Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Управление строительными проектами методами математического моделирования. Монография
.pdf
методы оптимизации рабочих процессов, которые позволяют повысить
эффективность работы персонала и сократить время выполнения работ.
В это же время А. Файоль, Г. Эмерсон, М. Вебер, Г. Чери и др. активно
развивают административный подход. Главный вклад сторонников этого
подхода в теорию управления заключался в разработке общих принципов
управления и разделении процесса управления на отдельные функции.
Технократический и административный подходы к управлению подвергались
серьезной критике за недоучет человеческого фактора в процессе производства.
Представители нового направления в развитии науки управления Э. Мейо
и М. Фоллет считали, что результативность труда зависит не только от условий
труда, его технического оснащения и действия администрации, но также от
социально-психологического климата в рабочем коллективе. Поэтому
дальнейшее развитие науки управления было связано с изучением производства
как социальной системы.
В России вследствие более позднего развития крупного производства
наука управления наиболее активно начинает развиваться в 20-е годы в трудах
Чарновского Н.Ф., Витке Н.А., Бутакова И.В., Бызова Л.А., Рудакова М.П. и др.
Наши ученые с самого начала развития теории управления исходили из
необходимости учета социально-психологических факторов в управлении, так
как считали, что в центре производственного процесса стоит человек – субъект
труда и достигнуть наибольшей результативности труда можно лишь при
согласовании всех элементов производства – материально-вещественных и
личностных. Большое внимание уделялось исследованиям объекта управления,
целей, функций и методов управления, роли руководителя и социальнопсихологических факторов. Для российских ученых был характерен
функциональный подход к управлению строительством.
При данном подходе управление рассматривается как деятельность
органов управления по выполнению определенных функций. Поэтому в трудах
наших ученых особое место занимали исследования по определению основных
функций управления и разработке рекомендаций для практики управления.
В 30-е годы в развитии науки управления стал активно развиваться
эмпирический подход, основанный на изучении практики управления. Главный
довод ученых, придерживавшихся этого подхода (П. Дракер, В. Ньюмен,
Д. Миллер и др.), состоял в том, что управление – это искусство, которому учит
не столько теория, сколько практика. Они считали, что главная задача ученых в
области управления – сбор и обобщение материалов практики и разработка на
их основе практических рекомендаций для управления. Это объясняется тем,
что представителями эмпирического подхода были видные талантливые
руководители производства, считавшие управленческий труд специфическим
видом труда, особой профессией. Изучение и обобщение практики управления,
безусловно, необходимо для развития науки управления, так как облегчает
решение ряда актуальных проблем, таких как развитие методов управления,
совершенствование организации труда, методов подбора кадров и др. Однако
11
чистый практицизм существенно ограничивает круг проблем, решаемых в
процессе управленческой деятельности.
Российские ученые (Бурдянский И.М., Бутаков И.Н., Витке Н.А.,
Добрынин В.В. и др.) понимали необходимость и важность развития теории
управления. Они считали управление творческим процессом, в котором
должны органически сочетаться наука, практика и талант руководителя.
В настоящее время среди отечественных ученых хотелось выделить
Александра Антоновича Гусакова, создателя научной школы системотехники
строительства. В рамках этого направления А. А. Гусаковым создано
представление о процессе строительства, как о сложной вероятностной
открытой динамической системе, подверженной многочисленным экзогенным
и эндогенным воздействиям. Например, им заложены основы количественной
оценки технологичности строительных конструкций зданий и сооружений,
определены требования к системам автоматизированного проектирования
объектов и процессов. Им созданы основы теории организационнотехнологической и организационно-экономической надежности строительства,
методы программно-целевого планирования научно-технических разработок.
Следует отметить, что Гусаков А.А. опирался на работы отечественных
управленцев в сфере строительства, таких как Анохин П.К., Берг А.И.,
Белоцерковский О.М., Поспелов Г. С., Глушков В.М., Бусленко Н.П.
Кроме этого, значительное число вопросов управления строительными
проектами получили теоретическое освещение в фундаментальных
исследованиях, представленных в классических и современных работах
зарубежных и отечественных ученых: Дж. Ходжсона, Ю.В. Яковца, С. Янга,
С.А. Баркалова, Ю.В. Бондаренко, В.Н. Буркова, О.И. Дранко, В.А. Ирикова,
Д.А. Новикова, Г.А. Угольницкого.
Математическое моделирование является мощным инструментом для
оценки и реализации строительных проектов. При этом важно учитывать не
только технические аспекты проекта, но и факторы организации работы
персонала и контроля за выполнением работ. Работы вышеупомянутых ученых
позволяют получить ценные знания в области организации производства и
повысить эффективность деятельности компании.
