Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Управление строительными проектами методами математического моделирования. Монография
.pdf
используя математическую модель, можно определить вероятность
возникновения определенного риска в зависимости от времени года, погодных
условий, характеристик поставщиков ресурсов и других факторов.
Кроме того, с помощью математического моделирования можно провести
анализ финансовых затрат на проект. Это поможет оценить степень
эффективности инвестиций в проект, а также предупредит о возможных
затратах на конкретном этапе строительства.
Применение математического моделирования в управлении
строительством имеет ряд преимуществ, среди которых:
1. Более точное определение возможных рисков при различных условиях.
2. Повышение эффективности инвестиций в проект.
3. Оптимизация использования материалов и технологий, что может
снизить общую стоимость проекта.
4. Увеличение безопасности при эксплуатации объекта благодаря более
точному расчету нагрузок на конструкции зданий и сооружений.
Эффективная стратегия реагирования на риски
Для эффективного управления рисками должен быть разработан план или
стратегия реагирования на риски, который включает:
Определение рисков для конкретного проекта. Анализ должен
проводиться на этапе подготовки. Один из самых действенных способов –
мозговой штурм с заинтересованными сторонами и ответственными лицами.
Опыт прошлых проектов позволит определить список дополнительных рисков,
которые могут возникнуть на любой стадии реализации.
Оценка рисков строительного проекта по приоритетности. Учитываются
два фактора – потенциальное воздействие на бизнес и вероятность наступления.
Желательно использовать количественные выражения – в процентных
значениях, деньгах и т.д. В первую очередь должны обрабатываться риски с
«высокой вероятностью» и «высокой степенью воздействия». Можно создать
сетку приоритетов, наиболее важных для управления.
Назначение стратегии реагирования для каждой опасности. Способы
можно разделить на несколько категорий, включая избегание рисков, снижение
риска, принятие риска для завершения проекта. Выбранная тактика зависит от
потенциальных выгод.
Выполнение плана управления, которое поможет детализировать
информацию для всех членов проектной команды. Для каждого из
определенных рисков указывается подробное описание ресурсов.
Привлечение всех членов проектной команды. Они должны быть
уведомлены обо всех предполагаемых рисках.
Создание плана действий на случай, когда в ходе план-фактного анализа
выявляются неудовлетворительные показатели (отставание от графика,
превышение бюджета и т.д.)
Важным фактором в управлении рисками является снижение уровня
неопределенности. Действуя в условиях полной информированности о
21
ситуации по объектам строительства, компания получает возможность
скорректировать свои действия и предотвратить наступление негативных
последствий. Своевременное выявление и реагирование на риски помогает
избежать снижения рентабельности и несоблюдение сроков, обеспечивает
эффективное управление строительными проектами.
Также стоит отметить, что математическое моделирование необходимо
проводить на всех этапах строительства – начиная от планирования до
завершения проекта. Это поможет предупредить о возможных рисках и принять
меры по их минимизации еще до начала строительства объекта.
В заключительной части данной работы будут приведены методики
управления рисками при реализации строительных проектов, основанные на
математическом моделировании.
1.4. Общая схема управления строительными проектами на основе
математического моделирования
Математическое моделирование применяется в планировании и контроле
строительных проектов с целью повышения эффективности управления
ресурсами, сокращения времени выполнения работ и предотвращения
возможных рисков. В основе математического моделирования лежит создание
абстрактной математической структуры, которая отображает основные
параметры объекта и связи между ними. Для создания такой структуры
необходимо определить следующие параметры:
1. Цель проекта – определяется на начальном этапе проектирования,
описывает конечный результат работ.
2. Объект – это то, на что направлены работы (здание, сооружение,
дорога).
3. Ресурсы – это все необходимые для выполнения работ элементы
(материалы, оборудование, технический персонал).
4. Технологии – это последовательность действий по выполнению работ.
5. Временные рамки – это сроки выполнения работ.
6. Бюджет – общая стоимость проекта.
На основе этих параметров создается математическая модель, которая
позволяет оценивать и прогнозировать различные характеристики объекта на
каждом этапе проекта.
