Тема 5. Организационно-технологическое

моделирование строительного производства

1. Классификация организационно-технологических моделей.

2. Линейные модели, способы построения, назначение.

3. Линейные циклограммы, способы построения, назначение.

4. Матричные и сетевые модели.

Современное строительное производство представляет собой сложную систему с большим числом участников и их большим количеством используемых ресурсов. Характер взаимосвязей между ними зависит от динамических процессов во многом проявляющих вероятностный характер. При принятии решений по организации строительства и производству работ необходимо учитывать все многообразие влияющих факторов, что можно учесть только в случае разработки многовариантных путей достижения намеченной цели.

Оптимальный результат по окончании строительства следует ожидать только в том случае, если до начала строительства будет проанализирован весь его ход с учетом возможного влияния всех факторов во всех вариантах.

Для этого в последние годы разработаны различные виды организационно-технологических моделей строительства зданий и сооружений. При выборе того или иного вида моделей следует исходить из оценки эффективности ее применения.

Модели представляет собой абстрактное отображение наиболее существенных характеристик, процессов и взаимосвязей реальных систем. Модель – это условный образ объекта, сконструированный для упрощения его исследования.

Различают два вида моделей: физические и символические (абстрактные).

Физическая модель представляет собой некоторую материальную систему, которая отличается от моделируемого объекта размерами, материалами и т.п. Физическая модель может быть безмасштабной (аналоговой), построенной на основании того или иного физического процесса, протекающего в моделируемом явлении (например, динамическая модель гидроэлектростанции) и масштабной (например, макет здания строительной конструкции и т.п.).

Символические (абстрактные) модели создаются с помощью языковых, графических, математических средств описания и абстрагирования.

Наибольшее распространение нашли математические модели благодаря их свойству и возможности использования в разных совершенно несложных ситуациях. Разработаны и используются следующие группы математических моделей:

а) в зависимости от характера математических зависимостей - линейные, когда все зависимости связаны линейными соотношениями, и нелинейные при наличии хотя бы частично нелинейных соотношений;

б) детерминированные, в которых учитываются только усредненные значения параметров, и вероятностные, предусматривающие случайный характер тех или иных параметров и процессов;

в) статические, фиксирующие только один период времени и динамические, в которых рассматриваются и рассчитываются параметры по различным периодам, этапам;

г) оптимизационные, в которых выбор элементов и самого процесса осуществляется с учетом экстримизации целевой функции, и неоптимизационные с заранее заданным объемом выпуска или производства;

д) с высоким уровнем детализации, когда модель отображает многие факторы процесса или включает в себя большое число элементарных составляющих, а агрегированные укрупненные модели, где объединяются многие параметры, близкие по назначению.

Математическая модель строительного производства и полученные на ее основе функции распределения вероятностных характеристик строительной системы дают возможность еще на стадии проектирования оценить надежность практической реализации как отдельных организационно-технологических решений, так и организации возведения объекта в целом. Т.е устанавливается обратная связь между строительным производством и проектными организационно-технологическими решениями.

Под организационно-технологической моделью процессов возведения зданий и сооружений следует понимать описание перечня строительно-монтажных работ, порядка их выполнения и характера взаимосвязей между работами, технологии строительства, соответствия ее строительным нормам, условию рационального использования ресурсов и т.д.

К моделям предъявляются два взаимо противоречивых требования.

1. адекватности (соответствия)

2. простота.

Поэтому в модель включают наиболее существенные для проводимого исследования свойства.

При выборе того или иного вида модели следует исходить из оценки эффективности ее применения.

Простейшим типом организационно-технологической модели является линейный график Ганта (линейный календарный график). В этом случае линейная модель изображается линейным календарным графиком, однозначно определяющим технологическую последовательность выполнения комплекса работ и соблюдения директивных сроков строительства. Такой график прост в исполнении и наглядно показывает ход работ.

