Автоматизированные информационные системы в проектировании строительного производства

Лекция № 1 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА   Область применения и возможности В силу повышенных требований к конструктивной и эксплуатационной надежности возводимых зданий и сооружений, повышенного уровня опас- ности при производстве строительных работ, а также существенных вложе- ний бюджетных средств строительство относится к сфере экономики, в наи- большей степени ограниченной рамками государственных норм, расценок, правил, требований. Основные экономические показатели строительного производства определяются  государственными  нормами  затрат  рабочего  и машинного времени, а также материальных ресурсов на выполнение еди- ничного объема работ, расценками на затрачиваемые ресурсы. Эти нормы используются для расчета продолжительности и себестоимости производст- ва строительных работ, на них ориентируются при строительстве не только за счет бюджетных средств, но и за счет средств частных инвесторов. Каза- лось бы, указанные нормы должны ограничивать возможности конкуренции между подрядными строительно-монтажными организациями. Но их можно рассматривать и  как  верхний  предел,  ограничение  по  затратам  времени  и ресурсов на производство работ, в рамках которых представляется воз- можным сформировать некоторое, как правило, значительное, количество альтернативных вариантов организационно-технологических решений про- изводства строительных работ, удовлетворяющих условию Тi  Тнорм; Сi  Снорм, где Тi, Сi — значения продолжительности и стоимости для i-го альтернатив- ного варианта ОТР; Тнорм, Снорм — предельные значения продолжительности и стоимости, определяемые государственными нормами затрат ресурсов, расценками, типовыми решениями по организации и технологии производ- ства работ, требованиями заказчиков и инвесторов. Графическая интерпретация результатов такого вариантного проектиро- вания строительного процесса в осях стоимости и продолжительности при- ведена на рис. 1.1. Рис. 1.1. Область возможных решений осуществления строительного процесса   Очевидно, что вариантное проектирование строительных процессов яв- ляется методологической основой, позволяющей обеспечить конкурентные преимущества строительной организации на рынке строительного подряда. На этапе проектирования целесообразно формировать все осуществимые организационно-технологические решения возведения зданий или сооруже- ний и на их основе осуществлять выбор предпочтительного варианта. Коли- чество таких вариантов может быть значительным. Например, для процесса вертикальной планировки площадки, включающего четыре простых техно- логических процесса (срезку растительного слоя, разработку и перемещение грунта, уплотнение грунта в насыпях, окончательную планировку площад- ки), при наличии у строительной организации двух альтернативных машин для выполнения каждого из процессов количество вариантов комплектова- ния каждого процесса машинами будет равно трем, а общее число вариан- тов — 108. Как показывает опыт, количество вариантов возведения строительных объектов доходит до нескольких тысяч (с учетом объема состава ресур- сов, последовательности и совмещения производства строительных работ и т. п.). Формирование такого значительного числа вариантов производ- тва работ, их оценка и выбор предпочтительного для заданных условий немыслимо без применения компьютерной техники и построения модели- рующих алгоритмов для создания компьютерных информационных сис- тем проектирования, организации и управления строительством. В  связи с этим использование компьютерных технологий и информационных сис- тем организационно-технологического проектирования строительного производства на стадиях предпроектной проработки решений, подготовки проектной  строительной   документации   и   инвестиционных   проектов, а также в ходе реализации строительного производства является осново- полагающим условием, обеспечивающим эффективность проектных ре- шений, гибкость строительных систем, а значит — конкурентоспособно- сти строительного предприятия. Необходимо отметить, что гибкость, адаптивность являются одними из базовых свойств строительного производства, отличающих его от большин- ства других отраслей. Связано это, во-первых, с наличием альтернативных вариантов ОТР осуществления практически любых строительных работ, во- вторых, с мобильностью ресурсов строительного производства. Это дает воз- можность в случае возникновения отказа или сбоя заменять элементы систе- мы при незначительном отклонении от заданных в проекте показателей. Именно это свойство строительных систем определяет их высокую степень адаптивности при воздействии дестабилизирующих факторов и возможность по управлению надежностью строительных процессов, т. е. обеспечение за- данных результатов строительного производства. В случае отказов, сбоев (выхода из строя техники и технологической оснастки и т. п.) необходимо в предельно короткие сроки перестроить систему так, чтобы не отклониться от нужных показателей, что возможно только в случае применения автоматизи- рованных информационных систем управления и проектирования строи- тельного производства. Кроме того, для принятия своевременного и адекватного решения при возникновении дестабилизирующих воздействий, отказов или сбоев в работе необходимо наличие оперативных и достоверных каналов информационного обмена между производственной системой, системой подготовки принятия решений (проектными и др. отделами) и управления. Даже при наличии компьютерных технологий и специалистов соответствующей квалификации, позволяющих подготовить варианты перестройки, замены организационно- технологических ресурсов или ввода резервных мощностей в ответ на воз- никновение сбоев или отказов системы или ее элементов, получение всей необходимой информации для подготовки вариантов решения проблем, ее доведение до соответствующих специалистов, принятие окончательного ре- шения и его реализация без наличия эффективных информационных систем может занять слишком много времени. Кроме указанных факторов, существуют и другие причины, делающие применение компьютерных технологий либо целесообразным, либо просто единственным средством эффективного решения задач. Например, оценка надежности ОТР, предполагающих необходимость формирования достаточ- но больших выборок значений исследуемого параметра и математической обработки данных. Все сказанное определяет актуальность широкого вне- дрения автоматизированных компьютерных систем в сферу проектирования строительного производства. Основные термины и понятия Ниже представлены определения терминов, наиболее часто употребляе- мых при решения задач автоматизации строительного производства. Алгоритм — логико-арифмитическое описание решения конкретной прикладной задачи в определенной области строительства и/или проектиро- вания. К примеру, определение интенсивности, продолжительности и стоимости строительного процесса может быть представлено в виде блок-схемы (логи- ко-арифмитического описания) (рис. 1.2). Рис. 1.2. Пример логико-арифмитического описания решения задачи для последую- щей разработки программы: Ii v — интенсивность i-го строительного процесса для v-го варианта его выполнения; Ni v — количество рабочих, участвующих в процессе; Нвр i — нор- ма затрат рабочего времени; Imax i — ограничения по интенсивности выполнения процесса (например, максимальная интенсивность доставки материальных ресурсов); Тi — продолжи- тельность выполнения i-го строительного процесса для v-го варианта его выполнения; Vi — объем работ для i-го строительного процесса; Ci v — величина прямых расходов для i-го строительного процесса для v-го варианта его выполнения; Cp i — повременная расценка стоимости чел.-ч; Cм i j — повременная расценка стоимости маш.-ч для j-й строительной ма- шины; k j I v — количество строительных машин j-го типа, участвующих в i-м строительном процессе для v-го варианта его выполнения; Cм k — стоимость k-го строительного материа- ла; Hм i v k — норма расхода k-го материала в i-м строительном процессе для v-го варианта   его выполнения Программа — записанный в машинных кодах алгоритм, обеспечиваю- щий решение конкретной прикладной задачи в определенной области строи- тельства и/или проектирования. Программный комплекс — совокупность двух или нескольких про- грамм, обеспечивающих решение группы функционально взаимосвязанных задач в определенной области строительства и/или проектирования. Модуль, программный модуль — программа, рассматриваемая как це- лое в наборе с другими модулями и являющаяся составной частью автомати- зированной системы (программного комплекса). Модуль обеспечивает ре- шение одной или нескольких функционально выделенных задач в опреде- ленной области строительства и/или проектирования. Программный продукт — функционально и документально завершен- ная программа, программный комплекс, автоматизированная система, про- граммный модуль (модуль). Обладает возможностью автономного (незави- симо от разработчика) использования конечным пользователем. Программное средство — операционная система и/или программа общего назначения, необходимая для функционирования программного продукта (опе- рационные системы, офисные системы, системы клиент-сервер и т. д.). Программное обеспечение — совокупность программных продуктов универсального применения, обеспечивающих решение определенных ин- формационных задач (технологий) в строительстве и/или проектировании. Автоматизированная информационная система — совокупность про- грамм, баз данных и т. д., обеспечивающих решение группы функционально и информационно взаимосвязанных задач в определенной области строи- тельства и/или проектирования.   Краткая характеристика автоматизированных информационных систем проектирования строительного производства, представленных на российском рынке На сегодняшний день автоматизированные компьютерные системы при- меняются на всех стадиях создания строительной продукции: предпроектной проработки ОТР, проведения тендеров на получение строительных заказов, инженерных изысканий, разработки проектной документации, формирова- ния инвестиционных проектов создания строительной продукции, управле- ния строительным производством. Наиболее полный перечень программных продуктов, предназначенных для автоматизации организационно-технологического проектирования строительного производства представлен в 13-м томе Московского террито- риального строительного каталога «Программное обеспечение информаци- онных технологий в строительстве» (МТСК-13). МТСК-13 разработан с целью предоставления пользователям  актуальной и систематизированной информации о программном обеспечении, включая на- значение и область применения в разных сферах инвестиционно-строительной деятельности, и предназначен для использования в организациях и предпри- ятиях, осуществляющих деятельность в областях проектно-изыскательских работ, строительного производства, сметных расчетов и ценообразования, бухгалтерского учета, финансово-экономической и управленческой работы, экологического мониторинга, подготовки и проведения конкурсов, информа- ционно-справочного обеспечения и др. Состав и содержание МТСК-13 позволяет пользователям осуществлять анализ и отбор необходимого программного обеспечения в зависимости от направлений деятельности, специфики производственных и управленче- ских задач, оснащенности компьютерной техникой, степени подготовлен- ности персонала, требуемого уровня сервисного обслуживания и других факторов. МТСК-13 содержит каталожные листы, в которых приведена основная информация по программным продуктам: назначение и область примене- ния, входные и выходные данные, требования к техническим и программ- ным средствам, возможность работы в сетях персональных компьютеров, дополнительные услуги, оказываемые при их поставке, нормативные доку- менты, использованные при разработке, свидетельства о сертификации, све- дения о разработчике и прочую информацию. К наиболее совершенным разработкам, решающим широкий спектр задач автоматизации организационно-технологического проектирования строи- тельного производства, можно отнести систему «ГЕКТОР-строитель». Су- ществуют программные продукты более широкого спектра применения, чем проектирование строительного производства, которые возможно применять и в рассматриваемой сфере: Microsoft Project — программный продукт кор- порации Microsoft, предназначенный для проектирования и управления про- ектами, Primovera. На кафедре технологии строительного производства Волгоградского го- сударственного архитектурно-строительного университета» была разработа- на программа «Технолог», предназначенная для решения задач вариантного формирования, оценки и выбора предпочтительных по заданным критериям организационно-технологических решений производства строительных ра- бот. Программа основана на оригинальном алгоритме, не имеющем аналогов в России и за рубежом (разработчики В. Н. Кабанов, С. Г. Политов). Также разработаны программы, предназначенные для оценки организационно- технологической надежности принятых проектных решений и дающие воз- можность проектирования строительных процессов с заданным уровнем на- дежности. В табл. 1.1 представлена характеристика отдельных программных про- дуктов, решающих задачи проектов производства работ (ПОС) и (ППР) на комплексной основе. При этом следует иметь в виду, что существует много программных продуктов, решающих отдельные задачи ПОС и ППР.   