Лекция 8. Организационно-технологическая надёжность строительства (отн).

Надежность системы – свойство системы достигать заданного результата в процессе функционирования в течение заданного времени; свойство системы, позволяющее ей устойчиво выполнять свои функции при проявлении сбоев, отказов и ошибок в отдельных ее частях. Надежность является одной из существенных сторон качества функционирования системы, ее безотказности и работоспособности. Под безотказностью понимают способность системы сохранять устойчивое рабочее состояние (не иметь отказов) в течение рассматриваемого промежутка времени. Нормальная работоспособность системы определяется допустимыми значениями характеризующих систему параметров. Выход одного или нескольких значений параметров из разрешенного диапазона приводит к нарушению функционирования системы. Нарушение, снижающее качество, но не определяющее остановку работы, называется сбоем. Частичная или полная потеря работоспособности называется отказом. Причины отказов могут возникать внезапно либо определяться постепенным изменением параметров. В этом случае возможно прогнозирование потери работоспособности системы.

Научная дисциплина, изучающая общие закономерности возникновения отказов, сбоев, восстановления работоспособности систем, рассматривающая влияние внешних и внутренних воздействий на процессы, происходящие в системе, создающая основы расчета надежности и прогнозирования отказов и сбоев, называется теорией надежности. В рамках данной теории изыскиваются способы повышения надежности при проектировании систем за счет различных форм резервирования (введения избыточных компонентов в систему) для выполнения отдельных функций. Определяется методика сбора, учета и анализа статических сведений, характеризующих надежность. В теории надежности рассматриваются количественные характеристики (критерии) оценки надежности, устанавливается связь между экономической эффективностью и данными характеристиками, разрабатываются методы контроля и проведения испытаний на надежность, а также методы обработки и оценки результатов этих испытаний. Для получения рекомендаций по установлению оптимальных характеристик надежности на практике широко используются математические методы теории вероятностей, математической статистики, теории массового обслуживания, теории информации, линейное и динамическое программирование, методы статистического моделирования на ЭВМ и др.

Одной из наиболее распространенных является математическая модель возникновения отказов в системе. В рамках данной модели рассматривают множество Х возможных состояний работоспособности – фазовое пространство системы. В простейшем случае таких состояний два (работает – не работает). Со временем система меняет свое состояние Х(t) под воздействием ряда внешних причин. Последовательность состояний системы во времени описывает в фазовом пространстве некоторую траекторию, поведение которой определяется случайными воздействиями извне. В соответствии с целью системы фазовое пространство делится на зоны, попадание траектории в которые и определяет устойчивую либо неустойчивую работу. Характеристики надежности системы могут быть как нормируемыми (вероятность наступления отказа, изменяющаяся в пределах от О до 1), так и ненормируемыми (продолжительность нормальной работы системы между двумя отказами, стоимость затрат на восстановление одного отказа и т.п.). В целом, для обеспечения высокого уровня надежности сложных систем, таких, как строительство, состав элементов, качество и количество связей между ними должно обладать гибкостью во имя достижения цели. В организационно-технологических и управленческих строительных системах обычно имеет смысл только надежность результата.

Организационно - технологическая надежность (ОТН) – способность технологических, организационных, управленческих экономических решений обеспечивать достижение заданного результата строительного производства в условиях случайных возмущений, присущих строительству как сложной вероятностной системе. В основу разработки принципа ОТН в первую очередь должен быть заложен вероятностно-статистический подход. Человеко-машинные (организационно-технологические, управленческие) системы, включающие помимо технологических экономические и социальные аспекты, характеризуются определенным уровнем надежности, который существенно снижается по мере усложнения системы. Для определения ОТН системы пользуются методами теории надежности, основанной на анализе распределений совокупностей случайных величин – надежностей отдельных элементов комплекса.

