Методическое пособие 782

Существует много различных факторов, которые влияют на состояние индекса производительности труда. К таким факторам относятся технологии информационного моделирования [11, 12] и бережливого строительства [13, 15]. Рациональное и эффективное внедрение в строительную отрасль данных технологий позволит повысить производительность, что приведет к повышению уровня экономики в стране, именно поэтому анализ принципов их применения с целью повышения индекса производительности труда на данный момент является актуальной темой. Международная организация труда опубликовала данные в [9], которые свидетельствуют о том, что с 2005 по 2015 год показатель производительности труда почти на 30 % отставал от среднемирового (рис. 1). А в 2015-2016 годах Росстат оповестил об уменьшении падения от 2 до 0,3 %, что указано в [7].

Рис. 1. Индекс производительности труда по миру в 2005-2015 годах, % (данные ОЭСР, расчеты аналитического центра)

Для изменения сложившейся неблагоприятной ситуации правительством в марте 2018 г. был разработан и представлен национальный проект «Производительность труда и поддержка занятости». Основной целью проекта является повышение на 5 % в год производительности труда на предприятиях несырьевых отраслей. Национальный проект включает в себя 3 федеральных проекта, направленных на снижение административных ограничений и стимулирование применения передовых методов производства и управления, внедрение лучших практик бережливого производства на конкретных предприятиях, обучение и переобучение работников, модернизацию служб занятости населения. Корректное выполнение всех поставленных целей проекта позволит стране в ближайшие 10 лет выйти на новый уровень мировой экономики.

Целью данной работы является выявление необходимых принципов внедрения инновационных технологий в отрасль строительства для повышения индекса производительности труда в стране.

1. Состояние индекса производительности труда в строительстве. Одной из крупнейших отраслей экономики во всем мире является строительная отрасль. Производительность труда в строительстве за последние 20 лет заметно отстает от показателей других секторов экономики. В среднем индекс растет на 1 % в год практически во всех развитых странах, но в некоторых из них остается без изменений, притом, что данная отрасль является невероятно востребованной и необходимой для всех нас, т.к. обеспечивает зданиями и сооружениями, в которых мы живем и работаем, производим необходимые для благоприятной жизни ресурсы. Учитывая, что на возведение строительных объектов тратится около 10 триллионов долларов в год (это 13 % от мирового ВВП), а через 5 лет эта сумма увеличится приблизительно в 1,5 раза, и задействовано 7-8 % работающего населения во всем мире, можно сделать вывод, что данная отрасль нуждается в эффективном подходе к ее изменению и усовершенствованию, поскольку спрос на строительство только растет. Для

41

Научный журнал строительства и архитектуры

роста производительности труда требуется проведение цифровизации отрасли, внедрение и применение инновационных материалов и технологий, повышение уровня знаний, умений и квалификации рабочего персонала. В России индекс производительности труда строительной отрасли представляет собой скачкообразную динамику развития, после подъема в течение пары лет следует обязательный спад (табл.).

Приведенные факторы говорят о том, что нельзя считать развитие строительного производства динамичным. Судя по тенденции, отображенной на графике (рис. 2), совсем скоро отрасль может ожидать новый спад.

Рис. 2. График индекса производительности труда в России по отраслям

Если сравнить строительную отрасль с другими основными экономическими отраслями, то можно отметить, что ее развитие не такое стабильное как, например, добыча полезных ископаемых, и оно не испытывает такого резкого скачка как рыболовство (более 10% за год), но на сегодняшний день имеет положительную направленность в сторону роста показателя производительности труда. Чем выше будет данный показатель, тем больше возможностей и предложений для инвесторов сможет дать строительная отрасль. Это вызвало бы масштабное улучшение инфраструктуры страны и рост качества жизни людей, а отсутствие перемен ставит под сомнение способность отрасли к удовлетворению потребностей в жилье и наличии инфраструктуры.