Математическое моделирование может быть использовано на всех этапах
строительного проекта - от начального планирования до окончательной
реализации. Рассмотрим основные примеры применения математических
моделей на каждом из этапов.
1. Начальный этап – планирование и разработка концепции. На данном
этапе проводится анализ возможностей и рисков, которые могут возникнуть в
22
ходе выполнения проекта. Математический анализ помогает определить
потенциальные угрозы и выбрать оптимальный вариант решения задачи.
2. Этап предпроектной подготовки. На данном этапе осуществляется
подбор необходимых ресурсов, определение технологии выполнения работ и
формирование бюджетного плана. Математическое моделирование позволяет
проанализировать эффективность выбранных решений и определить
необходимый объем ресурсов для выполнения работ.
3. Этап проектирования. На этом этапе разрабатываются проектные
решения, проводится технико-экономическое обоснование и составляется смета
на строительство. Математические модели помогают оценить затраты на
каждый этап работ, определить необходимые сроки выполнения задач и
выбрать наиболее эффективные решения.
4. Этап строительства. На данном этапе осуществляется контроль за
ходом работ, распределение ресурсов и принятие оперативных решений в
случае возникновения непредвиденных ситуаций. Математические модели
позволяют определить необходимые корректировки в плане работы, чтобы
сохранить график выполнения работ.
5. Этап эксплуатации объекта. Основной целью этого этапа является
поддержание в рабочем состоянии объекта и проведение его текущего и
капитального ремонта. Математические модели используются для определения
объемов запасных частей, расчета потенциальных рисков при эксплуатации
объекта и планирования ремонтных работ.
Использование математических моделей в строительстве имеет
следующие преимущества:
1. Оптимальное распределение ресурсов – на основе математического
анализа можно оптимизировать затраты на каждый этап проекта.
2. Увеличение эффективности работы – математический анализ позволяет
выбрать наиболее эффективные решения и сократить время выполнения работ.
3. Предотвращение возможных рисков – благодаря математическому
моделированию можно предугадать потенциальные проблемы и разработать
план действий для их предотвращения.
4. Уменьшение затрат на исправление ошибок – выявление ошибок на
начальном этапе позволяет избежать ненужных затрат на исправление уже
выполненных работ.
5. Объективность оценки хода работ – благодаря использованию
математических методов можно получить объективную оценку текущего
состояния проекта, что помогает принимать правильные управленческие
решения.
После того, как была создана математическая модель, необходимо
провести анализ ее результатов. Анализ результатов поможет определить
эффективность выбранной стратегии управления проектом и выявить проблемы
в работе.
23
Один из методов анализа результатов математического моделирования –
это симуляция. Симуляция представляет собой имитацию работы системы в
различных условиях.
Например, если мы имеем математическую модель здания, то можем
провести симуляцию его строительства. Это позволит нам определить время
выполнения работ, количество необходимых ресурсов и другие факторы,
которые могут повлиять на успех проекта.
Симуляция также может помочь в выявлении возможных проблем при
выполнении проекта. Например, если мы обнаружили задержки в выполнении
работ на одной из стадий симуляции, то можем провести анализ и определить
причины задержек. Это позволит нам предпринять меры для устранения этих
проблем в будущем.
Другим методом анализа результатов математического моделирования
является оптимизация. Оптимизация позволяет найти наилучшее решение
поставленной задачи с учетом ограничений и целей проекта.
Например, если мы имеем математическую модель здания, то можем
провести оптимизацию расположения помещений. Мы можем установить
условия, такие как минимальное количество коридоров и максимальная
жилплощадь, и найти наилучшее решение с учетом этих условий.
Оптимизация также может помочь в выборе лучшего времени начала
работ. Например, мы можем провести оптимизацию расписания работ с учетом
минимального времени выполнения проекта и ограничений бюджета.
Важно отметить, что результаты анализа математической модели не
всегда могут быть точными. Все зависит от того, насколько точно была создана
сама модель и какие данные были использованы при ее создании.
