строительной бригады, которая может работать на данном объекте. Значит, с наибольшей достоверностью ее можно определить на базе нормативов, разработанных для условий работы конкретной специализированной бригады. Она
определяется исходя из объема работ, выработки на одного рабочего и принятого количественного и квалифицированного составов определенной бригады по формуле
V
^ = В-; * »Р-; ’ (1)
^ - продолжительность выполнения работ _]-ой бригадой на 1-ом объекте;
V! = Х171 - объем работ на 1-ом объекте, который поручается бригаде согласно договору;
- выработка на одного рабочего в ]-ой бригаде на 1-ом объекте, р.;
Нр-1 = х Кь = Х6- - расчетный численный
состав бригады, чел.
Поскольку в действительности численный состав бригад может меняться, вводим поправочный коэффициент выхода рабочих (Кв), учитывающий отпуска с разрешения администрации и по болезни.
При определении выработки на одного рабочего Б^ на каком-либо объекте, необходимо использовать полученные зависимости ее от организационно-технологических факторов. Для облегчения расчета была построена номограмма. При построении номограммы было принято: что специализация бригады - Х2 = 100% и коэффициент использования рабочего времени - Х11 = 0, 94. Это решение диктуется следующим.
1. При распределении объектов между бригадами следует стремиться к тому, чтобы в план работы бригады были включены по возможности однородные объекты. Руководствуясь этим, все объекты перед началом составления ГДБ, рекомендуется разделять на следующие однородные группы: объекты жилищно-гражданского назначения; объекты культурно-бытового назначения; объекты промышленного назначения; реконструкция и капитальный ремонт объектов; объекты сельскохозяйственного назначения (кроме 1-ой группы).
2. Часть потерь рабочего времени и непроизводительных затрат (около 6%) не может быть сокращена за счет оптимизации планов работы бригад.
Итак, для определения продолжительности выполнения работ имеем все данные. Переходим к обоснованию критерия оптимальности.
Как показывает анализ, среди показателей оценки (критерия оптимальности) календарного плана любого строительного подразделения нет какого-либо одного показателя, с помощью которого можно было бы дать исчерпывающую оценку эффективности полученного расписания производства работ. Отметим, что в конкретных условиях приоритет того или иного критерия оптимальности в сравнении с другими неизбежен, однако ни один из них не может быть заведомо признан решающим. Попытки свести всю совокупность используемых показателей оценки календарного плана к некоторому обобщающему критерию [3] также не дали желаемых результатов.
В связи с этим в данной работе принят подход, предусматривающий выбор из рассматриваемого множества показателей одного доминирующего в качестве критерия оптимальности. При этом остальные показатели являются расчетными.
Исходя из анализа особенностей организации и планирования работы бригад в условиях специализированного производства первостепенную важность приобретают следующие временные показатели, непосредственно характеризующие как качество использования ресурсов во времени, так и степень достижения поставленных целей: общее время завершения работ _|-ой бригадой на совокупности объектов планового периода (К1); суммарная величина времени запаздываний расчетных сроков окончания работ на объектах относительно заданных генподрядчиком (К2); продолжительность простоев бригад в ожидании фронта работ (К3); количество переходов бригады с объекта на объект (К4); продолжительность простоя фронта работ в ожидании бригад (К5); выработка на одного рабочего в специализированной бригаде (К5).
При выборе варианта плана работы бригад на объектах предпочтительным считается тот, который имеет минимальное значение оптимизируемого показателя.
Кончено, рассматриваемый перечень показателей оценки эффективности плана не претендует на исчерпывающую полноту, поскольку в реальных условиях может возникнуть потребность в оптимизации плана по другим критериям. Однако следует подчеркнуть, что в пользу той или иной степени перечисленных критериев оптимальности при расчете и составлении ГДБ по объектам свидетельствуют следующие положения: появляются значительные мощности для выполнения дополнительного объема СМР; появляется возможность выполнить меньшими силами плановое задание; соответствуют глобальному критерию в строительстве -максимальному вводу и сдаче в срок заказчику готовой строительной продукции; не расходятся с частным критерием оптимальной работы СО - минимум себестоимости или же максимум прибыли, поскольку экономические показатели: объем работ и продолжительность его выполнения, производительность труда, себестоимость работ и прибыль -взаимосвязаны; отражают общую цель, однозначно определяются и учитывают наибольшее количество организационно-технологических факторов решаемой задачи.
