1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ МАШИН

1.1. Организационно-технологическая надёжность строительства. Её роль в повышении качества производства работ

В 80–е годы прошлого века теория и практика решения задач, связанных с оценкой ОТН строительства получила значительное развитие в трудах многих ученых и практических работников, в десятках кандидатских и ряде докторских диссертаций [78–84, 284, 295, 296].

Созданием теории имитационного моделирования в строительстве был завершен переход от вероятностно-статистических методов [189, 190, 229. 341], приемлемых для моделирования сравнительно простых систем (конструкций зданий и сооружений, их функционирование) к вероятностно-имитационным методам, позволяющим моделировать любые по сложности строительные системы (организационно- управленческие, экономические, включающие человека, как звено системы) и реализующим функционально-системный подход, положенный в основу системотехники строительства. Системотехника – это научно-техническая дисциплина, изучающая вопросы проектирования и функционирования больших систем [6–8, 32, 61, 63, 295, 296, 359]. При решении этих вопросов в системотехнике используются методы общей теории систем, системный подход и системный анализ.

Качество строительства определяется качеством проектно-сметной документации, качеством конструкций и материалов, из которых возводятся объекты, качеством строительно-монтажных работ, надежностью, долговечностью и эксплуатационными свойствами сооружений [191]. Важная роль в повышении качества строительной продукции принадлежит контролю качества строительно-монтажных работ, а также входному, операционному и приемочному контролю.

Надежность строительной продукции на всех стадиях ее создания зависит от решения, принятого в проекте, и от его исполнения, то есть от организационного обеспечения выполнения и собственно исполне-

ния [178, 201, 206–208, 221, 227, 261, 262, 264, 265, 285]. Чтобы подчеркнуть данную связь и отличие от технической или иной надежности используется термин организационно-технологической надежности. Повышение организационно-технологической надежности строительства способствует достижению основного результата производственного прогресса – получению продукции с заданными показателями качества, при возведении объектов в установленные сроки.

13

1.2. Критерии оценки организационно-технологической надежности. Методики их определения

В качестве критерия оптимизации при возведении крупных промышленных объектов А.А. Гусаковым в [81] предложен минимум затрат ресурсов

где Aj – единовременные затраты, связанные с перебазированием j-го ресурса;

Bj – стоимость использования j-го ресурса в единицу времени; tjs – длительность работы s-й бригады на объекте;

kj – количество бригад j-го ресурса;

m – количество специализированных типов ресурсов.

Из формулы 1.1 видно, что затраты на ресурсы выражаются через время пребывания ресурса на объекте, а эта величина является стохастической. Выполнение директивного плана задается с каким-то уровнем надежности, который принимается в качестве ограничивающего условия, определяющего вероятность выполнения плана в заданный срок

где t(x,r) – срок окончания строительства при плане (x,r); tд – директивный срок;

x – вектор маршрутов в системе управленческих решений;

r– вектор ресурсов;

α– заданный уровень надежности;

Оптимальный план в [78] устанавливает свободный порядок включения в поток участков и передачу маршрута в систему управленческих решений

где rj – количество j-го ресурса (типа мощностей);

xj – момент прибытия j-го ресурса в составе rj бригад на объект.

Е.М. Кудрявцевым предложено осуществлять проектирование и формирование систем машин с исходной информацией в вероятностной форме, оценку среднего ожидаемого эффекта в соответствии с теорией статистических решений следует давать по недостаточно объективному критерию – математическому ожиданию [145– 147].

Е.М. Кудрявцевым для комплексов машин с исходной информацией в неопределенной форме оценка ожидаемого эффекта проводится в соответствии с теорией игр и статистических решений по целому комплексу специальных критериев оптимизации: критерий минимальных

14

потерь, критерий минимального риска, критерий обобщенного минимакса, критерий недостаточного обоснования. Каждый из рекомендуемых критериев дает наилучший результат в определенном отношении.

Критерий минимальных затрат (критерий Вальда). Согласно этому кри-

терию выбирается решение, которое является лучшим при самом неблагоприятном стечении обстоятельств

где Wij – затраты при i-м решении и j-м состоянии среды; i – номер решения (i = 1 .. m);

m– количество допустимых решений;

j– состояние среды (j = 1 .. n);

n– количество состояний среды.