Таблица 1.1 Характеристика программных продуктов в области проектирования строительного производства   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 ГЕКТОР: проектировщик-строитель Программный комплекс «ГЕКТОР: проектировщик-строитель» предназначен для разработчиков организационной и технологической документации, руководителей и инженерно-технических работников строительных организаций, специалистов органи- заций заказчика и органов надзора. Комплекс предоставляет новейшие технологии раз- работки всех разделов ПОС и ППР. По каждому разделу: приводятся исчерпывающие нормативно-методические документы со средствами поиска; излагаются требования к составу и содержанию исходной информации; даются многочисленные примеры выполненных ПОС и ППР, которые могут слу- жить хорошей основой для собственных проработок; предоставляются самые современные средства автоматизации выпуска расчетной, графической и текстовой документации. Программный комплекс является новым качественным уровнем развития попу- лярной программы-прототипа «ГЕКТОР: АРМ ППР». Накопленный опыт ее использо- вания показывает, что предоставляемые пользователям программные средства, графи- ческие и документальные базы данных значительно повышают качество, снижают стоимость и сокращают сроки разработки организационно-технологических докумен- тов. В каждый раздел включен набор задач, сформированный по предметному призна- ку. Этот набор задач в свою очередь формирует следующий уровень меню программы. Меню конкретной  задачи  имеет  унифицированную  форму  и  включает  требования к составу и исходной  информации,  примеры,  нормативно-методические  материалы и решение задачи. Последняя позиция представляет собой программный модуль, авто- матизирующий решение данной конкретной задачи и работающий либо с графической информацией в среде AutoCAD, либо выполняющий необходимые расчеты. Некото- рые программные модули имеют в своем составе и расчетные и графические компо- ненты. Пользователь может редактировать все полученные графические и текстовые документы средствами AutoCad и MS Word Программный комплекс «ГЕКТОР: проектировщик- строитель» позволяет полу- чать разнообразную выход- ную информацию. По запро- су пользователя сформирует- ся оформленная по действующим стандартам ор- ганизационно- технологическая документа- ция в виде расчетных, графи- ческих, формализованных текстовых материалов, кото- рая без каких-либо доработок может быть непосредственно использована проектировщи- ками и подрядчиками при проектировании и строитель- стве конкретного объекта 13.4.1. Сис- темы общего назначения 13.4.3. Раз- работка проек- тов организа- ции строитель- ства и проектов производства работ   Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 Spider Project Планирование и прогнозирование параметров проекта, ведение учета исполнения проекта, разработка календарных графиков строительства. Обеспечивается построение оптимальных планов выполнения работ и использования ресурсов, планирования сро- ков выполнения работ на основе физических объемов и производительности исполь- зуемых ресурсов, автоматическое назначение ресурсов на работы, работа с нескольки- ми версиями проекта, моделирование производства ресурсов, использование типовых фрагментов проектов. В проектах может использоваться неограниченное количество иерархических структур работ и ресурсов, центров затрат и материалов. В составе проектов могут использоваться различные базы данных, в том числе по единичным расценкам, производительности ресурсов и др. Отслеживается фактиче- ское выполнение проекта, формируются отчеты о выполнении за любой период време- ни. Имеются системы ресурсного и стоимостного анализа, анализа рисков. Spider Project Professional устанавливается в проектном офисе для мультипроект- ного моделирования и управления, а также в тех подразделениях, где принимаются решения по управлению организацией в целом (например, там, где планируется и осуществляется финансовое управление, снабжение). Spider Project Desktop используется для управления отдельными проектами, коли- чество установок в организации определяется числом одновременно ведущихся проек- тов. Обычно на одно рабочее место Professional приходится четыре-пять рабочих мест. Desktop. Spider Project Viewer предназначается для просмотра проектов, в этой вер- сии не предусмотрено проведение расчетов. Обычно устанавливается у руководства. Статистика показывает, что на предприятии число используемых Spider Project Viewer примерно в два раза превосходит число используемых рабочих версий. Spider Project Lite — усеченная, рассчитанная на простые проекты версия пакета, функциональные возможности которой тем не менее достаточно серьезны (стоимостные компоненты, пулы назначений ресурсов, базы данных, оптимизация расписаний и пр.) Работы, ресурсы и их производительности, сроки строительства. Диаграммы, отчеты в табличной и графи- ческой формах 13.4.1. Сис- темы общего назначения. 13.9.1. Сис- темы управле- ния проектами, оперативного управления строительством и диспетчери- зации Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 ПЛАН 2000. Управление проектными работами Планирование работ как в денежном измерении, так и на основе учета трудоза- трат. В локальной сети может эксплуатироваться на любом числе машин, при этом для каждой определяются доступные функции (плановика, диспетчера, ГИПа, руководите- ля и т.д.). Работает и автономно — на отдельных машинах, без сети. Является откры- тым, допускает подключение внешних программ, в том числе с использованием ин- формации из комплекса. Выходные формы являются документами Microsoft Word. Комплекс повышает оперативность и достоверность плановой информации для принятия решений. В состав комплекса входят следующие блоки: сметно-договорные работы; планирование; диспетчеризация; реализация; трудозатраты           — 13.4.5. Про- чие системы 1С: Подрядчик строительства 3.0. Управление строительным производством Программный продукт предназначен для автоматизации управления строительным производством, производственного планирования (составления календарных планов), ведения производственного учета, анализа хода выполнения строительно-монтажных работ. Основные возможности: формирование календарных планов работ с возможностью создания любой иерар- хии (фаз, групп, подгрупп) для большого количества объектов строительства; назначение на выполнение работ календарного плана трудовых и технических ре- сурсов; определение материалов, необходимых для выполнения работ в рамках календар- ного плана; назначение и отражение логических взаимосвязей между работами с возможно- стью задержки как по времени, так и по объему; назначение непосредственных исполнителей-сотрудников для выполнения запла- нированных работ; создание шаблонов работ, групп работ для упрощения внесения данных в различ- ные проекты; ведение табеля исполнителей-сотрудников, фактически участвовавших в работах; Локальная смета и КС-2 из «1С:Смета». ЛС и КС-2 в формате АРПС 1.10. До- кументы и отчеты 13.9.1. Сис- темы управле- ния проектами, оперативного управления строительством и диспетчери- зации 13.10.2. Системы бух- галтерского и налого- вого учета Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 ведение учета фактического выполнения работ календарного плана; учет фактически израсходованных материалов в разрезе работ и объектного строи- тельства; отображение информации о планах работ в графическом виде, в том числе, графи- ческое отображение критических работ; построение графиков работы ресурсов в разрезе работ, а также графиков примене- ния в работах материалов в разрезе работ; формирование недельно-суточных графиков работ за любой промежуток времени. Возможность формирования и заполнения Общего журнала работ (КС-6); построение отчета по выполнению календарного плана работ с анализом выполне- ния и прогнозированием сроков дальнейшего хода работ; формирование отчета о степени участия сотрудников организации в работах; построение графиков движения рабочей силы, использования машин и механизмов; формирование отчета об участии подрядных организаций в строительстве в разре- зе работ; назначение персональной ответственности за выполнение работ календарного плана; разделение прав доступа к редактированию различных областей программы с на- значением персональной ответственности за заполнение любого документа; ведение журнала кадровых документов, оформление приема/увольнения в органи- зации, возможность кадрового перемещения; ведение штатного расписания сотрудников организации; ведение документов учета машин и механизмов, состоящих на учете в организа- ции (прием, перемещение, списание); ведение штатного расписания машин и механизмов в организации; формирование плана поставок материалов по документам планирования и на весь календарный план в целом; формирование графиков работ для всех объектов строительства в виде диаграммы Гантта; создание сценариев календарного плана по всем производственным и стоимост- ным показателям; ведение регламентированного производственного календаря; настройка личных параметров пользователя       Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 MyPrimavera Информационная корпоративная система управления проектами. Программный продукт MyPrimavera построен на современных web-технологиях, обладает всеми не- обходимыми возможностями для контроля и анализа данных по портфелям проектов, разработке и актуализации графиков, отслеживанию процессов инициации и измене- ния проектов, управлению документооборотом и т.д. В нем реализованы требования PMI (Project Management Institute) и стандартов ISO. MyPrimavera может быть на- строена под персональные потребности каждого пользователя Информация о сроках работ, задействованных ре- сурсах и бюджете, техноло- гические зависимости между работами графика. Кален- дарно-сетевой график, отче- ты об использовании ресур- сов и денежных средств. До- кументы по контролю хода реализации проекта, анализу финансирования 13.9.1. Сис- темы управле- ния проектами, оперативного управления строительством и диспетчери- зации АЛТИУС. Управление строительством             Управленческий учет в строительных, монтажных, ремонтных и т.п. организациях. Учет договоров с заказчиками и подрядчиками. Планирование и контроль деятельно- сти: сроки выполнения работ, финансы, поставка ресурсов на объекты Карточки договоров, сметы или приложения к до- говорам, фактические плате- жи, данные о движении ма- териальных ценностей. Гра- фики выполнения работ. Финансовые планы и бюдже- ты. Графики поставки ресур- сов на объекты. Акты вы- полненных работ. Наряды. Оперативные и аналитиче- ские отчеты о выполнении работ, финансировании, за- тратах, движении матери- альных ценностей, взаимо- расчетах и другие. В про- грамме более 40 отчетов 13.9.1.  Сис- темы управле- ния проектами, оперативного управления строительством и диспетчери- зации 13.9.2.  