1.2. Методы математического моделирования в строительстве
Современные технологии и математическое моделирование позволяют
организовать строительство более эффективно и прозрачно. Существуют
различные программные решения, которые помогают в проектировании,
планировании, управлении и контроле за выполнением строительных работ.
Математическое моделирование является неотъемлемой частью процесса
разработки и реализации строительных проектов [35]. Оно позволяет
прогнозировать поведение конструкций, оптимизировать параметры и ускорить
12
процесс проектирования. В этом подразделе мы рассмотрим основные методы
математического моделирования, которые применяются в строительстве.
1. Метод конечных элементов
Метод конечных элементов является одним из наиболее
распространенных методов математического моделирования в области
строительства. Он используется для анализа напряжений и деформаций в
конструкциях, а также для определения их жесткости и прочности.
Суть метода заключается в том, что конструкция разбивается на
множество маленьких элементов, называемых конечными элементами. Каждый
из этих элементов имеет свои характеристики, такие как размеры, форму и
материал. Затем для каждого элемента решается система уравнений на основе
его характеристик и граничных условий. Из этих решений получается полное
описание напряжений и деформаций в конструкции.
2. Методы оптимизации
Второй метод, который применяется в строительстве, это методы
оптимизации. Они позволяют найти наилучшие параметры конструкции при
заданных условиях. Это может быть минимальный вес при заданной жесткости
или максимальная жесткость при заданных ограничениях на размеры
элементов.
Один из методов оптимизации - это метод градиентного спуска, который
заключается в том, что происходит последовательное изменение значений
параметров до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное значение
целевой функции.
3. Метод Монте-Карло
Метод Монте-Карло используется для моделирования случайных
событий и вероятностей в строительстве. Например, он может использоваться
для анализа рисков, связанных с возможными нештатными ситуациями на
стройке или возможными изменениями качества материалов.
Суть метода заключается в создании большого числа случайных значений
и запуске модели для каждого из них. Затем результаты всех этих моделей
агрегируются для получения общего представления о вероятности различных
исходов.
4. Компьютерное зрение
Компьютерное зрение используется для создания моделей трехмерных
объектов, основанных на изображениях. Оно может быть использовано для
создания точной копии существующего здания или местности, что позволяет
проектировщикам и инженерам более точно определить параметры
конструкции.
Компьютерное зрение также может использоваться для анализа
поведения материалов в реальном времени. Это позволяет инженерам увидеть,
как конструкция будет вести себя при изменении нагрузки на нее.
5. Методы статистического анализа
13
Методы статистического анализа используются для обработки данных о
Методы системного анализа
Системный анализ – это методология, основанная на использовании математических
моделей для изучения сложных систем. В контексте строительства этот подход может
быть применен для анализа работы всех элементов системы – от проектирования до
эксплуатации. Системный анализ может помочь выявить скрытые зависимости между
элементами системы и определить наиболее эффективные способы её оптимизации.
Учитывая то, что строительный проект можно рассматривать как некоторую систему,
для его анализа эффективно применять системные методы
Методы математического программирования
Они позволяют построить строгую математическую систему решения
оптимизационных задач. Оптимизация является ключевой задачей при разработке и
реализации строительных проектов. Методы оптимизации используются для
нахождения оптимальных решений при заданных ограничениях и условиях. Например,
задачей оптимизации может быть минимизация затрат на строительство при сохранении
требуемого уровня качества. Методы математического программирования также
активно применяются при ресурсном управлении в строительстве
Методы моделирования динамики процессов
Моделирование динамики процессов позволяет изучать изменение состояния системы
во времени. В сфере строительства этот подход может быть использован для анализа
технологических цепочек и планирования работ на стройплощадке. Также,
моделирование на основе случайных процессов позволит осуществлять управление
рисками при реализации проектов.
строительных проектах, таких как время выполнения задач или количество
материалов, которые были использованы. Они помогают выявить причины
задержек и определить способы улучшения процесса строительства.
Один из методов статистического анализа - это метод регрессионного
анализа. Он используется для определения зависимости между различными
переменными (например, время выполнения задачи и количество работников).
Эта зависимость может быть использована для прогнозирования времени
выполнения задач в будущем.
Таким образом, можно сказать, что в строительстве используются
различные методы математического моделирования. Они позволяют
инженерам и проектировщикам создавать более точные и оптимальные
конструкции, а также ускорять процесс проектирования и реализации
строительных проектов.