Повышение ОТН может достигаться различными путями: снижением величины факторов, влияющих на нарушение надежности функционирования строительной организации; проектированием систем, достаточно надежно функционирующих в условиях действия указанных факторов. Реализация первого пути не всегда возможна в связи со сложностью воздействия на причины их возникновения. Наиболее реален второй путь, а также комплексное сочетание обоих подходов. Математическая теория надежности изначально была разработана для технологических систем со стохастическими, но устойчивыми, стационарными режимами (радио, электроника, автоматика и т.п.). Имеющиеся методы не учитывают механических, физических, организационных, технологических и других явлений, определяющих причины отказов и надежность систем, а также не учитывают важную в экономическом и техническом смысле дифференциацию таких принципиально различных отказов, как отклонения параметров системы от проектных значений, временные и самоустраняющиеся нарушения работы системы (сбои), с одной стороны, и полный выход системы из строя, с другой. В рамках этих методов все отказы носят случайный характер, поскольку вызываются влиянием случайных факторов.

Сложность поведения, функционирования, развития системного объекта проявляется не только в том, что он, как правило, состоит из большого числа частей, элементов, относительно обособленных подсистем, богатого многообразия различных связей и отношений. К наиболее сложным типам систем относятся целенаправленные систем, поведение которых подчинено достижению определенной цели, и самоорганизующиеся системы, способные в процессе своего функционирования гибко изменять свою организацию, структуру. Причем, для многих систем характерно существование разных по уровню, часто не согласующихся между собой целей, кооперирование и конфликт этих целей и т.д. Главной отличительной особенностью строительных систем, в отличие от систем технологических, является их организационный характер. В производственном процессе объединяются технические и социальные системы. Взаимодействие этих систем, носящее стохастический характер, совершенно не учитывается ни в выпускаемой организационно-технологической документации (проекты организации строительства, проекты производства работ), ни в имеющейся нормативно-справочной базе (СНиП, единичные расценки и т.п.).

Резкое усложнение систем строительного производства приводит к увеличению количества последовательно связанных элементов (бригад, машин, поставщиков, транспортных средств и т.д.). При этом, согласно основному закону математической теории надежности, надежность всей системы строительного производства должна снижаться пропорционально геометрической прогрессии числа не полностью надежных элементов. Для систем строительного производства характерными являются не полные отказы, а частичные (в рамках терминологии классической математической теории надежности – сбои), которые самоустраняются в процессе непрерывного функционирования систем. При этом параметры системы существенно отклоняются от нормативных, но для определения характеристик этих отклонений методы математической теории надежности практически неприемлемы. Так, формальное применение классической теории к реальной строительной системе дает практически нулевую надежность. Фактически этот результат не соответствует действительности и не несет в себе никакой полезной информации. Выход из данной ситуации возможен лишь при детальном изучении специфики систем строительного производства, многообразных, многочисленных организационно-технологических сбоев, дестабилизирующих производство факторов, а также принципов взаимодействия этих факторов с имеющимися сбоями.

Теория систем требует уточнения и самого понятия ОТН. Адекватная оценка надежности может быть осуществлена только по итоговому результату деятельности системы, которая сама по себе может быть сколь угодно ненадежной. Наоборот, на практике, как правило, надежность результата достигается за счет пластичности, гибкости настройки системы, т.е. фактически ее ненадежности. Под ОТН, таким образом, понимают оценку надежности достижения системой поставленной перед ней цели. Значение показателя ОТН представляет собой во многих методиках оценку вероятности выполнения проекта в срок. При этом необходимо учитывать специфику такой сложной человеко-машинной системы, как строительное производство. Экспертный анализ показателя ОТН календарного плана строительства показывает, что наиболее рациональными значениями для ОТН являются значения в диапазоне от 0.5 до 0.7. Превышение этих значений, приближение ОТН к единице свидетельствует о так называемой избыточной надежности, перерасходе вкладываемых в обеспечение надежности строительства ресурсов. Оценка ОТН дает возможность оценивать сформированные календарные планы строительства объектов не только с точки зрения качества организационно-технологических характеристик, но и с точки зрения надежности их достижения.