Тем не менее, использование математического моделирования и анализа
результатов может значительно улучшить процесс управления строительными
проектами. Это позволит более точно определить ресурсы, время выполнения
работ и другие факторы, что в конечном итоге приведет к успеху проекта.
В настоящее время существует множество примеров успешного
применения общей схемы управления строительными проектами на основе
математического моделирования. Ниже приведены лишь несколько из них [81].
В 2010 году компания China State Construction Engineering Corporation
начала строительство автомобильной дороги в провинции Хэнань в Китае.
Общая стоимость проекта составляла около 4,6 миллиарда юаней (около $700
миллионов). Для управления проектом была использована общая схема
управления строительными проектами на основе математического
моделирования. В рамках этой схемы была разработана математическая
модель, которая позволила определить оптимальный порядок выполнения
работ и распределение ресурсов. Благодаря использованию этой схемы удалось
значительно ускорить выполнение работ и сократить затраты на проект.
Автомобильная дорога была построена за три года, что является рекордно
быстрым временем для такого крупного проекта.
24
В 2008 году компания Endesa Chile начала строительство
гидроэлектростанции Ralco в Чили. Общая стоимость проекта составляла около
$550 миллионов. Для управления проектом была использована схема
управления на основе имитационного моделирования и сетевого планирования,
которая позволила определить оптимальный порядок выполнения работ и
распределение ресурсов. Гидроэлектростанция была построена за три года, что
также является рекордно быстрым временем для реализации такого крупного
проекта.
В 2012 году компания PIK Group начала строительство жилого комплекса
"Ладога-Сити" в Санкт-Петербурге. Общая стоимость проекта составляла около
$1 миллиарда. Благодаря методам математического программирования была
осуществлена оптимизация распределения ресурсов при строительстве, что
позволило определить оптимальный порядок выполнения работ и
распределение ресурсов, в результате чего удалось значительно ускорить
выполнение работ и сократить затраты на проект. Жилой комплекс был
построен за три года вместо заявленных четырех.
Таким образом, примеры успешного применения общей схемы
управления строительными проектами на основе математического
моделирования подтверждают эффективность этого подхода. Благодаря
использованию математических моделей удалось значительно ускорить
выполнение работ и сократить затраты на проекты.
Подводя итого, можно сказать, что использование математического
моделирования является одним из ключевых аспектов при управлении
строительством. Это позволяет рассчитать возможные риски на каждом этапе
строительства и принять соответствующие меры по их минимизации, оценивать
эффективность инвестиций в проект, оптимизировать использования ресурсов и
повышать безопасности при эксплуатации объекта.
Данная глава монографии является описанием поставленной проблемы и
анализом имеющихся средств для ее решения. Автором были
проанализированы основные методики, существующие в настоящее время,
которые направлены на организацию и управление строительными проектами и
возможности их усовершенствования на основе математического
моделирования. В результате, была разработана схема научного исследования,
которая приведена на рисунке. Эта схема будет реализована в следующих
разделах работы. Дальнейший материал будет отличаться научной новизной.
25
Этапы и задачи управления строительными проектами на основе математического
моделирования
Этап выбора строительного проекта для реализации
Задача многокритериальной оценки строительных проектов
Этап организации и оптимизации строительства
Задача распределения ресурсов при организации
строительства
Этап управления и контроля строительных проектов
Задача управления рисками при строительстве
Предотвращение
допустимых
рисков
Предотвращение критических рисков
Явные риски
Неявные риски
Разработка модели
эффективного снаб-
жения строительных
объектов ресурсами
Разработка модели
оптимального
распределения
дефицитных ресурсов
Разработка модели
управления запасами
ресурсов при
строительстве
Объективное оценивание по
количественным критериям
Экспертное оценивание по
качественным критериям
Индивидуальное
экспертное
оценивание
(метод анализа
иерархий, метод
латентных
переменных)
Групповое
экспертное
оценивание
(метод,
учитывающий
компетен-
тность
экспертов)
Оценка
соответствия
проекта
требованиям
(метод,
основанный на
теории нечетких
множеств)
Общая оценка
привлекательн
ости проектов
(метод,
основанный
на теории
латентных
переменных)
Рисунок. Структурная схема управления строительными проектами на основе
математического моделирования
Раскрытие методов управления в соответствии с приведенной на рисунке
схемой будет представлено в следующих разделах работы.