Сис- темы управле- ния логисти- кой, матери- ально- техническим обеспечением строительства   Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 ГЕКТОР: календарное планирование производства работ Рекомендуется для использования инвесторами, заказчиками строительства, про- ектировщиками, строителями, заказчиками и участниками конкурсов и аукционов. По- зволяет составлять календарные планы на основе сетевых моделей производства работ с автоматической оптимизацией по срокам работ. Возможности программы: импорт информации из сметных программ в формате единого блока обмена АРПС 1.10. Автоматизированная подготовка набора работ календарного плана; простые и эффективные способы взаимоувязки работ быстрое построение сетевой модели; расчет по трудоемкости и/или потребности в машинах и механизмах или ручной ввод длительности выполнения каждой работы календарного плана; расчет сетевой модели (критического пути, резервов времени) с оптимизацией по срокам выполнения работ; диалоговая корректировка календарного плана производства работ; построение многоуровневых вложенных календарных планов производства работ, произвольная степень детализации календарных планов, возможность объединять ка- лендарные планы для управления ресурсами на уровне строительной организации; ввод фактического выполнения, наглядное представление на экране хода выпол- нения работ; получение отчетных документов в соответствии со СНиП 3.01.01-85*: календар- ный план производства работ, графики потребности в материалах, машинах и меха- низмах, рабочих на любой период времени по любой совокупности работ календарно- го плана Отчетные документы выводятся для просмотра и распечатки в Microsoft Excel. Сетевая модель может выводиться в графический редактор для просмотра и распечатки 13.14. Про- чие системы автоматизации ГЕКТОР: календарный план строительства объектов Программа предназначена для инвесторов, заказчиков строительства, проекти- ровщиков, строителей, заказчиков и участников конкурсов и аукционов. Позволяет оп- ределять и обосновывать продолжительность строительства  объектов (предприятий, их очередей, пусковых комплексов, сооружений и зданий), распределять объемы инве- стиций и строительно-монтажных работ по периодам строительства, составлять кален-     — 13.14. Про- чие системы автоматизации     Продолжение табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 дарные планы строительства объектов с распределением инвестиций и объемов строи- тельно-монтажных работ по зданиям и сооружениям и периодам строительства в со- ставе проекта организации строительства (ПОС). Базы данных программы содержат Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зда- ний и сооружений (СНиП 1.04.03-85*). По мере выхода и апробации в программу бу- дут включены Региональные нормы продолжительности строительства зданий и со- оружений в городе Москве, разрабатываемые ЦНИОМТП по заказу ДЭПиР г. Москвы и Москомэкспертизы Пользователь программы может создавать и вести собственные базы данных по продолжительности строительства и распределению задела инвестиций и объемов СМР. Программа содержит расчетный модуль, позволяющий определять продолжи- тельность строительства и распределение задела для объектов, используя базу данных объектов-аналогов. При расчетах могут учитываться природноклиматические, техно- логические и организационные условия строительства. В программе реализован рас- четный метод определения продолжительности строительства объектов различного отраслевого назначения, приведенный в Пособии к СНиП 1.04.03-85*               —   ИСУП на базе Primavera 5.0   Типовое решение для системы управления проектами капитального строительства: это комплект материалов, баз данных, типовых календарно-сетевых графиков, экран- ных и отчетных форм, предназначенных для настройки программного обеспечения Primavera. Дальнейшее развитие и адаптация ИСУП возможны силами Заказчика, так как в состав Типового решения входит описание практических подходов к ее настрой- ке и использованию, описание характеристик участников по ролям и основных выпол- няемых ими функций, примеры взаимодействия участников в основных процессах управления проектами, ролевые инструкции участников по использованию системы, варианты настройки для решения специфических задач — например, для сооружения объектов промышленных и гражданских, линейных и площадочных. Отражены усло- вия работы, как с российскими, так и с западными подрядчиками.         — 13.9.1. Сис- темы управле- ния проектами, оперативного управления строительством и диспетчери- зации   Окончание табл. 1.1   Область применения, функциональные возможности Состав входных и выходных данных Раздел МТСК-13 Состав типового решения: 1. Методология внедрения ИСУП. В данном документе описано, каким образом организовать внедрение ИСУП на предприятии с использованием Типового решения (рекомендации по созданию команды внедрения, организации системы мотивации, ти- повой график внедрения и т. п.). 2. Методология настройки ИСУП. Приведены наиболее распространенные подхо- ды к настройке программного обеспечения Primavera для управления строительными проектами. Представлены типовые подходы к формированию структуры проектов предприятия (EPS), структуры ответственных, структур декомпозиции работ (WBS), подходы к планированию и контролю графиков проектов и т. п. Указано, какие участ- ники (по ролям) могут быть вовлечены в систему управления проектами, и какие их функции автоматизируются с помощью программного обеспечения Primavera. Приве- ден пример схемы взаимодействия участников при работе в ИСУП в рамках основных процессов управления строительными проектами. Представлены методологические подходы к интеграции ИСУП со специализированными системами бизнес- планирования, бюджетирования, управления финансами, договорами и поставками. Документ проиллюстрирован примерами, содержащимися в Базе данных. 3.  Преднастроенное программное обеспечение ИСУП. К комплекту документов прилагается база данных Primavera, в которой выполнены все настройки согласно Ме- тодологии настройки ИСУП. Кроме того, данная база содержит примеры графиков строительства площадочных и линейных объектов, преднастроенные экранные и от- четные формы, наиболее часто используемые при управлении строительными проек- тами, настроенные профили доступа. 4. Инструкции участников ИСУП по ролям. В инструкциях для каждой роли уча- стника описан порядок его действий при работе в системе управления на базе про- граммного обеспечения Primavera. Инструкции разработаны для руководителей проек- тов, планировщиков, кураторов, администраторов и других участников команд проек- тов и соответствуют требованиям, предъявляемым к процессам управления проектами в рамках стандартов PMBOK PMI и ICB IPMA                           —   Лекция 2 ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА   Системотехника строительства: базовые принципы проектирования, организации и управления строительным производством Теоретическими аспектами, связанными с разработкой методологических основ организации и управления строительным производством, занимался  А. А. Гусаков, он же является родоначальником нового направления строи- тельной науки — системотехники строительства. Необходимость развития в строительстве новых методов и подходов вы- звана повышением сложности проектирования, создания строительных сис- тем, зачастую отсутствием системного подхода при решении разнородных за- дач проектирования, организации и управления строительным производством. Понятие «системотехника» (от англ. Systems Engineering) обычно напол- няется разным смыслом [2, стр. 7], имеет много определений и значений: на- учно-практическая дисциплина, область науки, направление в кибернетике, комплекс особых теоретических и практических вопросов, общая техниче- ская наука о больших системах, методология проектирования и конструиро- вания больших систем, специальность инженерного образования, характери- стика особой инженерной деятельности, образ действия, направление мыш- ления, мировоззрение инженера и исследователя. В целом эти значения не противоречат, а лишь дополняют и расширяют друг друга. В общем случае под системотехникой строительства понимается научно- техническая дисциплина, охватывающая комплексно и во взаимосвязи сты- ковые вопросы проектирования, создания, функционирования и развития строительных систем, т. е. систем, сформированных для достижения опреде- ленного результата в строительстве [2, стр. 8]. Появление системотехники тесно связано с быстрым усложнением ин- женерной деятельности в последние десятилетия. По подсчетам специали- стов увеличение количества взаимосвязанных организаций или элементов в 10 раз увеличивает число связей и  соответственно усложняет  управление в 100 раз. Это в полной мере относится к строительным системам, которые стали включать в свой состав наряду с традиционными строительными эле- ментами (конструкции зданий и сооружений, строительные машины, брига- ды рабочих и т. д.) также элементы современных сложных организационно- экономических и вычислительно-технических систем (экономический меха- низм хозяйствования, организационные структуры управления, автоматизи- рованные системы планирования, проектирования, управления и т. д.). Формирование (создание, проектирование, конструирование) таких строительных систем стало настолько сложным делом, что вызвало быстрое проникновение в строительство новых методов и подходов. Одновременно происходило определение и уточнение области приложения системотехники в строительстве. Строительные системы имеют много специфических особен- ностей. Поэтому системотехника строительства, используя достижения науч- ных и прикладных дисциплин, постоянно нуждается в привязке их к требова- ниям и особенностям строительных систем. Поскольку понятия «система» и «техника» имеют неоднозначные тол- кования, в соответствии с классическим определением теории функцио- нальных систем под системой понимается комплекс избирательно вовле- ченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного результа- та. А собирательным понятием «техника» отражается совокупность ме- тодов и средств формирования строительных систем (вовлечения элементов в систему) [3, стр. 8]. В своей работе Гусаков дал наиболее полное и теоретически обоснован- ное изложение прогрессивных, оправданных временем концептуальных принципов проектирования строительного производства, к которым были отнесены [3, стр. 10]: функционально-системный; вероятностно-статистический; имитационно-моделирующий; интерактивно-графический; инженерно-психологический; инженерно-экономический. 1.     Функционально-системный принцип. Системообразующим факто- ром является конкретный результат функционирования системы. В этом слу- чае система — это комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимо- содействующих достижению заданного результата. В строительных системах сложность иерархии, множество целей, несо- подчиненность и ненадежность критериев по отдельным подсистемам дела- ют весьма актуальной методологию обеспечения в процессе моделирования достоверности и надежности достижения конечного результата. В связи с неизбежным компромиссом между простотой модели и слож- ностью моделируемых объектов значительные методологические трудности представляет оценка адекватности модели реальной действительности. Тео- рия функциональных систем позволяет произвести оценку адекватности мо- дели по степени отражения (достоверности, надежности, комплексности) ре- зультата функционирования системы. Облегчаются и получают методическое руководство такие этапы проек- тирования системы, как декомпозиция ее на элементы (подсистемы) и опре- деление связей между элементами (степеней свободы). Декомпозиция сис- темы может производится только на такие элементы и с такими степенями свободы, которые содействуют достижению заданного результата. Все дру- гие элементы и связи неправомерны и не должны иметь место в системе. От- брасывая таким образом несущественные для достижения результата эле- менты и связи, мы получаем методологию формирования обоснованной структуры системы. Функциональные системы по внутренней архитектонике гетерогенны, т. е. состоят из неоднородных элементов, каждый из которых несет свою нагрузку в достижении результата. Правомерно в состав функциональной системы включить такие неоднородные подсистемы, как объемно-конструктивные ре- шения строительных объектов, методы их возведения и управления возведе- нием. Эти подсистемы, в свою очередь, расчленяются на ряд неоднородных элементов, которые до  последнего  времени  рассматривались  разрозненно и вне единой функциональной системы, созданной для достижения общего результата (например это просматривается в принятой методологии и мето- дике проектирования в рамках ПОС и ППР). Приобретает методологическую конкретность в терминах результата триада постановки экономико-математических задач строительного произ- водства: цель — критерий — ограничения. Цель — это заданный результат, критерий — признак, по которому определяется соответствие этому резуль- тату, ограничения — это признаки, определяющие осуществимость дости- жения результата в заданных условиях. Условившись о единстве или иерар- хии результатов, можно получить стройную классификацию задач, решение которых необходимо в автоматизированных системах в строительстве. Структура систем, состав элементов, качество и количество связей между элементами, необходимые исходные данные — все эти атрибуты системо- технического подхода не могут и не должны быть жесткими, а обязаны об- ладать гибкостью перестройки во имя достижения результата. Поэтому в функциональных системах строительства должен быть на- дежным лишь один элемент — результат, все же остальные элементы могут и должны быть способны перестраиваться и изменяться по ходу функциони- рования системы, если это необходимо для достижения результата. Но реали- зация данного принципа возможна только при использовании автоматизиро- ванных систем проектирования, позволяющих оперативно осуществить пере- стройку системы в случае возникновения сбоев с обеспечением изначально заданного результата. Понятно, что при изменении тех или иных условий строительства отсутствует возможность корректировки решений в рамках ПОС и ППР, т. е. практически повторной разработки данных документов. Следовательно, в организационно-технологических и управленческих строительных системах термин «надежность» должен применяться только    к результату деятельности. Определение надежности предполагает в необ- ходимых случаях структурную перестройку и функциональную подмену одних элементов (ненадежных, отказавших) другими элементами, выпол- нявшими ранее другие функции. Как известно, первые работы в области повышения надежности техниче- ских систем шли по принципиально другому пути — механическому дубли- рованию и резервированию элементов, построению надежных систем из не- надежных элементов. 