42

2. Взаимодействие Lean и BIM-технологий. Сложившуюся ситуацию вполне реально наладить и разрешить. Для решения данной задачи, заключающейся в повышении производительности труда строительной отрасли, существует множество различных методов. Так, на данный момент времени во всем мире разработано множество инновационных технологий, без которых в течение ближайшей пары лет будет невозможно представить существование строительной отрасли. Чем больше появляется новых технологий, тем выше становятся требования к строительному производству, но при этом открывается все больше возможностей для более эффективного выполнения данного процесса [8]. Основные необходимые требования в строительстве заключаются в повышении качества готовой продукции, сокращении денежных затрат и сроков строительства. Принято считать, что можно удовлетворить лишь два основных требования одновременно (следствие Лермана) (рис. 3).

Рис. 3. Треугольник ограничений проекта

Однако существует система «Бережливое строительство», благодаря которой становится возможным строить качественно, быстро и недорого. Данная система была создана на основе подхода к производству компании Toyota, технология «Бережливое строительство» (Lean Construction) направлена на рациональное использование ресурсов и снижение малополезных действий, влияющих на ценность продукта, что приводит к сокращению срока жизненного цикла производственного процесса и уменьшению итоговой стоимости продукта. Также данная технология является особым способом управления и организации действий, предусматривающим полную оптимизацию каждого процесса с целью определения и устранения потерь и дальнейшего усовершенствования каждого этапа строительного производства. Стоит отметить, что в строительстве данная система основана на ряде различных подходов (инструментов), которые комбинированно используются для получения целостного подхода к процессу строительства. Все инвестиционно-строительные проекты являются по-своему уникальными, вследствие чего, переходя от одного проекта к другому, регулярно меняется состав участников, что приводит к усложнению процесса управления и снижению эффективности проекта. Наличие некорректной организационной

43

Научный журнал строительства и архитектуры

системы и малого процента использования инновационных методов управления ведет к росту потерь во время строительного процесса. Основной целью применения технологии Lean Construction является максимальное снижение или ликвидация потерь. Минимизировать с помощью данной технологии можно несколько видов потерь:

1)дефекты – ошибки в первоначальных действиях, лишний расход материалов;

2)перепроизводство – наличие излишков различных материалов;

3)несоблюдение сроков – нарушение временных параметров;

4)неправильное назначение – работа специалиста не по его назначению, расход впус-

тую навыков и знаний;

5)транспорт – работники, материалы и оборудование перемещаются без необходимости;

6)запасы – материалы, которые будут задействованы позже, требующие хранения из-

за чего часто портятся; 7) переработка – устранение дефектов.

Применение технологии «Бережливое строительство», которая позволяет управлять всеми этапами жизненного цикла строительного проекта, может снизить временные и денежные издержки проекта. Например, для получения положительного результата необходимо начать с анализа стройки в течение небольшого промежутка времени, чтобы оценить и рассчитать убытки. Далее требуется корректно организовать рабочие места на площадке и создать непрерывный бесперебойный поток рабочего процесса, учитывая возможные отклонения. Наличие правильной организационной системы помогает своевременно и методично реагировать на все возникающие отклонения в ходе строительства [4, 5, 14]. Бережливое строительство является не только неким набором различных инструментов, но и методикой, образом мышления, поэтому нужно, чтобы каждый участник данного процесса знал и применял основные принципы этой технологии, такие как:

1)понимание основных ценностей готового продукта, необходимых для потребителя;

2)осознание самых важных и необходимых действий, устранение лишнего;

3)соблюдение непрерывного потока логически взаимосвязанных действий (смена одного на другое);

4)готовый продукт должен соответствовать заявленному качеству и выполнять все требования;

5)потребность в регулярном совершенствовании применяемой технологии.