Существует множество методов математического моделирования,
которые используются в проектном управлении в строительстве. Рассмотрим
некоторые из них, формулировка методов и краткое их описание приведены в
табл. 1.1.
Таблица 1.1
Методы математического моделирования, применяемые в управлении
строительными проектами
14
Окончание табл. 1.1
Методы статистического анализа данных
Статистический анализ данных используется для обработки и анализа больших объемов
информации, которые могут возникать при разработке и реализации строительных
проектов. Это может помочь выявить закономерности в данных, прогнозировать
будущие изменения и принимать более обоснованные решения.
Методы имитационного моделирования
Имитационное моделирование – это метод, который позволяет создавать компьютерные
модели сложных систем, чтобы изучать их свойства и поведение в различных условиях.
В контексте строительства этот подход может быть использован для анализа работы
стройплощадки и оптимизации процессов.
Методы математического моделирования являются важным
инструментом при разработке, реализации и управлении строительными
проектами. Они позволяют проводить более точный анализ системы и
принимать обоснованные решения на каждом этапе проекта. При правильном
использовании этих методов можно достичь более высокой эффективности и
качества работы на стройке, что повлечет за собой экономический и
социальный эффект для всех участников процесса.
1.3. Задачи, которые будут рассмотрены в рамках данной работы
В дальнейших разделах работы будут рассмотрены математические
методы и модели, касающиеся трех основных направлений реализации
строительных проектов, и предложены к рассмотрению оригинальные модели,
отличающиеся научной новизной. Рассмотрим подробнее эти направления, к
которым относятся следующие задачи:
- задача оценки строительных проектов с целью выбора наиболее
эффективного из них;
- задача распределения ресурсов при реализации строительных проектов;
- задача управления рисками при реализации строительных проектов.
Рассмотрим подробнее актуальность каждой из описанных задач.
1.3.1. Задача оценки строительных проектов
Оценка строительных проектов – это сложный и ответственный процесс,
который включает анализ всех возможных факторов, связанных со
строительством. От правильности подхода к оценке зависят как успех всего
проекта в целом, так и его дальнейшая эксплуатация. Ведь неправильно
спроектированный объект может стать не только причиной значительной
финансовой убыточности, но и угрожать безопасности людей, которые будут
пользоваться данным зданием или сооружением. Основные публикации по
данному вопросу: [21, 27, 28, 34, 65, 74, 87, 94, 98, 99].
15
Оценка строительных проектов является важным этапом при выборе
Метод экономической эффективности
Этот метод позволяет определить финансовую выгоду от реализации строительного
проекта. Для этого необходимо провести анализ затрат на реализацию проекта (включая
затраты на строительство, закупку оборудования и материалов, оплату труда и т.д.) и
доходов от его эксплуатации (арендная плата, продажа продукции или услуг). При этом
необходимо учитывать инфляцию, изменение курсов валют и другие факторы, которые
могут повлиять на финансовый результат.
Метод анализа социальной значимости
Этот метод позволяет оценить влияние строительного проекта на социальную среду.
Для этого проводится анализ таких параметров как уровень безработицы, качество
жизни населения, уровень образования и здравоохранения. На основе этого анализа
можно сделать вывод о том, какой эффект проект окажет на социальную среду в
долгосрочной перспективе.
наиболее эффективного варианта реализации строительства. Прежде чем
приступать к выполнению проекта, необходимо провести анализ и оценку всех
его аспектов – от технических до экономических.
Основной целью оценки строительных проектов является определение
эффективности инвестирования средств. Ведь любой строительный проект
требует значительных финансовых затрат, и только правильно спланированный
и обоснованный по экономическим показателям проект может привести к
успеху.
Кроме того, оценка строительных проектов позволяет выявить
возможные риски и проблемы, связанные с реализацией данного проекта.
Таким образом, можно предотвратить возможные негативные последствия в
будущем.
Ещё одним важным аспектом оценки строительных проектов является
определение соответствия данного проекта требованиям законодательства и
нормам технической безопасности. Неправильно разработанная или
выполненная документация может привести к неблагоприятным последствиям,
включая юридические проблемы.
В целом, оценка строительных проектов является необходимой
составляющей для успешной реализации любого строительного объекта. Она
позволяет определить эффективность инвестирования, выявить возможные
риски и проблемы, обеспечить соответствие требованиям законодательства и
нормам технической безопасности, а также выбрать наиболее оптимальный
вариант реализации проекта.