2.    Вероятностно-статистический принцип. Одной из базовых концеп- ций современного научного мировоззрения является вероятностное пред- ставление изучаемых объектов. Широко применяемые до последнего времени в организации, экономике, управлении строительством детерминированные методы, как и много лет на- зад, однозначно определяют события начальными условиями. Отсутствие учета вероятностного, стохастического характера строительного производ- ства привело к неадекватности моделей, ненадежности большинства органи- зационно-технологических, экономических, управленческих решений. Основой вероятностного подхода является представление о распределе- ниях, которыми опосредуются зависимости между свойствами исследуемых объектов. При детерминированном подходе эти зависимости выражаются как прямые функциональные связи. Понятие о распределениях непосредст- венно связано с понятием о случайных величинах, неопределенным образом меняющих свое значение, которое, однако, имеет устойчивую относитель- ную частоту появления. На основе распределений разработаны модели тео- рии вероятностей и математической статистики. В строительстве продолжительность, сметная стоимость, трудоемкость   и другие показатели являются вероятностными из-за воздействия на них случайных факторов, поэтому они должны характеризоваться распределе- ниями, отражающими вероятности достижения запроектированной величи- ны этих показателей. Современные технические и более сложные, включающие экономиче- ские и социологические аспекты, организационно-технологические и управ- ленческие системы характеризуются определенным уровнем надежности, который существенно снижается по мере усложнения систем. Поэтому ис- ключительно важное практическое значение приобретают точные методы расчета надежности. Изучение на основе  вероятностно-статистического  принципа  моделей  и методов, применяемых для исследования сложных систем, показало, что проблемы строительного производства могут решаться только с помощью вероятностных моделей, в которых рассматриваемые переменные (продол- жительность, интенсивность, стоимость работ и др.) являются случайными величинами. При этом надо сразу отбросить предположение, на котором до настоящего  времени  базируются  организационно-технологические  науки  и согласно которому определенным значениям переменных всегда соответ- ствует одно, поддающееся расчету, значение целевой функции. Значение целевой функции выражается статистическими распределениями, находя- щимися в стохастической, т. е. вероятностной зависимости от всех стати- стических распределений значений параметров системы. 3.        Имитационно-моделирующий принцип. Методы имитационного моделирования основаны на компьютерной реализации логико- арифметических алгоритмов моделирования. Поскольку системы проектирования, возведения строительных объектов, управления строительством относятся к классу наиболее сложных систем как по своей структуре, так и по функционированию, для описания и иссле- дования строительных систем имитационное моделирование является наи- более перспективным и оправданным методом. 4.      Интерактивно-графический принцип. Использование диалоговых систем человека и ЭВМ в сочетании с высокими возможностями современ- ной компьютерной техники к графической интерпретации данных позволяют добиться высокой степени эффективности труда инженера-проектировщика, управленца. Использование человеко-машинных систем в исполнении функ- ций планирования, организации, управления и т. п. дает следующие пре- имущества: позволяет отказаться от формализации определенного класса задач и рез- ко расширить круг проблем, решаемых с помощью ЭВМ; использует способности человека принимать эвристические решения, по- вышает эффективность и качество решений; ускоряет принятие решений в связи с быстрым обнаружением заведомо неверных путей их поиска; обеспечивает визуальный контроль за ходом решения задачи и надеж- ность (достоверность) результатов. 5.     Инженерно-психологический принцип. Важное методологическое значение в автоматизированных системах проектирования имеет учет основ инженерной психологии при графическом представлении информации, распределение функций между человеком и ЭВМ и улучшение их взаимо- действия. В условиях решения задач, которые не поддаются полной формализации из-за многокритериальности, отсутствия подходящего математического ап- парата или эффективных численных методов решения, неформализуемые или трудноформализуемые задачи остаются за человеком. К неформализуемым компонентам решения задач человеком относятся интуиция и здравый смысл. В интерактивном режиме создаются реальные ус- ловия для взаимодействия формальных и неформальных компонентов и уси- ливаются творческие возможности человека по генерации гипотез, их оценке и принятию решений. 6.    Инженерно-экономический принцип. При оценке проектных, плано- вых, организационных, управленческих решений в силу специфики строи- тельного производства обратная связь, осуществляемая на основе обобщен- ного опыта строительства, замедленна и малоэффективна, а оценка в строи- тельстве носит пока последействующий характер, когда решения уже реализованы и повысить их эффективность с помощью оценки уже нельзя. Поэтому важным средством экономического исследования качества и про- грессивности решений в строительстве является создание моделей, позво- ляющих использовать принцип обратной связи на стадии проектирования     и планирования, разработка надежных формализованных и неформализо- ванных оценочных процедур.   Методы и модели, применяемые в рамках проектирования строительного производства В настоящее время практически во все отрасли жизнедеятельности чело- века внедряются автоматизированные системы планирования, организации, оценки, принятия решений для управления сложными системами и процес- сами. Это связано с развитием информационных технологий, совершенство- ванием возможностей компьютерной техники. Проектирование строитель- ных систем и процессов, в том числе автоматизированное, в обязательном порядке предполагает применение средств математического моделирования. Ниже приводится классификация и краткая характеристика методов матема- тического моделирования, применяемых для решения задач планирования, организации и управления строительным производством. Под моделью строительного производства понимается математическое описание взаимосвязей производственных процессов, отображающее с необ- ходимым или возможным приближением к действительности характеристи- ки и параметры технологических, организационных и экономических про- цессов в строительстве. Объектом моделирования при решении задач управления строитель- ным производством могут быть процессы производства и управления, орга- низационные и информационные структуры, строительные объекты и их комплексы и т. д. Независимо от моделируемого объекта модели строитель- ного производства должны отвечать следующим основным требованиям: адекватно отражать существенные черты объекта моделирования; отражать динамику строительного производства; быть устойчивыми по отношению к несущественным изменениям объек- та моделирования; обладать простотой и удобством анализа системы. Задачи организации и управления строительным производством от- личаются большой размерностью, высокой степенью сложности взаимосвязи параметров, обладающих нелинейностью, динамичностью, вероятностным характером, поэтому разработать универсальную модель и единый метод ее реализации достаточно сложно. Все модели, принимаемые при решении задач организации и управле- ния строительным производством, условно можно разделить на следующие группы: 1.     Математические модели (математическое программирование, анали- тические модели и др.). 2.    Поточные методы и модели (линейные графические модели, линейные календарные графики, циклограммы, сетевые модели). 3.   Статистические модели. 4.   Имитационные логико-арифметические модели. 5.   Экспертные системы (модели). 6.     Прочие (блочно-иерархические, балансовые и логико-смысловые мо- дели и т. д.).   Математические методы и модели Экономической сущностью модели математического программирования обычно является отыскание такого плана, при реализации которого достига- ется минимум затрат на выполнение определенного объема работ или мак- симальный эффект при ограниченных ресурсах. По виду математических выражений различают модели линейного и не- линейного программирования. По степени динамичности модели подразде- ляются на статические и динамические. Если модель включает целевую функцию, которая обладает свойствами непрерывности, а на переменные не накладываются ограничения целочисленности, то такие модели относятся     к классу моделей непрерывного программирования. К классу моделей дис- кретного программирования относятся такие модели, в которых целевая функция имеет разрывы или на переменные наложено ограничение целочис- ленности. При детерминированном задании значений целевой функции и ог- раничений модели относятся к классу детерминированных. Если целевая функция или ограничения заданы случайными величинами, характеризуе- мыми законами распределения, такие модели относятся к классу моделей статистического программирования. Наиболее широко в управлении строительным производством применя- ются модели линейного, нелинейного и динамического программирования. Необходимо отметить, что методы математического программирования применяются, как правило, для решения ресурсных задач – планирования или оптимизации распределения ресурсов строительного производства (складируемых и нескладируемых) во времени и пространстве с наложени- ем на них определенных ограничений. Модели математического программи- рования являются эффективным средством решения таких задач строитель- ства, как транспортная задача, оптимальное распределение капиталовложе- ний, распределение трудовых ресурсов, распределение материально- технических ресурсов. Поточные методы и модели Сущность поточного метода возведения зданий и сооружений [1, стр. 38] заключается в расчленении производственного процесса на составляющие элементы для последующей их взаимной увязки. Основным принципом по- точного метода являются непрерывность и ритмичность процесса, что дос- тигается строгой очередностью работы бригад (каждая бригада подготавли- вает фронт работ следующей за ней бригаде, выполняющей другие виды ра- бот), а также соответствующим расчетом элементов потока (ритм, шаг, интенсивность и др., состав бригад и их техническое оснащение). Календарные планы служат исходными документами для определения потребностей в рабочих, материально-технических и финансовых ресурсах для строительства объектов. С их помощью определяют сроки и порядок по- ступления материально-технических ресурсов и работы строительных ма- шин. В связи с этим обязательным условием заключения подрядных догово- ров является наличие календарных планов производства работ. Вариантная проработка календарных линейных графиков может выполняться в органи- зационно-технологических моделях возведения объектов, которые показы- вают очередность завершения технологических этапов, а также характер взаимосвязей между ними. Организационно-технологическая модель должна быть адекватной объекту и не терять своей устойчивости при изменении ус- ловий строительства. Она должна облегчать работу по быстрому уточнению хода производственного процесса, выявлению его параметров и внесению соответствующих поправок в случае изменения количества рабочих, замены одних машин другими. В настоящее время при разработке календарных планов преимущественно используются детерминированные организационно-технологические модели, в которых не учитывается вероятностный характер производства. К ним от- носятся: цифровые модели в виде таблиц, матриц, линейные и сетевые гра- фики, различного вида циклограммы. Линейные графики. Наиболее распространенной линейной моделью являются календарные графики строительства и циклограммы. Методо- логия их построения достаточно хорошо изучена, однако практическое использование при возведении зданий и сооружений сдерживается из-за отсутствия оценки альтернативных решений строительства. Линейные календарные графики,  предложенные  в  конце  XIX  в.  