В настоящее время в России не наблюдается высокой частоты применения технологии «Бережливое строительство». На замедление темпов внедрения данной технологии влияет ряд факторов:

1)нехватка квалифицированных специалистов данной отрасли;

2)отсутствие стратегического долгосрочного плана по освоению данной системы в

строительных организациях;

3)необходимость регулярного совершенствования и поддержки в нужном состоянии методики организации работ;

4)страх провала, который на самом начальном этапе неизбежен из-за неопытности в работе с данной системой.

Стоит отметить, что большинство негативных последствий или убытков можно избежать, если обратить больше внимания на важнейший этап жизненного цикла

строительного объекта – проектирование. Одним из решающих факторов в получении преимуществ при использовании технологии «Бережливое строительство» является возможность проверки работоспособности, правильности и долговечности проекта еще на стадии проектирования. Для выполнения этой задачи существует подходящая инновационная технология информационного моделирования зданий и сооружений (Building

44

Information Modeling). Таким образом, появляется важная подкатегория – «Бережливое проектирование», которая представляет собой некий слаженный симбиоз Lean- и BIM- технологий (рис. 4).

Причины большинства потерь могут быть учтены и решены с помощью использования качественного и эффективного BIM-инструмента [10, 18] для выполнения проектных работ. Более того, когда инвестиционно-строительный проект выполняется с применением инновационного и доступного материально-технического оборудования, в котором содержатся модели, обладающие точными геометрическими и технологическими характеристиками объектов и материалов, минимизируется риск появления проблем на строительной площадке во время монтажа конструкций и систем. Применение технологий информационного моделирования помогают организовать рабочие процессы бережливого проектирования, позволяя многократно сократить объем ручного труда и времени, а также повысить качество и эффективность проектов. Основой для этого служит автоматизация и цифровизация рутинной работы, которая упрощает большинство ежедневных задач и снижает вероятность ошибок.

Рис. 4. Взаимодействие Lean и BIM-технологий

Повысить производительность труда на 20-40 % более чем реально при соблюдении описанных ранее мер, включающих в себя полномерное внедрение технологий бережливого строительства и информационного моделирования. Безусловно, данный процесс не может осуществиться мгновенно, и для этого требуется время и терпение. Заявленный государством прирост производительности на 5 % в год при благоприятном исполнении национального проекта «Производительность труда и поддержка занятости» можно будет достичь лишь к 2024 году. Рост будет происходить постепенно, к 2020 году он будет составлять около 2 %, а к 2023 достигнет почти максимального ожидаемого ранее значения. В итоге это позволит поднять индекс производительности строительной отрасли к 2024-2025 году приблизительно на 20 % по сравнению с его состоянием на сегодняшний день (рис. 5).

Рис. 5. Прогноз состояния индекса производительности труда в строительной отрасли

45

Научный журнал строительства и архитектуры

Но достичь такого роста можно лишь при выполнении определенных условий, заключающихся в перемене самого подхода к организации строительства, философии отрасли, в стимулировании спроса с учетом повышения требований к качеству и стоимости продукта, укрупнении участников строительного производства и повышении их заинтересованности в будущем, достижении прозрачности отрасли и упрощении доступа к инновациям [16, 19].

3. Факторы, влияющие на рост производительности труда. На уровень производительности труда в строительстве влияет множество различных причин, которые можно объединить в группу внутренних (по отношению к предприятию) факторов (рис. 6).

Данная группа состоит из: организационно-экономических факторов, основанных на организации строительного производства с использованием более совершенных и перспективных методов управления; социально-экономических факторов, в которых применяются стимулирующие формы организации трудовой деятельности, и привлекаются к работе в основном только высококвалифицированные специалисты; экономико-правовых факторов, связанных с корректной и прозрачной системой инвестирования и налогообложения; социально-психологических факторов, зависящих от стиля управления руководства, квалификации и прогрессивности сотрудников, трудовой дисциплины; нормирования труда, основанного на правильной организации и распределении времени и объема деятельности; материально-технических факторов, в которых применяются новейшие материалы, технологии, и осуществляется модернизация всех видов оборудования.