26
Глава 2. ЭФФЕКТИВНОЕ ОЦЕНИВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ
ПРОЕКТОВ
Строительство является одной из ключевых отраслей экономики,
определяющей развитие и процветание многих городов и регионов. Вместе с
тем, каждый новый проект строительства требует серьезных финансовых
вложений и несет в себе определенные риски. Поэтому оценка строительных
проектов перед началом их осуществления является крайне важным этапом.
Однако не всегда возможно провести полноценную оценку будущего
объекта до начала строительства. Изменения инфраструктуры, усложнение
юридической базы или нехватка информации об объекте зачастую приводят к
изменению первоначальных планов. В связи с этим возникает необходимость
пересмотра уже утвержденных строительных проектов для корректирования
пути дальнейшего развития объекта.
2.1. Общая постановка задачи
Оценка строительных проектов является неотъемлемой частью процесса
реализации любого строительного объекта. Это процесс, который помогает
определить эффективность и целесообразность осуществления того или иного
проекта.
Системы оценки строительных проектов используются для того, чтобы
оценить степень риска, связанного с реализацией данного проекта, а также его
потенциальную прибыльность. Однако, системы оценки могут использоваться
не только для описания финансовых показателей, но и для определения
социальной значимости и экономической целесообразности строящегося
объекта.
Оценка строительных проектов – это важный этап перед началом
реализации проекта, который позволяет определить его целесообразность и
эффективность. Однако для проведения оценки необходимо учитывать ряд
требований к строительным проектам.
Первое требование к строительным проектам – это соответствие
действующим нормативам и законодательству. Строительные проекты должны
соответствовать Государственным стандартам, СНиПам, ПДН и другим
нормативно-правовым документам. В случае нарушения данных требований,
возможно отказ в получении разрешения на строительство или же
аннулирование уже выданного разрешения.
Второе требование к строительным проектам – это безопасность
эксплуатации объекта. Прежде всего, необходимо учитывать технические
характеристики материалов и оборудования, которые будут использоваться при
строительстве объекта. Кроме того, нужно предусмотреть все возможные виды
опасности на объекте: пожарную безопасность, электробезопасность,
27
газобезопасность и т.д. Важно учитывать, что безопасность объекта должна
быть обеспечена на всех этапах его жизненного цикла – от проектирования до
эксплуатации.
Третье требование к строительным проектам – это оптимальность затрат
и технико-экономические показатели. При разработке строительного проекта
необходимо учитывать себестоимость работ и материалов, а также оценивать
рентабельность вложений. Помимо этого, нужно проводить анализ
эффективности инвестиций и прогнозировать будущую прибыльность объекта.
Четвертое требование к строительным проектам – это соответствие
потребностям заказчика или конечного пользователя. При разработке
строительного проекта необходимо учитывать все потребности и требования
заказчика или конечного пользователя объекта. Например, если это жилой дом,
то следует учитывать параметры комфорта для будущих жильцов: площадь
квартиры, количество комнат, наличие балкона/лоджии и т.д.
Пятое требование к строительным проектам – это экологическая
безопасность и энергоэффективность объекта. Современные требования к
экологической безопасности и энергоэффективности объекта стали
неотъемлемой частью оценки строительных проектов. Необходимо учитывать
возможность использования альтернативных видов энергии, снижение
выбросов вредных веществ и т.д.
Шестое требование к строительным проектам – это учет
градостроительных и архитектурных нормативов. При разработке
строительного проекта необходимо учитывать градостроительные и
архитектурные нормы и правила, которые регулируют принципы зонирования
территорий, а также предписывают определенный стиль и формы
архитектурного оформления объекта.