Наиболее полно охватывает все перечисленные положения критерий - максимум выработки на каждом объекте (К6). Поэтому он выбран в качестве доминирующего.
N
в = 1 в,, (2)
1=1
2^ - параметр назначения.
Таким образом, принятый критерий измеряет подлинную эффективность строительного производства, имеет количественное выражение, учитывает все существенные стороны функционирования
строительного подразделения, имеет физический смысл, может быть определен достаточно точно без больших затрат, средств и времени и имеет смысловую интерпретацию. Кроме того, отметим, что решение задачи по выбранному критерию создает определенный социальный эффект. Появляется ощущение стабильности работы, уверенности в правильном ее планировании и оптимальности принимаемых руководством решений, что особенно важно в условиях рынка, где все заинтересованы в выполнении максимального объема в кратчайшие сроки, т.е. с наибольшей отдачей (максимальной выработкой).
Для составления ГДБ, оптимизированного по выбранному критерию, должны быть известны следующие данные: список объектов, на которых в плановом периоде будут выполняться работы строительным участком (в том числе переходящих и вновь начинаемых); объем работ на каждом объекте; выработка на одного рабочего (в зависимости от организационно-технологических факторов) в каждой бригаде и на каждом объекте, определяемая по формуле 2; раннее начало работ и позднее их окончание на каждом объекте.
Раннее начало и позднее окончание работ по каждому объекту устанавливается по календарному плану строительства объектов. Разницу в продолжительности выполнения работ по договору и определенную по формуле 1 можно считать резервом времени, который был предусмотрен (хотя без каких-либо строгих обоснований) для данной организации. Исходя из наличия такого резерва по каждому объекту, раннее начало производства СМР можно сдвигать вправо на величину математического ожидания опозданий в предоставлении фронта работ.
В результате решения поставленной задачи, формирование и расчет ГБД по объектам в производственных условиях должны быть найдены даты прихода и ухода каждой бригады на определенный объект, продолжительность ее работы на каждом объекте и объем работ, который она должна выполнить.
В процессе составления ГДБ необходимо зафиксировать простои бригад в ожидании фронта работ (К3) и простои фронта работ в ожидании бригад (К5), а также К1, К2, К4 с целью обоснования качества полученного графика движения специализированных бригад по объектам строительства.
Математическая постановка задачи по составлению графиков движения бригад по объектам строительства. Задано множество объектов N = {ЭД}; 1 е I = {1 = 1, 2, 3, ..., п}, на которых в плановом периоде {Тн, Т0} необходимо выполнить работы
0 = {Уъ У2; Уз; ..., Уп} бригадам Р = {| ) е I = { = 1, 2, 3, ..., т}.
В течение планового периода в дискретные моменты времени поступают законченные объекты (предыдущие работы), имеющие порядковый номер | образуя совокупность чисел {^}. Каждый объект
характеризуется моментом поступления Ъ и т параметрами: Іірн; ї”°; Хі7-1; Я1; ti-j; Х5-1; Х3-1, т.е. его
можно рассматривать как (т + 1) - мерный вектор вида:
N1 = N (Х17-1; Х5-1; Х3-1; Ърн ; ЦПО; ііі-і) . (3)
Параметры: Х17-1; Х5-1; Х3-1; Ъ™; ЪПО; ^; tl-j представляют собой строительно-технологическую
^ + Рн . +п°
характеристику объекта, где іісг; 1—сг - соответственно раннее начало и позднее окончание работ по совмещенному графику производства;
Я1 - территориальная привязка объекта или принадлежность его определенному специализированному участку;
Х17-1; Х5-1; Х3-1 - определяются по формулам и задаются в исходных данных в виде таблиц. Значения их не зависят от моментов поступления объектов.
Закон образования гр-‘сг и ґ™сг задается в виде матриц О и Ь™Л, которые получаются в ре-
= 1;
зультате обработки данных договоров субподряда, совмещенных графиков производства работ и анализа хода работ в строительной организации.
На каждом специализированном участке имеется I специализированных бригад. Каждая бригада и ее производственные возможности характеризуются численностью рабочих {Х6-|}, технической оснащенностью рабочих {Х10-|} и производительностью труда {Б| на каждом объекте. Выработка задается в виде матрицы ||5;-; ||.