Г. Л. Гантом, определяют взаимосвязь объемов строительно-монтажных работ (СМР) и времени их выполнения. На оси ординат показывается пере- чень видов работ, расположенных в технологической последовательности  их выполнения, характеристики работ (объемы, стоимость, трудоемкость, машиноемкость, состав исполнителей), а на оси абсцисс — принятые поряд- ковые или календарные единицы времени в количестве, охватывающем весь период производства работ. Основная задача разработки и использования линейных календарных графиков — нахождение организационно-технологических вариантов с ра- циональной взаимосвязью элементов производства, с целесообразной оче- редностью и взаимоувязкой работ в пространстве и времени, обеспечение непрерывности потребления ресурсов или непрерывности загрузки про- странства производства (фронта работ). Линейные календарные графики — наглядная модель, легко усваиваю- щая происходящие события. Однако эта модель консервативна в своем ис- полнении и отражает одну возможную ситуацию хода строительства. При возникающих отклонениях по времени и во взаимосвязи с факторами произ- водства модель должна быть скорректирована или построена заново. Наиболее широко распространены табличные и графические формы представления. При распределении объемов СМР по периодам строитель- ства соблюдается ряд основных принципов: порядок развертывания строи- тельства должен устанавливаться так, чтобы в первую очередь выполня- лись работы подготовительного периода; сроки строительства отдельных зданий и сооружений назначаются с учетом технической возможности их возведения. Циклограммы.  Циклограммы,   предложенные   в   30-х   гг.   XX   в.   М. С. Будниковым, позволяют отражать технологическую последователь- ность работ, сроки их выполнения и пространство производства работ. На оси ординат циклограммы откладываются отрезки, соответствующие фрон- там работ в порядке их освоения (пространство), а на оси абсцисс — приня- тые календарные единицы времени периода производства работ (временя). Ход и сроки выполнения каждой работы отражаются на сетке графика на- клонной линией, начало которой соответствует началу, а конец — оконча- нию определенного вида работ. Наклон прямой характеризует скорость (ин- тенсивность выполнения работ).  Потребность  в  трудовых,  материальных  и финансовых ресурсах на единицу времени отражается под сеткой графика в виде цифрового ряда или эпюры. Циклограммы по своему изображению событий, как и линейные графики, консервативны, отражают одну зафиксированную ситуацию строительства. Меняется ситуация — требуется перестроение циклограммы. Сетевые модели. Сетевые методы и модели наиболее широко использу- ются в практике проектирования организации и технологии строительства. Так, например, в состав проекта организации строительства (ПОС) в качест- ве основного документа должен быть включен комплексный укрупненный сетевой график (КУСГ) возведения предприятия. Сетевые модели позволяют отразить многообразие взаимосвязей и последовательность выполнения ра- бот в соответствии с принятыми методами выполнения, содержат необходи- мую информацию о ходе возведения объекта и являются инструментом для нахождения наилучшего варианта строительства. В организации строитель- ного производства (ОСП) используются различные виды сетевых моделей, специфические особенности которых  определяют  области  их  применения и использования в моделировании организации и управления производст- вом, в том числе в автоматизированных системах управления (АСУ). Сетевые графики (модели),  впервые  разработанные  Дж.  Е.  Келли и Р. М. Уолкером, представляют собой ориентированный граф, то есть граф-сеть, образуемую стрелками (работами и связями) и кружками (со- бытиями), обозначающими начало и окончание каждой работы или связи. Внедрение сетевых графиков позволило автоматизировать процесс проектирования и оптимизировать организационно-технологические ре- шения при изменении ситуации строительства под действием его дина- мизма и интенсификации, а также охватывать множество событий и их взаимосвязей. Применение сетевых графиков способствовало повыше- нию качества планов и их технических решений, а также повышению точности и обоснованности расчета продолжительности работ. На этих моделях существует возможность объективно оценивать влияние возни- кающих отклонений на отдельных работах, их действие на другие виды работ, а также на отклонение от заданного (расчетного) срока строитель- ства объекта. Нередко используется гиперграф — граф, в котором ребра отображают отношения между вершинами и каждое ребро есть подмножество инци- дентных ребру вершин. Геометрически неориентированный гиперграф можно представить, если вершины изобразить кружками, а ребра — замк- нутыми линиями, охватывающими инцидентные им вершины. Метод моделирования возведения зданий и сооружений с использовани- ем сетевых моделей предполагает, что каждая работа (дуга или событие), включаемая в модель, имеет конкретное содержание, точный физический объем и выполняется в заданной технологической и организационной после- довательности. Работы по строительству объекта упорядочиваются. Рассчи- тывается продолжительность критического пути (максимально протяженно- го неразрывного пути от начального до конечного события), ранние и позд- ние сроки начала и окончания работ, резервы времени. В случае если рассчитанные параметры не отвечают директивным срокам и возможностям организации производства, сетевая модель подвергается корректировке. Мо- дель вычерчивается в масштабе времени. Оптимизация производится по времени, ресурсам. Для отображения сетевых моделей служат графы. Сетевые модели обеспечивают возможность построения оптимального (по принятому критерию) или улучшенного плана реализации комплекса ра- бот и возможность управления процессом выполнения этого плана по чет- ким правилам функционирования, включающим элементы предвидения, адаптации, поиска наилучшего решения. Областями наиболее рационального применения сетевых моделей на уровне подрядных строительно-монтажных организаций (СМО) являются: формирование календарного плана выполнения строительно-монтажных работ (СМР) на временной промежуток (независимо от специфики строи- тельной организации); формирование календарного плана выполнения СМР при месячном и не- дельно-суточном планировании (для объектов со сравнительно сложной тех- нологией возведения); формирование календарного расписания выполнения СМР при условии поточной организации работ; целевые строительные разработки (программы) сложных систем, вклю- чающие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, про- ектирование, опытное производство, испытания и т. п.; распределение ресурсов, определение наиболее вероятного срока завер- шения комплекса работ, прогнозирование затрат; материально-техническое снабжение строительства. Объектами сетевого моделирования являются комплексы работ, при выполнении которых силами организаций, располагающих необходимыми ресурсами (рабочей силой, машинами, оборудованием, материалами, денеж- ными средствами и т. п.), обеспечивается достижение намеченных целей (по- лучение заданных результатов). К основным свойствам объекта моделирования относятся: возможность представления его в виде совокупности отдельных взаимо- связанных работ; определенная очередность выполнения этих работ; наличие одной или нескольких целей, на достижение которых направле- ны все работы комплекса. Проектирование строительного производства посредством сетевых моде- лей является на сегодняшний день наиболее прогрессивным и эффективным средством организации строительного производства. Область применения сетевого моделирования ограничена именно организационным и управлен- ческим уровнем и не охватывает уровень формирования и оптимизации тех- нологии строительного производства. В сетевых моделях технологические параметры представлены заблаговременно определенными значениями тру- дозатрат на выполнение работ, интенсивностей функционирования строи- тельных процессов, численности рабочих для выполнения работ. Чаще всего работы описываются следующими параметрами: трудоемкость в человеко- днях или машино-сменах, продолжительность в единицах времени, стоимо- стные показатели. Таким образом, недостатком сетевого моделирования является ограниче- ние возможностей проектирования организационным уровнем, т. е. форми- рованием оптимального по принятым критериям плана осуществления сово- купности частично упорядоченного исходной технологией строительно- монтажных работ. Оптимизация на уровне формирования исходной техноло- гии производства работ не осуществляется. Статистические модели Нормальное функционирование сложных систем, к которым относится строительное производство, невозможно без статистического подхода к опи- санию показателей, характеризующих эти системы. Эти показатели, в свою очередь, зависят от многих факторов, также носящих статистический харак- тер (климатических, социальных и др.). Кроме того, процесс строительства, как и большинство сложных регулируемых систем, требует вероятностно- статистического подхода к решению задач планирования и управления. Ко- нечно, это возможно только для тех показателей, которым присуща стати- стическая устойчивость (однородность), т. е. когда некие наблюдаемые по- казатели действительно имеют один и тот же закон распределения или при- надлежат к одной генеральной совокупности. Проверка статистической устойчивости в строительстве — задача слож- ная, так как каждая отдельная стройка практически всегда уникальна. Одна- ко можно такие показатели, как трудоемкость, производительность, рас- сматриваемые на единицу объема, считать статистически устойчивыми. Во- прос о том, является ли тот или иной показатель статистически устойчивым, как правило, решается на интуитивном уровне, который основан на субъек- тивном и общенаучном опыте. Эти показатели можно рассматривать в не- изменных границах с точки зрения условий возведения (одна климатическая зона, похожие грунтовые условия, аналогичные по квалификации и механо- вооруженности строительные организации, один и тот же сезон проведения работ и т. д.). В настоящее время формальных методов выявления полной статистиче- ской устойчивости наблюдаемых показателей не существует не только в строи- тельстве, но и в других областях техники, поэтому единственным критерием могут явиться только опыт и практика использования получаемых результа- тов для планирования, прогнозирования и т. д. Только содержательные показатели строительного производства являют- ся объектом исследования статистическими методами. Для этого предвари- тельно организуется сбор информации о конкретных значениях показателей. Результатом этой процедуры являются статистические выборки — ограниченное число наблюдений на множестве всех мыслимых наблюдений, т. е. на генеральной совокупности. Статистические выборки анализируются с целью получения информа- ции о свойствах генеральной совокупности. Процедуры обработки стати- стического материала с целью выявления эмпирической функции распреде- ления и подбора ее теоретической модели являются первым этапом по- строения статистических моделей. В общем виде статистическое моделирование включает следующие про- цедуры: разработка эффективных методов сбора и анализа информации; определение числовых характеристик выборок; упорядочение статистического материала; исключение аномальных значений случайной величины; построение графических моделей, характеризующих статистические вы- борки (гистограммы); оценка параметров априорных распределений; выбор типа и определение параметров закона распределения случайных величин; построение многомерных статистических моделей. Экспертные системы (модели) Экспертные системы (модели) — системы программного обеспечения, выполняюие функции эксперта в конкретной предметной области и вклю- чающая цепь доказательств, используемых экспертами для анализа специ- фических проблем [3, с. 36]. Практическое использование экспертных систем выглядит в виде че- ловеко-машинного диалога (интерактивный режим), в  процессе которого не только человек задает вопросы машине, но и машина — человеку. Кро- ме того, пользователь при желании может выяснить причину принятия то- го или иного решения, не вникая в суть программного обеспечения, а так- же получить объяснение действий машины при обосновании результата решения. Основой функционирования экспертной системы является база знаний. Базы знаний строятся на основе моделей представления знаний в виде непосредственного представления, семантических сетей (фреймов) либо правил. В отличие от баз данных, являющихся информационным обеспе- чением традиционных систем, база данных содержит две группы знаний: декларативный (факты о конкретной прикладной области) и процедурный (эвристические методы или правила для решения задач). Семантическая сеть — математическая модель, отображающая множе- ство понятий, относящихся к определенным классам объектов. В общем случае она может быть представлена в виде гиперграфа, в котором вершины соответствуют понятиям, а дуги — отношениям этих понятий. В зависимо- сти от типов связей различают классифицирующие сети, функциональные сети и сценарии. В классифицирующих семантических сетях используются отношения структуризации. Функциональные сети (вычислительные модели) характе- ризуются наличием функциональных  отношений  (процедур  вычислений). В сценариях используются каузальные отношения. Разновидностью семан- тических сетей является фреймовая модель. Проведенными исследованиями установлено, что 50 % задач проектиро- вания и свыше 70 % задач организационно-технологической подготовки производства требуют применения эвристических процедур, методов сим- вольного программирования формальной логики, привлечения экспертных   и качественных оценок опыта и знаний высококвалифицированных специа- листов. Анализ сложившейся обстановки позволяет сделать вывод о необ- ходимости разработки методов и средств, повышающих эффективность управленческого труда, обеспечивающих необходимой информацией про- цесс генерирования, анализа и выбора проектных организационно- технологических решений. В настоящее время имеется опыт применения экспертных систем в строи- тельстве: решение задач совершенствования организационного управления инвестиционным проектом (Швейцария) и анализ хода и оценки эффектив- ности выполнения проекта (США), оценка стоимости и продолжительности реализации конкретного проекта (Австралия). Специфика и сложность экс- пертных систем привела в ряде развитых стран к необходимости создания специального направления по их разработке. Появилась новая специальность «технолог знаний». Экспертные системы является эффективным средством изучения воз- можности применения компьютерной техники с использованием базы зна- ний, решения неформализованных творческих задач в процессе проектиро- вания и подготовки строительного производства, проблем обеспечения со- гласованного взаимодействия участников строительного производства, приобретения, накопления, обработки знаний, их системного представле- ния и принятия решений строительными организациями при проведении подрядных торгов в условиях неполной информации. Использование таких систем позволяет повысить конкурентоспособность подрядных органи- заций на рынке строительных услуг за счет привлечения с помощью но- вых информационных технологий опыта и знаний высококвалифициро- ванных специалистов, улучшения обоснованности и качества проектных решений. Перспективным является использование экспертных систем на ранних стадиях проектирования. Определенные успехи в этой области были дос- тигнуты в отечественном институте ЦНИПИАСС-ЦНИИпроект. Приме- няемые в строительстве экспертные системы классифицируют: на системы по оценке повреждений конструкций; выбору моделей и методов расчета; проектированию конструкций; оптимизации конструкций. При безусловной перспективности распространение таких систем связа- но с объективными трудностями: высокая сложность и значительная про- должительность разработки (часто 10 лет и более), морально- психологические аспекты, связанные с опасением экспертов и руководите- лей по поводу снижения их авторитета при широком использовании ЭВМ     в ситуациях, где традиционно решающую роль играет человек, обладающий опытом, знаниями и правом принятия решений. Логико-смысловые методы и модели Логико-смысловые модели применяются при решении задач, связан- ных с обработкой на ЭВМ смысловой информации, выраженной на естест- венном языке. Построение модели осуществляется поэтапно. Первым этапом построения логико-смысловой модели является постановка задачи. Вторым этапом — описание проблемной области при помощи высказываний специалистов, экс- пертов. Для этого разрабатывается информационная карта формирования фонда проблем и предложений, заполняемая экспертом. Третий этап — непосредственное построение модели, которое рекомендуется осуществлять с использованием сетевого графа. Логико-смысловая модель представляется в виде связного неориенти- рованного графа, где вершины соответствуют высказываниям, а ребра — смысловым связям между ними. Характеристики графа используются для исследования логико-смысловой сети. В нашей стране работы по построению логико-смысловых моделей нача- лись в первой половине 1970-х гг. (М. М. Субботин, ЦНИПИАСС) в виде системы смыслового анализа информации как инструмента подготовки и со- вершенствования комплексных решений с использованием ЭВМ на различ- ных уровнях отраслевого и межотраслевого управления. Метод логико- смыслового моделирования применяется в двух основных направлениях: формирование и оценка проектных решений (в том числе в области строи- тельства); анализ и оптимизация организационных структур с учетом вы- полняемых работ. Специфика и смысл логико-смысловой модели состоит в том, что она отображает явление или объект в форме, позволяющей осуществлять опе- рациональный анализ этого отображения с точки зрения его концептуаль- ности. Логико-смысловые модели реализуют функцию анализа некоторой предметной области, определяемой совокупностью текстов на естествен- ном языке. Процедуры представления текстов предусматривают взаимо- связанную систему высказываний о предметной области объекта, а также автоматизированное выделение и структурирование областей высказыва- ний, характеризующихся тематическим единством. Автоматизация про- цесса смыслового анализа информации дает возможность снизить трудо- емкость подготовки комплексных решений и определить исследуемую проблему во всей ее комплексности, целостности и всесторонности. Логико-смысловые модели использовались в ряде сфер организацион- но-управленческой деятельности, а также для планирования тематики про- ектно-изыскательских работ. Представление положений  подготавливаемо- го решения и обосновывающих их высказываний в форме логико- смысловой модели позволяет выявить особенности анализируемого вари- анта решения и направления его доработки. Такие модели предназначены для формирования принципиальных про- ектных решений, принимаемых на ранних стадиях проектирования. Резуль- таты представляются в виде графических схем и связных текстов. Данный метод приспособлен для использования в системах выработки комплекс- ных решений и может образовать ядро технологической системы подго- товки сложных решений (постановлений, целевых программ). Балансовые методы и модели Балансовые модели применяются прежде всего при решении задач пла- нирования, материально-технического снабжения и базируются на сопос- тавлении наличия ресурсов (материальных, трудовых, финансовых) и по- требности в них.  Балансовые  модели  подразделяются  на  статистические  и динамические. Первые отражают состояние потребностей и наличие ре- сурсов на определенный период времени, динамические — учитывают их сбалансированность с учетом длительности производственного цикла. Ба- лансовый метод заключается  в  определении,  количественном  измерении и сопоставлении показателей, характеризующих потребности объектов строительства, с аналогичными показателями источников получения ресур- сов; устанавливает зависимости параметров объекта и источника. Данный класс моделей применяется прежде всего при планировании, ма- териально-технического снабжения. Балансовые модели — это модели типа «расход — приход». Имитационное моделирование Аналитические методы описания и анализа функционирования сложных систем обычно не позволяют учесть наличие в них элементов непрерывного и дискретного действия, сложные нелинейные связи между характеристика- ми системы, воздействие многочисленных внешних и внутренних случайных факторов. В связи с этим представляет интерес использование имитационно- го моделирования для качественного анализа и решения задач, не имеющих строгого аналитического описания. Имитационная модель представляет собой общее логико- метематическое (алгоритмическое) описание системы, запрограммированное для воспроизведения на ЭВМ и позволяет адекватно описать организацион- но-технологические и управленческие процессы без аппроксимации основ- ных функциональных зависимостей и связей, необходимых для применения традиционных методов математического моделирования. Интенсивное развитие в последние годы методов имитационного моде- лирования является следствием дальнейшего развития экономико- математических методов, связанных с расширением области использования количественных методов и проникновением их в сферу неформального ана- лиза сложных систем. К преимуществам имитационного моделирования относятся: возможность, не зная общих законов поведения системы, синтезировать ее модель на основании знаний о законах поведения ее элементов; динамический  характер  отображения  организационно-технологических систем; возможность учета дискретного характера функционирования элементов и системы в целом; учет действия случайных факторов, влияние которых в организационно- экономических системах велико; высокая адекватность имитационных моделей, так как их структура близ- ка функциональной и логической структурам моделируемых систем; возможность комплексного исследования различных альтернатив систе- мы на множестве модельных реализаций ее функционирования, т. е. прове- дение статистических экспериментов; широкая возможность применения различных средств математического описания. Имитационные модели могут быть построены для различных целей и за- дач организации и управления производством. В настоящее время определи- лась следующая область их применения: исследования (фундаментальные или прикладные); принятие решений; построение альтернатив; получение рациональных удовлетворительных решений; проверка решений, полученных другими методами; расчет широкого диапазона прогнозов и оценок будущего состояния про- изводственной системы; оценка долгосрочных последствий принятия текущих решений; формирование календарного расписания производственной деятельности с вероятностными оценками сроков начала и окончания работ или этапов; корректировка производственной программы реализации, при которой на основе результатов прогнозирования либо определяется количество допол- нительных ресурсов, обеспечивающих выполнение заданной программы, либо корректируются планируемые показатели. Процесс создания имитационной модели обычно включает четыре этапа: 1.    Формулирование проблемы и постановка задачи, с указанием критери- ев и ограничений. 2.   Формулирование символической модели. 3.    Конструирование математической модели (алгоритма функционирова- ния) системы, включающее формализацию статической структуры и дина- мики системы. 4.      Проверка адекватности имитационной модели реальной системе на ретроспективных данных функционирования системы. Достоинства метода имитационного моделирования заключается в широ- ких возможностях синтеза всего спектра методов математического модели- рования в наиболее целесообразных и эффективных для их применения об- ластях. Методы статистического моделирования применяются на этапе фор- мирования исходных параметров элементов системы, оценке надежности моделируемой системы, проверке адекватности имитационной модели ре- альной системе; методы математического программирования — для описа- ния отдельных элементов моделируемой системы; принципы сетевого моде- лирования — для целостного описания системы. Таким образом, имитаци- онная модель есть оптимальное комбинирование в данной методике наиболее эффективных и широко применяемых математических методов управления строительством. На основании вышеизложенного представляется возможным классифи- цировать модели и методы, используемые при проектировании, в зависимо- сти от применяемого математического аппарата, достоинств и недостатков, по области их применения. По охвату решаемых с помощью математических методов задач строительного производства их можно разделить на два клас- са: специализированные и универсальные. К специализированным мето- дам моделирования можно отнести методы математического программиро- вания, статистического моделирования, сетевого моделирования; к классу универсальных методов с полным правом можно отнести метод имитаци- онного моделирования. Область применения методов математического программирования со- ставляют задачи, суть которых сводиться к отысканию оптимального плана работ по критерию минимизации затрат или максимального эффекта при ог- раниченных ресурсах. Наиболее часто с помощью методов математического программирования решаются различные типы ресурсных задач (оптималь- ного распределения трудовых, материально-технических ресурсов, транс- портная логистика, распределение капиталовложений и т. п.). Сетевые модели, как правило, применяются на уровне организационного проектирования строительных процессов, являясь формированием и оптими- зацией плана выполнения частично упорядоченных исходной технологией работ при действии определенных ресурсных ограничений. Основным мето- дом реализации сетевого моделирования является нахождение по опреде- ленным правилам критического и подкритических путей осуществления ра- бот и выявление резервов производства. Статистическое моделирование наиболее целесообразно применять для формирования исходных параметров для проектирования строительных про- цессов и оценки надежности строительной системы в целом и ее отдельных элементов. Имитационные модели причисляются к классу универсальных методов из-за высокой степени адекватности получаемых моделей, возможности синтеза в ее рамках всех известных методик математического моделирова- ния в областях их наиболее целесообразного и эффективного применения, гибкости общей логико-математической (алгоритмической) модели, описы- вающей функционирование строительных систем.     