Необходимость решения прикладных инженерных задач в ходе проектирования и строительства.

 

Основная задача организации работ — согласование во времени и пространстве всех элементов производства — закла­дывается в процессе календарного планирования.

Календарным планом называют совокупность проектно-технологических до­кументов, устанавливающих последовательность и сроки выпол­нения работ.

При разработке календарных планов ручными традицион­ными способами невозможно учесть многих особенностей конкретных производственных условий, поэтому составленные таким образом плановые документы зачастую имеют низкую достоверность и точность.

Именно этот факт вызывает иногда на практике пренебре­жительное отношение к календарным графикам производства работ.

В действительности же причина низкого качества кален­дарных планов кроется в неумении использовать современную методологию календарного планирования, предусматривающую учет воздействия наиболее значимых факторов и определенные ограничения по ресурсам.

Образовался порочный круг, когда неумение составлять достоверные документы по организации работ повлияло на их значимость. Из-за промахов в планировании производство стра­дает не столько по причине общего недостатка ресурсов, сколько из-за их недостаточного количества в то или иное время в оп­ределенном месте.

Задача состоит в правильном распределении ограниченных ресурсов, чтобы, не создавая излишков на одних объектах, предотвратить простои из-за их отсутствия на Других.

Решить эти проблемы можно, опираясь на научные исследо­вания в области организации дорожного производства. В осно­ве этих исследований лежат современные методы математиче­ского моделирования и оптимизации организационных ре­шений.

Для выполнения соответствующих расчетов и для наглядного представления запроектированной организации работ необхо­димы определенные формы-модели.

Модель производства — это совокупность логических, мате­матических или иных соотношений, отображающих с необходи­мым или возможным приближением к действительности харак­теристики и параметры строительного процесса. Модели кален­дарного планирования должны отражать три основных пара­метра: вид работ, место и время.

В дорожной отрасли используют несколько видов графоана­литических моделей, каждая из которых имеет определенные преимущества и недостатки в зависимости от конкретных усло­вий и особенностей описываемого объекта. В достаточно про­стых по описанию и широко применяемых ленточных графиках, предложенных еще в конце прошлого столетия, отсутствует увязка работ в пространстве. Удобен для отобра­жения пространственно-временных характеристик поточного ме­тода линейный график, предложенный в 30-х годах М. С. Будниковым.

При разделении фронта работ на участки этот график принимает вид циклограммы.

Наиболее полное математическое описание, обеспечивающее возможность расчета па ЭВМ, имеют сетевые модели. В этом их достоинство.

Однако сетевые модели являются менее наглядными, чем все другие виды графиков. Кроме того, им присущи и другие недостатки.

В самом общем виде их можно сформулировать следующим образом.

1. Традиционные сетевые модели недостаточно приспособ­лены для описания поточного метода, предполагающего парал­лельное или частично совмещенное производство работ смежными потоками и непрерывность производственных про­цессов.

2. В классической сетевой модели невозможно формализо­вать многие технологические условия дорожного строительст­ва, требуется переход к более сложным обобщенным сетевым моделям (ОСМ), что значительно затрудняет сам расчет и его восприятие.

Поскольку различные графики имеют те или иные недостат­ки, ряд авторов предлагает усовершенствованные формы в видекомбинированных графикой или в виде трехмерной объемной модели в осях «время — пространство — виды работ». Такие графики объединяют достоинство включенных в них форм, однако построение их более сложно и трудоемко.

В некоторых случаях, особенно при строительстве мелких разрозненных объектов (городские и сельские дороги), целесо­образно для расчета календарных планов использовать матрич­ные модели. Они приспособлены для выполнения расчетов по различным методам организации работ как вручную, так и на ЭВМ. Матрица представляет собой таблицу, по сторонам которой откладывают частные фронты и виды работ, а на пе­ресечении строк и столбцов указывают время выполнения соот­ветствующего вида работ на данном частном фронте. Для ото­бражения результатов расчета на матрице можно использовать любую форму графика.

Выбор формы графика зависит от принятого метода орга­низации работ, рассосредоточенности и протяженности объектов, сложности строительного комплекса, требуемой степени дета­лизации и уровня разработки календарного плана. Совокуп­ность этих признаков, взаимосвязь между ними определяют по­нятие формализованного описания процесса строительства или его организационно-технологической модели.

Краткий анализ вышеназванных графических моделей позво­ляет сделать вывод: для наглядного отображения поточной организации дорожно-строительных работ наиболее приемлем линейный календарный график; для сосредоточенных работ, включая строительство искусственных сооружений, зданий службы эксплуатации, лучше использовать ленточные графики, сетевые.модели, циклограммы.

Различные виды графических моделей представлены на рис. 1.