Требуется для каждой специализированной бригады множества Р найти множество выполняемых ею работ в виде последовательности:
I = {^1; ^2; У3; ..., Уц} , (4)
т.е. составить ГДБ по объектам строительства W = {Х1; Х2; ..., Х|} и определить фактические сроки начала } и окончания } выполнения на них
работ при максимизации целевой функции, где:
- работа, выполняемая бригадой | и занимающая в последовательности ц- ое место;
ц - число объектов, на которых выполняет работы _|-ая бригада из множества N.
При оптимизации ГДБ по объектам должны соблюдаться основные технологические, временные, организационные условия и ограничения задачи. Для этого введем неизвестные:
2,.-; ={0.; ( = 1;2;3;...,п; ; = 1;2;3;...,т),
полагая при этом, что если на объекте 1 бригадой | работы не производятся, то 21-| = 0, а если производятся, то 21-| = 1.
Основные условия и ограничения задачи заключаются в следующем:
1. Условия выполнения работ в установленные сроки:
2-| = 0;
(5)
(6)
Условие (5) означает недоступность производства работ в период, предшествующий раннему началу, и в период, следующий за поздним окончанием работ.
Условие (6) означает, что продолжительность работ на 1-ом объекте не может превышать интервал времени между поздним окончанием и ранним началом работ.
2. Условие непрерывности производства работ на объектах записываем в виде:
N Т° I \
ЕЕ ^ = ( - Тн )* ). (7)
,=1 Т=Т н
Это условие означает, что бригады не должны иметь внутрипроизводственных простоев в течение всего времени планового периода.
1 ;і+і;
Г. <ф, (8)
= С; + ф, (9)
где: ф- продолжительность переезда бригады с объекта на объект;
грн.; г п°.
і - і ’ і-1
соответственно плановый срок бригадой) на
начала и окончания работ объекте 1.
Условие (8) указывает на то, что при переходе бригады с объекта на объект на стадии планирования допускается перерыв, равный продолжительности переезда бригады ф.
Условие (9) показывает момент готовности бригады к выполнению комплекса строительных работ на очередном объекте.
4. Условие готовности фронта работ записываем в следующем виде:
; <•,*,} (10)
г™. >тах
где ? . - время освобождения _|-ой бригады с пре-
дыдущего (1-1) -го объекта; ?- время готовности
фронта работ 1-го объекта, куда должна перейти |-ая бригада.
Запись (10) означает, что бригада может начать работу на другом объекте лишь после полного завершения работ на предыдущем объекте и готовности фронта работ на новом объекте.
5. Суммарное отклонение окончания работ на объектах от сроков календарного плана должно быть минимально:
Е(тах{о,.}-Ссг)= К2; К2 ^0. (11)
¡е1
6. Условие выполнения всех запланированных работ на каждом объекте:
т з х-;
ЕЕ2-; = Е х 17-,. (12)
0 ;=1
7. Условие полной загрузки каждой бригады в любой промежуток времени:
Е2= ИВ,-; * Х6-; * tl_J . (I3)
,=1 ¡е1
8. Простой всех бригад должен быть равен: ЕЕ(; - С;; )= К3; К3 ^ 0. (14)
,е1]еЗ
Кроме приведенных основных условий и ограничений в ходе решения задачи могут накладываться дополнительные ограничения на район дислокации бригады, важность выполняемых бригадой работ.
Наличие ограничений на сроки выполнения работ и на район базирования бригад позволяет несколько снизить размерность задачи. Однако значительное число ограничений не позволяет воспользоваться точными математическими методами,
разработанными в рамках теорий расписаний и массового обслуживания.
Литература
1. Ашимов А.А., Бурков В.Н., Джапаров Б.А., Кондратьев В.В. Согласованное управление активными производственными системами. - М.: Наука, 1986.
2. Баркалов С.А., Бурков В.Н., Курочка П.Н., Образцов Н.Н. Задачи управления материально-техническим снабжением в рыночной экономике. М.: ИПУ РАН, 2000. - 58 с.
3. Бурков В.Н., Буркова И.В. Задачи дихотомической оптимизации. - М.: Радио и связь. -2003. - 156 с.
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
DEVELOPMENT OF TRAIN DIAGRAMS OF BRIGADES ON OBJECTS
OF CONSTRUCTION
V.I. Alferov, S.A. Barkalov, G.D. Ushin
The problem of formation of the train diagram of brigades in objects of construction in a context of representation of the schedule of objects in time or model of production of arrangement of brigades on objects and in time is considered
Key words: brigade, the schedule, moving, optimality