Таким образом, можно отметить, что оценка строительных проектов
является очень важной задачей перед началом реализации любого
проектируемого объекта. Для проведения такой оценки необходимо учитывать
множество требований к строительным проектам, которые были рассмотрены
выше. Только при выполнении всех данных требований можно быть уверенным
в успешном окончании строительства объекта.
В данном разделе опишем теоретические основы математической модели,
которая позволит осуществить выбор оптимального строительного проекта на
основании технической документации, технического задания и иных
нормативных документов, которые используют объективные показатели и
характеристики проектов. В основе математических моделей и в качестве
математического инструментария, входящих в методику оценивания проектов,
лежит теории нечетких множеств [37, 52, 59] и теория латентных переменных, а
именно, модель Раша оценки латентных переменных [14, 46, 94, 95].
Структурная схема оценки строительных проектов на основании
объективных показателей с точки зрения степени соответствия проекта
28
требованиям к объекту строительства, поставленной цели строительства и его
Постановка и формализация требований к строительному объекту, для
которого выбирается проект, формулировка критериев
Подбор возможных проектов для реализации
строительства и оценка их параметров
Проведение вычислительных экспериментов на основе имитационного
моделирования для разных исходных данных
Обработка результатов вычислительных экспериментов, анализ свойств
оценок проектов для конкретного строительного объекта, обоснование
их адекватности, валидности и применимости на практике
Анализ результатов оценивания строительных проектов, рекомендации
по их практическому применению
Оценка проекта по объективным
количественным критериям
Оценка проекта по субъективным
качественным критериям
Традиционный
аддитивный
метод
Описание методик вычислительных процедур по методикам с
применением информационных технологий
Метод на основе
модели Раша
оценки латентных
переменных
Индивидуальное
экспертное
оценивание
Метод анализа
иерархий, Метод
латентных
Групповое
экспертное
оценивание
Метод,
учитывающий
компетентность
экспертов
Получение оценок проектов по
критериям на основе теории
нечетких множеств, разработка
функций принадлежности
Экспертное оценивание
строительных проектов
задачам, приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структурная схема оценивания строительных проектов
29
Таким образом, можно выделить два основных направления оценки
строительных проектов для выбора наилучшего из них:
- оценка проектов по объективным количественным критериям, таким как
его стоимость, время выполнения, возможные риски, издержки и другие,
производится на основе формирования функции принадлежности нечеткого
множества проектов по каждому критерию и дальнейшего формирования
обобщенной степени соответствия проекта для целей и задач строительства;
- оценка проекта по субъективным или качественным критериям, когда
нельзя определить точно числом степень привлекательности строительного
проекта для планируемого объекта строительства, например, дизайн объекта,
его эргономика, экологичность проекта, степень адаптации к окружающему
ландшафту и тому подобное, производится на основе индивидуального или
группового экспертного оценивания.
2.2. Методика выбора наилучшего проекта на основе объективных
показателей
Начнем изложение с оценки проектов на основе объективных
показателей, которые, как правило, четко прописаны в технической
документации проекта и ставится задача проверки, насколько эти показатели
соответствуют требованиям к объекту строительства, для которого выбирается
проект.
2.2.1. Модель оценки строительных проектов, основанная на теориях
нечетких множеств и латентных переменных
Далее, будет описана математическая модель оценки степени
соответствия строительных проектов к требованиям для объекта строительства,
которая базируется на методах теории нечетких множеств [37, 52, 59].
Предположим, что необходимо построить некоторый объект, и для него
необходимо выбрать наилучший проект из числа предложенных и
рассматриваемых.
Число возможных строительных проектов обозначим через n, а сами
проекты будем обозначать как: А1, А2, …, Аn. Необходимо определить степень
соответствия каждого строительного проекта в виде числового итогового
показателя Ui, который будем называть интегральным уровнем соответствия
проекта. Для оценки уровня соответствия проектов, будем использовать m
критериев, которые обозначим через K1, K2, … Km.
Перейдем к математическому формализму постановки описанной задачи.
Обозначим через матрицу uij – уровень соответствия i – го проекта по j – му
критерию. Чтобы определить степень соответствия или каждый элемент
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]