Классификация и структуризация строительного производства в рамках организационно- технологического проектирования К основным подсистемам строительства можно отнести организацион- ную, экономическую, материально-техническую и технологическую. Рас- смотрим подробнее каждую из указанных систем. Согласно Строительным нормам и правилам РФ под термином «строи- тельная продукция» понимается построенное здание или другое строитель- ное сооружение. При этом объекты строительства могут различаться по иерархическим уровням (структурный признак): комплексы зданий и сооружений, здания и сооружения, их строительно-технологические узлы, отдельные конструктив- ные элементы, элементы строительных конструкций. Производственный процесс, направленный на возведение комплекса зда- ний и сооружений, называется комплексным, возведение отдельного здания или сооружения — объектным, выполнение строительно-технологических узлов и отдельных конструктивных элементов — специализированным, эле- менты строительных конструкций — частным (табл. 2.1). Таблица 2.1 Структура строительной продукции и строительного процесса   Уровни строительной продукции Примеры строительной продукции Тип строительного процесса по уровню строительной продукции Законченное строительст- вом здание или сооруже- ние (комплекс зданий или сооружений) Комплекс зданий и сооружений (жилой микрорайон, производст- венный комплекс)   Комплексный Жилой дом, школа, цех, котельная Объектный Строительно-техноло- гические узлы, архитек- турно-конструктивные элементы Подземная часть здания, надзем- ная часть здания, фундаменты, ограждающие конструкции   Специализированный Элементы строительной конструкции Стеновая панель, арматурный каркас Частный   Здания и сооружения можно классифицировать признакам применения: жилые и общественные здания; административно-бытовые здания предприятий; производственные здания; сооружения коммунально-бытового хозяйства; сооружения общепроизводственного назначения; специализированные сооружения и установки производственного или иного назначения; инженерные коммуникации; транспортные коммуникации; очистные сооружения. Строительно-технологическими узлами зданий и сооружений могут быть корпуса, этажи, секции, подъезды, цеха, технологические линии, помещения и др. Отдельные архитектурно-конструктивные элементы зданий и сооруже- ний классифицируются по функциональному назначению: основания и земляные сооружения; фундаменты и опоры; элементы жесткости и несущего каркаса; наружные и внутренние стены, перегородки; перекрытия, покрытия, кровли; несущие оболочки сооружений; лестницы, площадки и пандусы; полы и элементы отделки; заполнение дверных и оконных проемов; дорожные покрытия; трубопроводы и коллекторы; специализированные элементы производственных и иных сооружений; установленные инженерные системы и коммуникации; установленное технологическое оборудование. Ресурсы, потребляемые в строительстве, характеризуются большим раз- нообразием. Их можно в первом приближении объединить в следующие ос- новные группы: информационные ресурсы (нормативы, проектно-сметная документация, расценки и др.); машины, механизмы, технологическое  оборудование,  приспособления  и оснастка; трудовые ресурсы; материально-технические ресурсы (строительные материалы, конструк- ции и детали, полуфабрикаты, топливо, энергия, а также основные средства); финансовые ресурсы (инвестиции, кредиты). Внешние условия, в которых протекает строительство, моделируются посредством описания признаков основных элементов внешней для строи- тельства среды: общая экономическая ситуация, правовое поле; региональная экономическая ситуация, условия конкуренции и поставок; демографическая и социальная ситуация в регионе; природно-климатические факторы; экологическая среда места строительства; развитие строительной индустрии; условия транспорта, энергоснабжения, инженерных коммуникаций; субъективные факторы (заказчик и др.). Организационная подсистема в строительстве состоит из строительно- монтажных и смежных организаций со своими службами и подразделения- ми, которые вместе со своими функциями образуют, в свою очередь, произ- водственные системы, обеспечивающие процесс строительства. К таким сис- темам можно отнести системы: организации проектно-изыскательских работ; строительной индустрии и организации материально-технической базы строительства; подготовки и заключения договоров; планирования и подготовки производства; ресурсного обеспечения стройки; управления строительством и инженерного обеспечения стройки; работы с персоналом; обеспечения качества строительства. Экономическая подсистема строительства состоит из ряда структур, из которых важнейшими для обеспечения экономически эффективной произ- водственной деятельности являются: маркетинг; финансовое планирование; система ценообразования; система планирования производственной деятельности; экономическое стимулирование труда; учет и анализ результатов деятельности. Материально-техническая подсистема представлена в первую очередь основными и оборотными средствами строительных и смежных организа- ций, которые обычно подразделяются следующим образом: земельные участки и природные угодья; собственные и временные здания и сооружения; передаточные устройства; машины и оборудование, включая приборы; транспортные средства; инструмент, производственный и хозяйственный инвентарь; нематериальные активы (лицензии, права и др.); малоценные и быстроизнашивающиеся предметы; запасы материалов. Технологическая подсистема строительства охватывает различные про- изводственно-технологические процессы, которые можно сгруппировать следующим образом: подготовительные работы и благоустройство; работы нулевого цикла и горнопроходческие работы; общестроительные и монтажные работы; изоляционные и кровельные работы; отделочные работы; устройство внутренних инженерных сетей; устройство внешних и магистральных инженерных сетей; устройство линий электропередач и связи; дорожно-строительные работы; гидротехнические работы; специальные строительные работы; монтаж технологического оборудования общего назначения; монтаж специализированного технологического оборудования; электромонтажные работы; пусконаладочные работы. В соответствии с действующими нормативными документами к числу видов общестроительных работ относятся: земляные работы; свайные работы; работы по закреплению грунтов; устройство опускных колодцев; производство работ из монолитного бетона и железобетона; возведение бетонных и железобетонных конструкций сборных; возведение конструкций из кирпича и блоков; возведение строительных металлических конструкций; возведение деревянных конструкций; устройство полов; устройство кровли; отделочные работы. Каждый из вышеперечисленных видов работ состоит из комплексных технологических процессов, характеризующих наиболее значимые различия при выполнении строительно-монтажных работ. Например, для производст- ва работ из монолитного бетона и железобетона таким признаком может быть вид возводимой конструкции. Комплексный технологический процесс, в свою очередь, может быть раз- делен на ряд простых технологических процессов. Элементарным технологическим уровнем, который используется для формирования организационно-технологических решений строительства, является уровень простых технологических процессов [4, стр. 3]. Например, при строительстве из монолитного бетона и железобетона такими процесса- ми являются производство арматурных работ, опалубочных, а также укладка бетонной смеси. Простой технологический процесс представляет собой по- следовательность технологических операций, постоянно выполняемых рабо- чими одной специальности при помощи строительных машин одного типа. Уровень простого технологического процесса позволяет избежать подроб- ной детализации действий рабочего или строительной машины и обеспечи- вает моделирование результатов труда бригады в целом. Структура технологических процессов строительно-монтажных работ, показанная на рис. 2.3, позволяет определить структурный уровень для орга- низационно-технологического проектирования любого вида строительно- монтажных работ. Рис. 2.3. Структура технологических процессов в строительстве Таким образом, представляется возможным разработать единую типоло- гию подсистем и элементов строительных систем для использования в целях моделирования строительного производства. Такая типологическая структу- ра может служить информационной основой непрерывного автоматизиро- ванного обеспечения всего строительного процесса от этапа предваритель- ной проработки решений до ввода объектов строительства в эксплуатацию. Лекция 3 МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ВАРИАНТНОЙ И ВЕРОЯТНОСТНОЙ ОСНОВЕ   Методика автоматизированного формирования организационно-технологических решений производства строительных работ на вариантной основе Процесс создания строительной продукции является многоуровневым. Каждый из уровней — это выполнение работ, являющихся частью строи- тельного объема более высокого уровня: элемент конструкции — конструк- ция — часть здания — здание или сооружение — комплекс зданий или со- оружений. Все виды строительно-монтажных работ можно разделить на отдельные подвиды в зависимости от типа возводимых конструкций, используемых ма- териалов, специфических условий производства работ (например, для произ- водства работ из монолитного бетона и железобетона осуществляется даль- нейшая детализация по типу возводимой конструкции: фундаменты различ- ного типа и назначения, стены, перекрытия и т. д., а также по типу используемых материалов: тяжелый, легкий, шлакощелочной бетон, барибе- тон и т. д.). Большая часть строительных работ представляет собой ком- плексные технологические процессы, включающие подпроцессы различной сложности. Комплексный технологический процесс состоит из набора про- стых технологических процессов, которые, в свою очередь, состоят их тех- нологических операций. Как правило, технологическое проектирование осуществляется именно на уровне простых технологических процессов, рассматриваемых как эле- ментарный уровень. Соответственно, календарное планирование осуществляется на уровне комплексных технологических процессов (видов, этапов, комплексов работ). Для описания функционирования элементарных технологических про- цессов используются следующие исходные показатели (рис. 3.1): затраты времени Нвр — затраты машинного (рабочего) времени на про- изводство единичного объема продукции (выполнение единичного объема работ); производительность Р — объем производства продукции (выполнения работ) в единицу времени, является величиной, обратной норме времени; единичные нормы расхода материальных ресурсов — затраты матери- альных ресурсов (строительных материалов, изделий, конструкций и т. п.) на единичный объем работ; единичные расценки Сед — стоимость затрат ресурсов на единичный объ- ем произведенной продукции (выполненных работ); 3.1. Структура базы данных для моделирования и проектирования строительных процессов Для формирования базы исходных данных для организационно- технологического проектирования в качестве источников информации ис- пользуются нормативные, нормативно-справочные, справочные, методиче- ские и научные издания. В табл. 3.1 представлены основные виды источни- ков информации, привлекаемых на различных этапах формирования базы данных организационно-технологических решений производства строитель- ных работ.   