 

Рис. 1. Разновидности графиков для отображения строительных процессов:

а — ленточный; б—циклограмма; в — сетевой; i - номер работы (потока) или номер начального события работы; j — номер конечного события работы; п — количество работ (потоков); m - количество захваток; t— продолжительность работы; q ^a_i — трудовые траты на выполнение i-й работы; (а — количество рабочих в бригаде; t_совм -продолжительность совмещенного (одновременного) выполнения работ; Т — продолжительность строительства.

Календарный график производства работ является итогом решения задачи оптимального календарного планирования, а выбранная форма графика оказывает влияете на формулиров­ку или иначе на постановку такой задачи.

Отличительной особенностью существующих графических моделей календарного планирования общестроительных работ является дискретность выполняемых операций на одном объек­те (этажи, ярусы, захватки). Специфический характер дорож­ного строительства состоит в том, что в каждом специализиро­ванном потоке такой дискретной операцией является работа на захватке.

Всякое другое расчленение объекта на пространствен­ные участки, т. е. укрупнение работ, будет искусственным и не­достаточно обоснованным.

С учетом этого обстоятельства в модели дорожно-строительного потока дискретный характер имеет время работы потока. Это условие реализуется в модели путем деления планового периода работы потока на равные промежутки времени — ин­тервалы планирования.

Проанализируем возможные направления формализации дорожно-строительного потока. Большинство используемых в настоящее время технологических моделей имеет «временной» характер. В качестве основной характеристики работ принята продолжительность. Так как при расчете дорожно-строительного потока продолжительность работ не принадлежит к исходным данным, а определяется скоростями работ (темпами потоков), то наиболее приемлемым для дорожно-строительного потока является «объемный» тип модели.

Выбор объемного типа модели обусловлен в значительной степени переменным характером потребления ресурсов в дорожном строительстве, связанным с неравномерным распределении объемов работ по длине дороги, влиянием организационных и климатических факторов на темпы и технологию производства работ.

На основе выполненного анализа принимаем, что модель комплексного дорожно-строительного потока является дискрет­ной во времени технологической моделью в терминах «объемов» с переменными скоростями ведения работ. При постановке задачи календарного планирования учитывают ограничения на ресурсы. Критерием оптимальности чаще всего принимают минимум продолжительности строительства.

При всяком использовании ЭВМ существует триада: математическая модель, алгоритм, программа. Поэтому следующим этапом после формализованного описания процесса и разработки организационно-технологической модели являются выбор и построение математической модели. В зависимости от конкретных целей проектирования организации работ, состава исходной информации математические модели условно разделены на четыре группы: модели математического программирования, сетевые модели, статистические модели, имитационные модели. Первые три типа моделей требуют использования точных аналитических методов для описания функционирования объектов. Эти методы не позволяют учесть ряд характерных особенностей сложных организационно-технологических систем, которым относится дорожно-строительный поток. Имитационные модели позволяют адекватно, т. е. с заданной степень» точности, отразить много вариантность технологии и организации дорожных работ, развитие во времени и пространстве дорожно-строительного потока. По определению Р. Шеннона, имитационное моделирование есть процесс конструирования модели реальной системы и постановки экспериментов на этой модели с целью оценить различные стратегии, обеспечивающие функ­ционирование данной системы. Выполнение таких экспериментов при различных исходных данных позволяет имитиро­вать динамические процессы, протекающие в реальной системе. Так как при моделировании реальная система преобразуется в систему с дискретными событиями, то имитационная модель имеет специальный механизм, осуществляющий продви­жение системного времени и реализующий поступление со­бытий.

Разработка имитационной модели связана с двумя противоречивыми тенденциями: с необходимостью точного отражения в модели реальных строительных процессов и с соз­данием достаточно простой модели с целью получения численного решения постав­ленной задачи. Особенно широкое применение ими­тационные модели получили при количественном анали­зе и решении задач, не име­ющих строго аналитическо­го описания.

Процесс создания имита­ционной модели включает четыре последовательных этапа: формирование про­блемы и постановка задачи; формирование символиче­ской модели; конструирова­ние математической модели (алгоритма функционирова­ния) системы, включающее формализацию статической структуры и динамики си­стемы; проверка адекватности имитационной модели реальной системе на ретроспепективных данных функционирования.

Не существует готовых рецептов и программ для имитацион­ного моделирования, поэтому создание модели и экспериментирование с ней в каждом отдельном случае требуют от разработчика творческого подхода.

Важно при этом построить модель таким образом, чтобы ее структура была близка функциональной и логической структуре моделируемого объекта.

При использовании модели для выбора рационального варианта организации работ выполняют расчеты на ЭВМ с различными входными данными.

 

 

Раздел IV.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: