4.ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ МАШИН

4.1.Оптимизации парка машин

При оптимизации составов парков машин необходимо подобрать состав так, чтобы при формировании комплексов машин для строительства зданий и сооружений мы всегда получали ресурсосберегающие комплексы. Для этого парк должен быть укомплектован современными машинами и механизмами [136, 137, 142, 333]. При проектировании новых машин невозможно получить оптимальное проектное решение машин при их нерациональном использовании при строительстве объектов [138]. Поэтому, прежде чем оптимизировать решения машин следует провести оптимизацию проектных и организационно-технологических решений [9, 10, 122, 139, 217, 241, 251, 252, 270, 330–332, 338, 353, 356, 358, 361, 363, 365].

Для успешной реализации инвестиционного проекта строительства объектов необходимо решить следующие задачи:

–обосновать эффективность инвестиционного проекта строительства зданий и сооружений;

–разработать календарные планы строительства объектов;

–установить оптимальную последовательность и сроки возведения объектов строительства;

–выполнить распределение объемов и сметной стоимости работ по объектам и периодам строительства;

–установить оптимальные сроки и величины поставок строительных материалов и конструкций;

–сформировать парк строительных машин;

–выбрать оптимальный комплекс машин для производства строительных работ;

–подобрать оптимальные комплекты машин для производства отдельных строительно-монтажных работ;

–рассчитать и оптимизировать составы бригад для производства строительных работ.

При работе с неполной информацией по инвестиционному проекту необходимо построить многофакторные математические модели и рассчитать показатели инвестиционного проекта на стадии разработки этих решений (до разработки рабочей документации).

Для оценки надёжности инвестиционных проектов соискателем разработана имитационная модель, программа «Invest» и многофакторные математические модели обоснования эффективности строительства объектов в условии неопределенности информации

(рисунок 4.1) [165].

144

В [293] приведена имитационная модель и программа «Setim» оценки календарных планов возведения отдельных зданий и сооружений с учетом организационно-технологической надежности строительства. С помощью имитационных моделей было обосновано распределение сметной стоимости, составлены сетевые графики и определены сроки возведения объектов строительства.

Разработанное соискателем программное обеспечение «Potok» позволяет определить оптимальную очередность возведения объектов по критерию – минимально возможный срок строительства [294]. Для оптимального варианта очередности включения объектов в поток с целью более наглядного представления полученного решения в программе строится циклограмма и график освоения сметной стоимости.

Для автоматизации прогнозирования продолжительности, стоимости и последовательности строительства объектов соискателем разработана также имитационная модель потока и программа «Impotok». В настоящее время с помощью программного обеспечения «Impotok» можно рассчитать не только продолжительность и стоимость строительства, но и организационно-технологическую надёжность календарного планирования, сметную стоимость строительства объектов, прибыль строительной организации и другие показатели.

145

Рисунок 4.1. Схема обоснования инвестиционных проектов в условиях неопределенности информации

146

Проведенные в [178] исследования показали, что в данном конкретном случае во всех выборках с любым процентом максимального отклонения продолжительности строительных работ оптимальная последовательность строительства объектов не изменяется. Данное условие является обязательным и при оптимизации организационно- технологических решений необходимо каждый раз выполнять соответствующую проверку.

С помощью имитационной модели потока соискателем проанализировано влияние увеличения времени выполнения отдельных работ на общую продолжительность строительства объекта в целом, на изменение стоимости строительства, прибыли строительной организации с учетом организационно-технологической надёжности строительства.

В[157] показан процесс формирования парка машин для конкретных условий производства отдельных видов работ, например, земляных, бетонных и так далее. Затем следует создать выборку показателей всех возможных вариантов комплектов машин для производства соответствующих видов работ и рассчитать технические и экономические показатели каждого варианта. При этом основными показателями должны быть производительность и себестоимость выполнения заданного объёма работ. Далее следует определить рыночную стоимость работ и рассчитать прибыль от применения каждого варианта комплекта при производстве соответствующих видов работ.