Работы	Объемы работ	Потребные ресурсы	Рабочие дни
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
1	V1	R1
2	V2	R2
3	V3	R3
4	V4	R4

Рис. 5.1 Линейный график выполнения работ

Математически линейная модель описывается как набор фиксированных значений сроков начал и окончаний работ без указания взаимосвязи между ними

где Р – календарный график (расписание работ);

– срок начала работыi;

– срок начала работыi;

n – последовательность номеров работ линейного графика.

При выполнении простых производственных процессов руководитель имеет возможность, опираясь на собственный опыт и память, координировать деятельность отдельных исполнителей. Однако с усложнением организации объем, и сложность комплексов операций непрерывно увеличивается, возрастает число операций в производственном цикле, усложняется связь между ними, требуется большее число исполнителей разной квалификации, возрастают и усложняются функции и обязанности руководителя, поэтому «жесткий» одновариантный характер линейных графиков препятствует их использованию в качестве ОТМ для решения разнообразных задач.

К основным недостаткам линейных календарных графиков можно отнести следующие:

1. линейный календарный график статичен, и не отображает динамики строительного процесса, нуждается в постоянной корректировке (разработка, согласование и утверждение);

2. по графику тяжело определить, как идет строительство в каждый момент времени (с опережением или отставанием) и какова величина этого опережения или отставания;

3. линейный календарный график не позволяет установить, как задержка или невыполнение одной или нескольких работ отразится на сроках выполнения других работ и на общей продолжительности строительства;

4. график не дает четкой графической модели технологической взаимосвязи между работами, и по нему трудно проследить технологическую и организационную взаимосвязь между ними;

5. в линейном календарном графике не выделены главные, определяющие общую продолжительность строительства работы (а также работы второстепенные);

6. сложность применения современных математических методов и ЭВМ для расчета параметров графика.

Однако, несмотря на указанные недостатки, линейные календарные графики не потеряли своего значения и в настоящее время. Они применяются при строительстве небольших объектов, выполнении отдельных видов работ, в процессе оперативного планирования и в ряде иных случаев, где это целесообразно.

Циклограмная модель является развитием линейной и специально приспособлена для наглядного изображения развития строительного потока возведения однотипных зданий и сооружений во времени и в пространстве. Как и линейные графики, циклограммы строят на плоскости в двухмерной системе координат: «работы-время». Путь движения бригад с объекта (захватки) на объект захватку изображают наклонными линиями

Время
VI захватка
V захватка
IV захватка
III захватка
II захватка
I захватка

Рис.5.2 Циклограмма поточного выполнения работ

Построение циклограммы основано на применение технологических нормалей, каждая из которых разработана для одной типовой захватки и описывает одновариантную последовательность выполнения работ.

Циклограммы различных потоков с полным предшествованием зависимых работ имеют математическое описание. Но они встречаются довольно редко, а чаще имеют место неритмичное поточное строительство промышленных предприятий и других сложных комплексов весьма сложно отображаемое циклограммами, что вызывает трудности при математическом описании. Они нашли широкое применение в процессе календарного планирования возведения сравнительно простых объектов и комплексов. Поскольку циклограммы. Представляют собой модификацию линейных моделей, им так же присуще и большинство их недостатков.

Матричные модели (математическое описание строительного потока) представляют строительный поток в виде матрицы, на которой вычисляются все параметры календарного плана без графического выражения. Матричная модель в сравнительно простом аналитическом виде представляет многообразие взаимосвязей между работами, выполняемыми в потоке. Матричная модель позволяет определить оптимальную очередность включения объектов в поток.

Сетевые модели, впервые примененные в 1958 г. наилучшим образом описывают выполнение самых сложных строительных и любых других комплексов работ. Сетевая модель выгодно отличается от других форм представления планов четким определением временных взаимосвязей между подлежащими выполнению работами.

Сетевые модели наилучшим образом отражают порядок работ по возведению сложного объекта, позволяют осуществлять научно обоснованное календарное планирование строительства, определять и разрешать многие проблемные ситуации, возникающие в процессе производства работ.