Таблица 3.1 Основные источники данных при формировании базы данных организационно-технологических решений производства строительных работ   Наименование этапа работ Источники информации Структуризация комплексных строительных процессов (выделение составляющих элемен- тарных процессов) ГЭСНы, ЕниРы, типовые технологиче- ские карты Определение перечня альтернативных техно- логий производства работ для каждого элемен- тарного процесса ГЭСНы, ЕниРы, патентный поиск, строительные каталоги, научные издания Определение вариантов механизации каждой технологии производства работ (определение альтернативных типов машин, машин одного типа различной мощности, вариантов комплек- тации машинами)   ГЭСНы, ЕниРы, каталоги строительных машин, справочные издания Определение численности и состава звена ра- бочих ГЭСН (средний разряд рабочих), ЕНиРы (рекомендуемая численность и состав звена рабочих)   Определение затрат рабочего времени (произ- водительности труда рабочих) 1.  Государственные нормы: ГЭСН (ЕНиР, в случае, если отсутствует необ- ходимая информация в ГЭСН); 2.  Внутрифирменная база данных (возможность выбора значений с задан- ной надежностью) Определение затрат машинного времени (про- изводительности машин) Определение потребности в материалах, изде- лиях, приспособлениях, инструментах ГЭСН Определение стоимости эксплуатации машин и труда рабочих ФЕР, ТЕР (сборники сметных норм стоимости эксплуатации строительных машин) Определение стоимости материалов, изделий, приспособлений, инструментов ФЕР, ТЕР, информационно-справочные издания Примечание: ГЭСН — государственные элементные сметные нормы; ФЕР — федеральные единичные расценки; ТЕР — территориальные единичные расценки; ЕНИР — единичные нормы и расценки.   Схема последовательности формирования организационно-технологических решений ПСР приведена на рис. 3.2:   Рис. 3.2. Последовательность формирования ОТР выполнения строительных работ на вариантной основе: Ii j k — интенсивность осуществления i-го строительного процесса для j-й технологии для k-го варианта организационно-технологического решения его выполнения (по составу задействованных ресурсов); Тi j k — продолжительность осуществления i-го строитель- ного процесса для   j-й технологии для k-го варианта его выполнения; Ci j k — прямые расходы на осуществление i-го строительного процесса для j-й технологии для k-го варианта его вы- полнения Последовательность вариантного формирования организационно- технологических решений производства строительных работ в укрупненном виде включает последовательность решения следующих задач (см. рис. 3.2): 1)      декомпозиция комплексных технологических процессов до уровня простых технологических процессов (определение состава работ); 2)    определение альтернативных вариантов технологии выполнения тех- нологических процессов; 3)    определение альтернативных организационно-технологических реше- ний (ОТР) осуществления технологических процессов для каждого варианта технологии производства работ (формируются варианты возможных орга- низационно-технологических решений,  исходя  из  имеющихся  в  наличии  у строительной организации ресурсов); 4)    вычисление интенсивности производства работ для каждого варианта ОТР производства работ; 5)   вычисление продолжительности и стоимости выполнения для каждого варианта ОТР производства работ. Оригинальный алгоритм вариантного формирования организационно- технологических решений был разработан В. Н. Кабановым [4]. Возьмем за основу предложенный подход, но внесем в него некоторые изменения. Во- первых, предложенную классификацию строительных процессов для целей формализации и автоматизации задачи вариантного формирования ОТР, включающую разделение всех технологий на немеханизированные (ручные) и механизированные (с использованием строительных машин) уточним, вы- делив три типа технологий: 1)   немеханизированные (с использованием только ручного труда); 2)    механизированные (с использованием ручного труда и строительных машин); 3)   полностью механизированные (с использованием только строительных машин). Такая группировка технологических процессов позволяет при моделиро- вании учесть специфику каждого из представленных видов технологических процессов, в частности, для немеханизированных процессов вариантное формирование решение определяется вариантами комплектации и организа- ции работы бригад и звеньев; для полностью механизированных — вариан- тами комплектации процесса строительными машинами, имеющимися в рас- поряжении строительной организации; для механизированных — вариантами рациональной организации совместной работы строительных машин и рабо- чих. Ниже представлены методические подходы к вариантному формирова- нию ОТР для каждого из представленных выше типов технологических про- цессов, на основании которых разработаны алгоритмы и компьютерные про- граммы вариантного формирования, оценки и выбора наилучшего варианта осуществления строительных процессов. Методика вариантного формирования организационно-технологических решений осуществления строительных работ В зависимости от типа технологического процесса (немеханизирован- ный с ручным трудом, механизированный), в котором используется со- вместная работа рабочих и машин, полностью механизированный (исполь- зуются только машины) определяется принцип вариантного формирования ОТР выполнения процессов. Рассмотрим порядок вариантного формиро- вания ОТР выполнения процессов для каждого типа технологического процесса. 1.    Вариантное формирование немеханизированных технологических процессов. Вариантность организационно-технологических решений вы- полнения немеханизированных технологических процессов определяется на основе формирования всех осуществимых вариантов численности бригады рабочих. Наименьшая численность рабочих соответствует минимальному составу звена рабочих, наибольшая — максимальному числу звеньев, кото- рое может укомплектовать строительная организация, т. е. общей численно- стью рабочих соответствующей специальности. Тогда число вариантов будет равно nmax = N / Nmin,                                           (3.1) где N — общая численность рабочих соответствующей специальности, имеющихся у строительной организации для выполнения определенного ви- да работ; Nmin — оптимальная численность одного звена для выполнения ра- бот (для определения оптимального состава звена возможно использовать рекомендации соответствующего сборника ЕНиР). Численность рабочих для каждого варианта вычисляется по формуле Ni = niNmin,                                              (3.2) где ni = 1… nmax. Например, если численность рабочих требуемой специальности строи- тельной организации 6 чел., численность звена рабочих 2 чел., то число ва- риантов выполнения данного процесса будет равно nmax = 6/2 = 3. Численность рабочих, принятая вариантами ОТР выполнения немехани- зированного процесса будет равной: N1 = 1·2 = 2 чел. (при работе одного звена); N2 = 2·2 = 4 чел. (при работе двух звеньев); N3 = 3·2 = 6 чел. (при работе двух звеньев). 2.    Вариантное формирование механизированных и полностью меха- низированных строительных процессов. Для механизированных техноло- гических процессов вариантность технологических решений определяется составом строительных машин, которые имеются в распоряжении у строи- тельной организации для выполнения данного технологического процесса. Вариантное формирование механизированных технологических процессов осуществляется путем полного перебора возможных комбинаций использо- вания строительных машин. Например, если у строительной организации имеется в распоряжении три строительные машины для выполнения строительного процесса (М1, М2, М3), то возможно сформировать следующие варианты комплектации процес- са машинами: 1) М1; 2) М2; 3) М3; 4) М1 + М2; 5) М1 + М3; 6) М2 + М3; 7) М1 + М2 + М3. Для механизированного процесса (при участии в технологическом про- цессе и строительных машин, и рабочих) численность рабочих может опре- деляться с помощью выражения N = РмНвр,                                              (3.3) где Рм — совокупная эксплуатационная производительность строительных машин, используемых для выполнения данного процесса: Рм = Р1 + Р2 + … + Рn; Нвр — норма затрат рабочего времени для данного технологического процесса. Так как значение численности, полученное с помощью выражения (3.2) возможно округлить как в большую, так и в меньшую сторону, то в резуль- тате образуется два варианта формирования технологической системы «ма- шина(ы) — рабочие» (рис. 3.3). Рис. 3.3. Варианты формирования технологической системы «ма- шина(ы) — рабочие» Оба этих варианта могут приниматься при организационно- технологическом проектировании как альтернативные варианты ОТР вы- полнения простого технологического процесса. Определение интенсивности строительных процессов Под интенсивностью производства работ понимается скорость строи- тельства зданий и сооружений технологическими системами, состоящими из строительных машин и рабочих. При этом некоторые технологические про- цессы могут выполняться только машинами (например, большинство земля- ных работ) или только рабочими (например, кирпичная кладка). Однако для большинства технологических процессов в строительстве характерно ис- пользование систем «машина(ы) — рабочие». Как и производительность, интенсивность определяется как объем производства продукции (выполнен- ных работ) в единицу времени. 1.     Вычисление интенсивности немеханизированных процессов. Ин- тенсивность немеханизированных (ручных) технологических процессов оп- ределяется с учетом совокупной производительности рабочих, участвующих в данном процессе, с помощью выражения Iр = N / Нвр,                                              (3.4) где N — численность рабочих, участвующих в процессе; 1 / Нвр — произво- дительность одного рабочего. 2.      Вычисление интенсивности полностью механизированных про- цессов. Интенсивность выполнения полностью механизированного процесса определяется совокупной эксплуатационной производительностью строи- тельных машин, используемых в данном процессе: Iм = Рм = Р1 + Р2 + … + Рn.                                  (3.5) 3.      Вычисление интенсивности механизированных процессов. Скорость создания строительной продукции механизированного процесса (при участии и строительных машин и рабочих) определяется на основании сравнения совокупной производительности рабочих с совокупной эксплуатационной производительностью строительных машин. При этом значение скорости (интенсивности) выполнения работ принимается по наименьшему из значений эксплуатационной производительности машин или совокупной производительности рабочих:                            (3.6) Где: I – интенсивность производства строительно-монтажных работ системой машина- рабочие. Рм – совокупная эксплуатационная производительность строительных машин. N –численность рабочих; Нвр – норма времени затрат труда на единичный объем работ; N/Нвр – совокупная производительность рабочих. Определение продолжительности и стоимости технологических процессов Продолжительность технологического процесса вычисляется по формуле   , где                               (3.7)   где Vi — объем работ для i-го технологического процесса; Ii v — интенсив- ность производства работ для v-го варианта ОТР выполнения i-го технологи- ческого процесса. Стоимость производства строительно-монтажных работ зависит от стои- мости затрат ресурсов (рабочего и машинного времени, строительных мате- риалов и изделий, инструментов и принадлежностей и т. п.), а также издер- жек, определяемых концентрацией ресурсов подрядной организации на строительной площадке (связанных с возведением временных зданий и со- оружений, прокладкой временных коммуникаций, коммунальными ресур- сами и т. п., численности рабочих и строительных машин на строительной площадке). Для вычисления прямых расходов, связанных с производством строительных работ, предлагается использовать следующее выражение:            (3.8) СРi – стоимость одного человеко-часа работы специалиста i-той специальности и разряда; NРj – численность рабочих j-той специальности и разряда; СМj – стоимость одного машино-часа для машины j-го типа; NМj – количество одновременно работающих строительных машин j-го типа; Т – продолжительность выполнения работ; Сmk – стоимость единицы строительного материала k-го типа; Нmk – норма расхода строительного материала k-го типа; Vi – объем строительно-монтажных работ для i-го процесса. Также, для определения стоимости строительно-монтажных работ, возможно использовать следующее выражение: , где                       (3.9) СРi – расценка стоимости труда рабочих на единичный объем работ для i-го процесса; СМj – расценка стоимости эксплуатации машины на единичный объем работ для i-го процесса. На рис. 6 представлена блок-схема формирования ОТР производства строительных работ на вариантной основе.   Рис. 3.4. Общий алгоритм формирования ОТР на вариантной основе