Критерий минимальных затрат является наиболее осторожным, консервативным и страхует от неблагоприятных последствий при самых неблагоприятных случайных исходных данных.

Критерий минимального риска (критерии Сэвиджа). Согласно этому кри-

терию выбирается тот вариант сочетания параметров системы машин, для которого наибольший риск меньше, чем наибольший риск для любого другого варианта. При выборе решения по этому критерию сравнивается матрица функции полезности с матрицей сожалений

где Rij – величина риска при использовании совокупности параметров i и совокупности исходных данных j.

При пессимистическом критерии Вальда имеем минимальное значение максимального сожаления принятия i-го решения в j-м состоянии с помощью матрицы D выбирается решение

Критерий минимального риска не допускает чрезмерно высоких потерь (отклонений), к которым могут привести ошибочные решения, хотя у него имеются некоторые преимущества перед критерием минимальных затрат, он также является достаточно осторожным.

Критерий обобщенного минимакса (критерий Гурвица). Согласно этому критерию находится взвешенная комбинация наилучшего и наихудшего сочетания случайных величин с помощью коэффициента оптимизма (пессимизма) α, при котором критерий Гурвица достигает минимума

где α – коэффициент оптимизма.

Недостаток критерия – трудность выбора обоснованного коэффициента оптимизма.

15

Критерий недостаточного обоснования (критерий Байеса–Лапласа). Соглас-

но этому критерию выбирается тот вариант сочетания параметров, для которого достигается минимум среднеарифметического значения затрат. По существу, критерий недостаточного обоснования соответствует критерию минимума математического ожидания, если предположить, что вероятности отдельных совокупностей случайных исходных данных одинаковы. Однако это не всегда выполняется.

Окончательное решение после использования всех вышерассмотренных критериев оптимизации в условиях неопределенности принимается исходя из имеющегося опыта, интуиции и различных дополнительных соображений, не учтенных при комплектовании.

При определении показателя ОТН календарного графика строительства и степени риска участников инвестиционного процесса в [23, 24] в качестве примера рассматривался сетевой график строительства 7- этажного жилого дома, для которого и осуществлены все необходимые расчеты. На момент его составления были выполнены следующие виды работ (таблица 1.1).

При определении организационно-технологической надежности проектирования принята следующая последовательность решения:

1.Определяется состав работ, фактическая продолжительность, резервы времени, трудоемкость, а также устанавливаются оптимистические и пессимистические прогнозы производства работ (таблица 1.1).

2.Рассчитываются параметры сетевого графика.

3.По формуле 1.9 определяются коэффициенты напряженности.

4.По сетевому графику через весовой коэффициент определяются интегральный коэффициент напряженности. Весовой коэффициент определяется по формуле 1.10 с учетом трудоемкости выполнения работ.

Таблица 1.1. Показатели для расчета организационно- технологической надежности календарного планирования

16

По методике Гусакова А.А. для работ, лежащих на критическом пути, рассчитывается вероятность их выполнения в договорной срок и определяется степень риска участников инвестиционного цикла (фор-

мулы 1.11, 1.12).

где t[Lmax ] – продолжительность максимального пути, проходящего через данную работу;

t′[Lкр ] – продолжительность пути t[Lmax ] , совпадающего с критиче-

ским;

t[Lкр ] – продолжительность критического пути.

где Ki – коэффициент надежности i-й работы; Ti – трудоемкость i-й работы, чел.-дн.;

∑Ti – общая трудоемкость, чел.-дн.

Результаты расчета интегрального коэффициента напряженности приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Расчетные данные

По данным таблицы 1.2 можно сделать вывод: так как ∑Kвзв выходит за пределы [0,35 … 0,5], то невозможно выполнить работы в намеченный срок.

Для расчета показателя организационно-технологической надежности проектирования определяется критический путь и время выполнения рассматриваемых работ на этом пути:

где in – код начала и конца работы, лежащей на критическом пути; tфin – время фактического выполнения работы, дн.;

tnin – пессимистическое время выполнения работы, дн.

17