Рис. 6. Факторы, влияющие на рост производительности труда

На многие из перечисленных факторов может оказать значительное влияние использование технологии бережливого строительства, одним из инструментов или составляющей которой является технология информационного моделирования. С помощью этого применения в большой степени можно повлиять на организационно-экономические факторы (рис. 7), т.к. происходят изменения в самой организации строительства, меняется концепция.

Рис. 7. Алгоритм влияния технологий (Lean и BIM) на производительность труда

46

При грамотной интеграции этих перспективных технологий (Lean и BIM), влияющих на организационно-экономические факторы, не требуется крупных капиталовложений, зато благодаря этому возможно значительно повысить показатель производительности труда всей строительной отрасли [17, 20]. Разумеется, BIM-технологии являются дополняющими и связующими технологии бережливого строительства, т.к. они отвечают за разные составляющие информации и познаний и в некотором смысле образуют синтез необходимых технологий для прогрессивного и эффективного развития строительства. Совместная реализация и внедрение Lean+BIM в строительное производство позволит, благодаря своим основным преимуществам, оказать влияние в положительном направлении на изменения и оптимизировать организационно-экономические факторы, которые в свою очередь смогут воздействовать на повышение индекса производительности труда. Например, если рассматривать производительность труда в натуральном выражении, то определить ее можно двумя способами:

как соотношение объема готовой строительной продукции к количеству затрат времени:

Организационно-экономические факторы (ОЭФ) являются основным методом совершенствования организации управления строительным производством. Эти факторы напрямую влияют на производительность труда (эффективность выражается в процентах): чем выше степень эффективности организационно-экономических факторов, тем больше показатель производительности.

Технологии Lean construction и BIM являются важными инструментами, влияющими на организационно-экономические факторы, а значит и на производительность труда. Чем больше процент внедрения Lean+BIM, тем выше эффективность ОЭФ. Данные технологии образуют некий тандем, позволяющий сократить количество затраченного времени и число работников при выполнении инвестиционно-строительных проектов, что позволяет повысить производительность. Достигается это с помощью изменения философии организации строительства, масштабной цифровизации большинства процессов на всех этапах жизненного цикла объекта [4-6], упрощения многих рутинных строительных задач и ликвидации большего процента потерь во время выполнения работ.

47

Научный журнал строительства и архитектуры

4. Оптимизационная задача повышения производительности труда. Для полноценной реализации BIM-технологий в строительстве необходимо не только создать информационную модель объекта как проектного решения, но и построить информационную модель его возведения. Первым этапом решения этой задачи является построение модели процесса производства работ. Такой моделью является календарный план строительства объекта. Решению этой задачи посвящено много работ отечественных и зарубежных ученых. На наш взгляд одним из перспективных решений является модель, основанная на коэффициентах совмещения работ, описанная в [1, 2]. Однако для эффективного управления производством одной модели недостаточно. Совместно с этой моделью необходимо использовать алгоритмы, позволяющие обеспечить соответствие получаемого плана производства работ предъявляемым к нему требованиям, например, равномерную загрузку всех имеющихся ресурсов, что, в свою очередь, приведет к повышению производительности труда и уменьшению продолжительности строительства.

Формулами (1) и (2) определены условия для роста производительности труда. Предположим, что имеется некий график производства работ, в соответствии с которым сформирован график движения рабочих кадров по объекту (рис. 8).

Рис. 8. График движения рабочих кадров по объекту

Проведем на нем горизонтальную линию, соответствующую численности бригады (NB), силами которой предполагается эти работы выполнить. На графике имеются участки, где линия занятого числа рабочих проходит ниже уровня численности бригады (ab и cd), а также участки, на которых эта линия проходит выше (bc и de). На таких участках области, ограниченные линией графика ресурсов и линией численности бригады, показывают, объемы работ, которые могли бы быть выполнены бригадой, но не выполняется по причине плохого качества плана работ. Назовем эти объемы негативными объемами работ. Таким образом, чем меньше негативные объемы работ, тем выше качество плана работ.