В[120, 121, 166, 180] приведен процесс формирования комплекса машин для строительства зданий и сооружений. Процесс начинается с выбора возможных вариантов комплекса машин и механизмов в соответствии с объёмами работ. При этом предусмотрено три пути формирования вариантов комплекса. Первый путь, при котором рассматриваем все возможные варианты машин является более общим. Второй путь, при котором все машины и механизмы выбираем только из машинного парка конкретной организации. Третий путь, когда основную массу машин выбираем из конкретного парка и лишь отдельные машины по мере необходимости берем в аренду или лизинг. Рассмотренные выше способы формирования вариантов комплекса позволяют по единому алгоритму сформировать возможные варианты комплекса машин и механизмов.

При разработке организационно-технологических решений объектов важно не только подобрать оптимальный комплекс машин для строительства, выбрать ресурсосберегающие комплекты машин для производства отдельных работ [187], но и рассчитать организационно- технологическую надёжность работы отдельных комплектов и комплекса в целом. В [176] приведена модель и программа «Ekskom» расчёта организационно-технологической надёжности производства работ экскаваторными комплектами.

147

ВСГУПСе совместно с ЗАО «Сибгидромехстрой» создано математическое и программное обеспечения «Gidropark» для автоматизации обоснования организационно-технологической надёжности многоступенчатых гидротранспортных систем с помощью имитационных моделей. Имитационная модель позволяет прогнозировать возможные реакции гидротранспортных систем на различные ситуации, возникающие при их использовании [193–196].

В[193] приведен метод количественной оценки организационно- технологической надёжности многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий обоснованно назначать величину коэффициента использования их рабочего времени.

Для создания вероятностной модели работы земснарядов в [194] с помощью базы данных шаговым регрессионным методом были построены следующие модели: простоев земснарядов, часовая производительность земснаряда, себестоимость разработки 1 м3 грунта, заработной платы рабочих, расхода электроэнергии на работу земснаряда, расхода топлива на работу бульдозеров, расхода топлива на работу земснаряда, стоимости текущей эксплуатации земснаряда, стоимости ремонта и обслуживание бульдозеров, стоимости ремкомплектов на земснаряд. Модели позволяют: оценить значимость каждого фактора соответствующей модели, рассчитать при известной стандартной ошибке основные технико-экономические показатели работы гидротранспортных комплексов и определить диапазон изменения их расчётных параметров.

В[194] предложен метод и программа «Gidropark» для оценки орга- низационно-технологической надёжности работы многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий прогнозировать основные показатели работы конкретного земснаряда. Этот метод можно использовать для оценки ОТН любых комплектов, систем и отдельных строительных машин.

В[162] приведена схема технико-экономической оценки применения новых машин и механизмов для строительства.

Из машин и механизмов, хранящихся в базе данных, формируется выборка возможных вариантов комплектов машин. Для каждого варианта комплекта рассчитываются показатели его работы. При этом основными показателями являются производительность и себестоимость производства строительно-монтажных работ. Затем определяется прибыль от работы каждого варианта комплекта.

После того, как будет разработано m видов комплектов, из которых хотим сформировать парк машин, нам необходимо найти значения

количества вариантов каждого вида модуля ni, которое минимизирует вариацию эффективности парка

148

i=m j=m

∑∑ni n j Vij

при условии, что обеспечивается заданное значение прибыли (дохода) Дт от использования парка.

Доход от использования парка машин определяется по формуле

i=1

Поскольку ni – количество комплектов i-го вида в парке машин, то в

i=m

сумме они составляют N: ∑ni = N .

i=1

Следующим условием формирования парка является выполнение годового объема работ. Следовательно, суммарная производительность парка машин должна быть больше либо равна требуемой

i=1

Задача по оптимизации парка машин сводится к следующему:

i=m j=m

∑∑ni n j Vij

где Vij – ковариация прибыли от работы i-го и j-го вида комплектов машин.

Если в формулы (4.4) – (4.6) ввести подстановку ni=xi N, где xi – доля i-тых комплектов в парке машин и избавиться от N, то получим задачу, аналогичную нелинейной задаче оптимизации портфеля ценных бумаг. Эта задача была сформулирована и решена американским экономистом Г. Марковицем.

Наша постановка включает дополнительные ограничения к задаче Г. Марковица в форме (4.7) и (4.8). По физическому смыслу переменные задачи (4.4) – (4.8) целые числа, поэтому алгоритм поиска решения сформулированной задачи состоит из двух последовательных этапов. На первом этапе находится вещественное непрерывное решение задачи (4.4) – (4.6). На втором этапе находится целочисленное решение

149