Для выбора наиболее эффективного строительного проекта важно
использовать различные методы оценки. Эти методы позволяют оценить не
только экономическую эффективность проекта, но и его социальную
значимость и воздействие на окружающую среду. Основные методы оценки
строительных проектов приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Методы оценки строительных проектов
16
Окончание табл. 1.2
Метод экологической оценки
Этот метод позволяет определить влияние строительного проекта на окружающую
среду. Для этого проводится анализ таких параметров как выбросы загрязняющих
веществ, использование природных ресурсов и другие факторы. Оценка проводится на
основе международных стандартов и нормативных актов.
Метод сравнительной оценки
Этот метод позволяет сравнить несколько вариантов строительного проекта и выбрать
наиболее эффективный из них. При этом каждый вариант оценивается по всем
параметрам – экономической эффективности, социальной значимости и экологической
безопасности. В результате выбирается тот вариант, который обладает лучшими
показателями по всем параметрам.
Метод рискового анализа
Этот метод позволяет оценить риски, связанные с реализацией строительного проекта.
Риски могут быть различными – от изменения цен на сырье до несоблюдения сроков
строительства. Чтобы избежать негативных последствий, необходимо провести анализ
рисков и разработать планы по их устранению.
Методы многокритериального экспертного оценивания
Эти методы достаточно простые в реализации и достаточно эффективные. Именно
поэтому их наиболее часто используют на практике. Рассмотрим более подробно
данные методы, тем более в данной работе оценка проектов будет реализована именно
экспертными методами.
Экспертное оценивание строительных проектов – это комплекс
мероприятий, направленных на выявление потенциальных рисков и
возможностей проекта, а также его сравнение с альтернативными вариантами.
В результате экспертизы формулируется ряд рекомендаций по улучшению
проекта или выбору более эффективного варианта.
Основными целями экспертной оценки строительных проектов являются:
- Определение соответствия проекта требованиям законодательства,
технической документации и клиентских потребностей;
- Выявление возможных технических, финансовых и временных рисков;
- Оценка степени инновационности предложенного решения;
- Сравнение различных вариантов проекта с точки зрения их
эффективности;
- Разработка рекомендаций по улучшению проекта или выбору наиболее
оптимального варианта.
Оценка строительных проектов может проводиться как на этапе
разработки проектной документации, так и на более поздних стадиях, при
подготовке к строительству или эксплуатации готового объекта. В каждом
случае задачи экспертной оценки могут отличаться, но основные принципы
остаются неизменными.
Ключевые аспекты экспертной оценки
Одним из главных аспектов экспертной оценки является сравнение
предложенных вариантов проекта. Это позволяет выявить преимущества и
17
недостатки каждого варианта и определить тот, который будет наиболее
эффективным с точки зрения его реализации.
Для проведения сравнения используются различные критерии, которые
могут быть связаны с финансовой составляющей проекта (стоимость
строительства, операционные расходы и т.д.), техническими характеристиками
объекта (экологическая безопасность, энергоэффективность и т.д.) или сроками
реализации проекта.
Важным аспектом экспертной оценки является также определение
рисков, связанных с каждым предложенным вариантом. Риски могут быть
техническими (связанными с возможными поломками оборудования или
неправильной установкой элементов), финансовыми (связанными с
перерасходом бюджета на строительство или эксплуатацию) или временными
(связанными с задержками в сроках строительства).
Для выявления рисков используются различные методы, например,
SWOT-анализ, анализ причинно-следственных связей и т.д. В результате
проведения анализа формулируются рекомендации по устранению выявленных
рисков.
Оценка инновационности проекта также является важной составляющей
экспертной оценки строительных проектов. Если проект содержит новые
инновационные решения, то необходимо провести дополнительный анализ и
определить степень их эффективности и целесообразности.
В заключение можно сказать, что использование различных методов
оценки позволяет принимать обоснованные решения в выборе наиболее
эффективного строительного проекта. Каждый из методов имеет свои
особенности и направлен на оценку конкретных параметров проекта.
Комплексное использование всех методов позволяет получить более полную
картину и выбрать оптимальный вариант для реализации.
Для этих целей целесообразно построить некоторый рейтинг
строительных проектов на основе результатов их оценивания. Рейтинг - это
систематический подход к сравнению нескольких объектов по определенным
критериям. В случае строительства можно использовать такие критерии как:
- стоимость проекта;
- сроки реализации;
- качество строительства;
- уровень конкуренции на рынке строительства и недвижимости;
- прогнозируемая доходность проекта;
- экологическая безопасность.
Для каждого критерия необходимо определить весовой коэффициент,
который отражает его значимость для конкретного инвестора или застройщика.