Легко доказывается, что при этом:

1)минимизируется общее количество рабочих, занятых при выполнении суммарного объема работ;

2)минимизируется время выполнения этих работ при заданном количестве рабочих.

Таким образом, в соответствии с формулами (1), (2) достигается максимальная производительность труда. Можно определить, что календарный план, обеспечивающий максимальную производительность труда, имеет наивысшее качество. Полагая априори это качество Q максимальным при нулевом негативном объеме работ, формализуем его следующим образом:

где M – общий объем планируемых строительных работ; Λ – суммарный негативный объем работ, который может быть определен по формуле:

48

где ttot – общее время выполнения строительного процесса, nB – численность бригады, n(t) – функция зависимости общего числа занятых рабочих от времени (графиком этой функции является линия ресурсного графика), dt – знак дифференциала, t – время.

Как следует из формул (7), (8), в определении качества календарного плана эта функция является единственным неконстантным элементом, все остальные полностью определяются коэффициентами совмещения сетевой модели, которые в контексте рассматриваемой задаче считаются постоянными. В [1, 2] было показано, что n(t) полностью определяется двумя векторами:

1)N, вектор размерности p, равной числу участков работ, каждый компонент которого равен числу рабочих, занятых на соответствующем участке работы;

2)R, вектор, размерность которого (q, q ≥ p) равна количеству участков работ, имеющих резервы по времени, каждый компонент которого определяет величину сдвига по резерву для соответствующего участка работы.

Отметим, что размерность q вектора R и диапазон возможных значений для его компонент при постоянных коэффициентах совмещения сетевой модели являются функцией от вектора N, т.к. величины резервов по времени зависят от продолжительностей выполнения соответствующих участков работ, которые, в свою очередь, зависят от числа занятых на них рабочих.

Таким образом, из (7), (8) следует, что Λ и Q также являются функциями от N и R:

При этом специфика планирования и выполнения строительного процесса определяет, что компонентами обоих векторов являются целочисленные величины (число работников для N и сдвиг по времени в днях для Q).

Таким образом, имеем:

Цель получения максимально производительности труда в сочетании с соотношением (10) определяет классическую оптимизационную задачу. При этом область определения целевой функции этой задачи может быть достаточно большой. Для эффективного решения таких задач в [1, 2] был предложен метод стохастического градиентного спуска с локальной аппроксимацией областей разрыва функции сглаживающими патчами, а в [3] – эвристический метод, основанный на использовании генетических алгоритмов.

Выводы. Таким образом, полученные нами результаты анализа подтвердили, что при грамотном и эффективном применении инновационных технологий бережливого строительства и информационного моделирования можно достичь повышения процента эффективности организационно-экономических факторов, а, следовательно, и роста показателя производительности труда строительной отрасли, что является немаловажной задачей в сфере развития экономики России.

На сегодняшний день существует большое количество инновационных методик управления и реализации различных проектов, которые активно и стремительно развиваются по отношению ко многим отраслям производства, в том числе и в строительной отрасли. Строительство имеет определенные особенности, которые замедляют и усложняют процесс интеграции новейших методов и технологий в сравнении с традиционным производством.

Для полноценного внедрения технологии «Бережливое строительство» необходимо участие крупных строительных организаций, переподготовка кадров, дополнительная

49

Научный журнал строительства и архитектуры

адаптация к положению и условиям нашей страны. Эта технология должна стать новой производственной философией, изменения должны коснуться каждого этапа жизненного цикла строительного объекта, а нести эти изменения и требовать их от других должны руководители строительных организаций. Самое трудное в данном процессе это радикально и кардинально изменить методы работы, важно понимать, что это не мгновенный процесс, а долгий путь на основе обучения, попыток, анализа и постоянного совершенствования, который приведет к снижению затрат и ликвидации потерь, что является важнейшей реальной перспективой развития строительства и повышения производительности труда отрасли.

Библиографический список

1.Емельянов, Д. И. Моделирование расписаний строительно-монтажных работ на основе агрегированных матрично-сетевых моделей / Д. И. Емельянов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Воронеж, 2003. – 159 с.

2.Мищенко, В. Я. Теоретические основы организации эксплуатации и воспроизводства объектов недвижимости / В. Я. Мищенко // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. – Воронеж, 2006.

3.Мищенко, В. Я. Обоснование целесообразности использования генетических алгоритмов при

оптимизации распределения ресурсов в календарном планировании строительства / В. Я. Мищенко, Д. И. Емельянов, А. А. Тихоненко // Промышленное и гражданское строительство. – 2013. – № 10. – С. 69-71.

4.Понявина, Н. А. Программные продукты в сфере обследования / Н. А. Понявина, С. Р. Кириллов, Р. Г. Киракосян // Научный вестник Воронежского ГАСУ серия «Управление строительством и недвижимостью». –2016. – №1 (2). – С.187-191.

5.Понявина, Н. А. Анализ методов управления недвижимостью в России и за рубежом / Н. А.

Понявина, Е.А. Чеснокова, В. И. Захарова // Сборник научных трудов по итогам III международной научнопрактической конференции. Вопросы современной экономики и менеджмента: свежий взгляд и новые решения. – 2016. – С.23-26.

6. Понявина, Н. А. Методика рационального распределения исполнителей при выполнении комплекса работ по воспроизводству объектов недвижимости с учетом изменения уровня трудовых потенциалов бригад / Н. А. Понявина, Д. И. Емельянов, Е. А. Чеснокова // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2017. – №3 (72). – С. 59-67.

7.Производительность труда по данным Росстат [Электронный ресурс] // URL: https://rosinfostat.ru/proizvoditelnost-truda.

8.Решения по итогам заседания президиума Совета при Президенте Российской Федерации по

модернизации экономики и инновационному развитию России об инновационном развитии в сфере строительства (Протокол заседания Президиума Совета от 4 марта 2014 г. № 2). – [Электронный ресурс.] // URL: http://government.ru/department/275/events.

9.Социальный бюллетень. Производительность труда в Российской Федерации [Электронный ресурс] // URL: https://ac.gov.ru/files/publication/a/13612.pdf.

10.СП 333.1325800.2017. Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования

информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла. М.: Минстрой России, 2017. 40 с.

11.Талапов, В. В. Основы BIM: Введение в информационное моделирование зданий. М.: ДМК Пресс,

2011. 392 с.

12.Чеснокова, Е. А. Применение BIM-технологий в современном строительстве / Е. А. Чеснокова, В. В. Хохлова, Е. В. Чунтонова, Е. Ж. Берет // Строительство и недвижимость. – 2018. – № 1-1 (2). – С. 47-54.

13.Cain Clive, T. Profitable Partnering for Lean Construction. – Oxford: John Wiley & Sons. – 2008. – 256 p.

14.Fewings, P. Construction Project Management: An Integrated Approach / Edited by Peter Fewings. – New

York: Routledge. – 2013. – 624 p.

15.Forbes Lincoln, H. Modern Construction: Lean Project Delivery and Integrated Practices. – CRC Press. – 2010. – 524 p.

16.Crawley, E. Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach. New York: Springer, 2007. - P. 67-

68.

17.Crawley, E. and all. The CDIO Syllabus v 2.0. An Update Statement of Goals for Engineering Education:

dig. of. art. Proceeding of the 7th International CDIO Conference. Technical University of Denmark. Copenhagen. June, 20-23. 2011. 1136 p.

50