Например, если для одного инвестора самым важным является прогнозируемая
доходность проекта, то для другого - сроки реализации.
После определения критериев и их весовых коэффициентов можно
приступать к оценке каждого строительного проекта по этим критериям. Для
18
этого необходимо провести анализ данных и собрать информацию о каждом
проекте. Например, для оценки стоимости проекта нужно учитывать затраты на
строительные материалы, трудозатраты работников, землю и т.д.
После получения оценок по всем критериям можно подвести итоговую
оценку эффективности каждого строительного проекта. Эту оценку можно
использовать для составления рейтинга - от самого эффективного до наименее
эффективного проекта.
Важно отметить, что построение рейтинга - это не единственный способ
выбора наиболее эффективного строительного проекта. Рейтинг может быть
полезным инструментом при принятии решений, но он не должен быть
единственным фактором при выборе конкретного объекта.
Также стоит учитывать, что построение рейтинга может быть сложным
процессом, требующим значительных усилий и ресурсов. Для того чтобы
получить достоверные и объективные оценки, необходимо иметь доступ к
полной информации о каждом строительном проекте.
В заключение можно сказать, что построение рейтинга эффективности
строительных проектов - это важный инструмент для принятия решений в
сфере строительства. Он позволяет выбрать наиболее эффективный проект и
минимизировать риски, связанные с инвестированием в объекты строительства.
Однако перед использованием этого инструмента следует тщательно продумать
критерии оценки и убедиться в достоверности полученных данных.
1.3.2. Задача распределения ресурсов при организации строительства
Одной из важных задач при управлении строительством является
распределение ресурсов, таких как материалы, оборудование и трудовые
ресурсы. Это необходимо для того, чтобы проект был выполнен в срок и в
соответствии с бюджетом. В этой статье мы рассмотрим, как математическое
моделирование может помочь при разработке и реализации строительных
проектов. Приведем базовые работы отечественных и зарубежных ученых по
данному вопросу: [7, 83, 90, 92, 95, 99, 101].
При разработке строительных проектов математическое моделирование
может быть использовано для оптимизации распределения ресурсов. Например,
можно разработать модель, которая учитывает количество рабочих часов,
необходимых для выполнения каждой задачи в проекте, количество требуемых
материалов и оборудования на каждом этапе работы.
Такая модель позволяет определять время выполнения работ и
количество требуемых ресурсов на каждом этапе проекта. Модель также может
помочь оптимизировать распределение ресурсов, чтобы минимизировать время
выполнения работ и снизить затраты на проект.
19
Кроме того, математическое моделирование может использоваться для
определения необходимости дополнительных ресурсов в случае задержек или
изменений в проекте. Например, если один из подрядчиков задерживает
выполнение своих задач, это может повлиять на расписание работы других
подрядчиков и требуемые ресурсы. Модель может помочь определить новый
график работы и необходимые дополнительные ресурсы для компенсации
задержки.
Однако следует отметить, что математическое моделирование не является
панацеей от всех проблем при управлении строительными проектами. Модели
могут быть неправильными или содержать неточности, которые могут привести
к ошибкам в принятии решений. Кроме того, модели могут быть очень
сложными и требуют значительных усилий для разработки и поддержки.
Поэтому важно использовать математическое моделирование только как
один из инструментов при управлении строительством. Менеджеры должны
также обладать опытом и знаниями, чтобы принимать решения на основе
результатов моделирования.
1.3.3. Учет рисков при управлении строительством
При разработке и реализации строительных проектов, одним из главных
аспектов является учет рисков. Риски могут возникнуть на любом этапе
строительства, начиная от планирования до завершения проекта. Поэтому, для
успешной реализации проекта необходимо проводить постоянную оценку
рисков и принимать соответствующие меры по их минимизации.
Одним из инструментов для учета рисков является математическое
моделирование. Математическое моделирование – это методика представления
системы в виде математических уравнений и формул с целью анализа её
поведения в различных условиях. Это позволяет точно определить
потенциальные риски на каждом этапе строительства и принять меры по
снижению вероятности их возникновения. Традиционно, приведем основные
труды ученых по данной проблеме [41, 80, 84, 86, 88, 102].
Математическое моделирование включает в себя следующие шаги:
1. Определение целей моделирования.
2. Сбор данных о системе (строительный объект).
3. Выбор математической модели.
4. Настраивание параметров модели.
5. Проверка корректности модели при помощи экспериментальных
данных.
6. Анализ полученных результатов и принятие решений на основе этих
данных.
Важным аспектом математического моделирования является оценка
вероятности возникновения рисков при различных условиях. Например,
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]