Оптимальные методы в развитии организационно-технологического проектирования строительных процессов

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

УДК 624.138.22 + 347.73

ОПТИМАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В РАЗВИТИИ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

© 2011 г. В.В.Соболев, И.А. Чернышкова

Южно-Российский государственный South-Russian State

технический университет Technical University

Рассматривается история развития оптимальных методов в проектировании организации и технологии строительства. Оптимизация строительного производства основана на принципах и методах самого строительства, на реальных возможностях строителей и свойствах строительных материалов и является прикладной наукой, направленной на сокращение продолжительности и стоимости строительства.

Ключевые слова: оптимизации параметров строительного производства; математические методы и модели организации строительства; организация строительства и технологии возведения зданий и сооружения; организационно -технологическое проектирование.

In clause the history of development of optimum methods in designing the organization and technology of construction is considered. Optimization of building manufacture is based on principles and methods of the construction, on real opportunities of builders and properties of building materials, and is applied science of the duration directed on reduction and costs of construction.

Keywords: optimization of parameters of building manufacture; mathematical methods and models of the organization of construction; the organizations of construction and technology of erection of buildings and constructions; organizational-technological designing.

Специфичность строительного производства заключается в большой трудоемкости разнообразных работ и в необходимости организатора этих работ. Поэтому даже примитивные первобытные жилища люди старались делать предельно оптимальными, не расходуя лишних усилий и средств на их возведение, и стремились в целях ускорения строительства к совмещению различных видов работ. Оптимальные методы строительства человек заимствовал у природы, которая не создает бесполезных объектов и всегда рациональна. Оптимизация строительного производства была основана «на принципах и методах самого строительства, на реальных возможностях строителей, свойствах строительных материалов, была прикладной наукой и, вместе с тем, нередко диктовала свои условия, создавала «экономичный» стиль, подчиняла себе прочие вопросы строительного дела, учила возводить постройки рациональные, без всяких излишеств и оттого особенно прекрасные» [1].

Витрувий, сформулировавший в конце первого века до нашей эры знаменитый постулат об архитектуре, которая должна быть прочной, долговечной и красивой, нашел последователей в России. Например, Ф.И. Энрольд в 1878 г. в «Курсе мостов» сформулировал основные требования к мостостроению, повторил все три условия Витрувия, но добавил к ним четвертое - дешевизну. Таким образом, были определены критерии оптимизации строительного производства и строительства в целом.

Основными задачами организационно-технологического проектирования стали оптимизация затрат труда в области технологии и сокращение срока строительства в области организации. Однако методология формирования и оптимизации организации строительных работ начала систематически развиваться с конца XIX в., когда были разработаны Г.Л. Гантом -линейный календарный график выполнения совмещенных во времени видов работ и Кнепелем - так называемая «вилка» - прототип сетевого графика.

Наиболее полный обзор становления и развития организационно-технологического проектирования за период 1930 - 1970 гг. приведен в книге А.А. Гусако-ва [2], где выделено четыре этапа в проектировании организационно-технологических решений в строительстве:

- первый этап (1930 - 1948 гг.) - разработка начальных основ проектирования организации и поточных методов, а также первый опыт экспериментального применения потока;

- второй этап (1948 - 1961 гг.) - становление современной теории потока и экспериментальное применение ее в различных отраслях строительства;

- третий этап (1961 - 1967 гг.) - переход от экспериментирования к массовому применению поточных методов в строительстве, к современным методам проектирования организации строительства, к разработке основ сетевых методов планирования и управления;

- четвертый этап (1967 - 1974 гг.) - внедрение ЭВМ в проектирование, разработка локальных экономико-математических моделей строительного производства, начало исследований организационной надежности методов возведения.

Продолжая такое условное выделение этапов развития организационно-технологического проектирования строительного производства, можно добавить, что четвертый этап необходимо продлить до 1992 г., который характеризуется, в частности, разработкой и внедрением автоматизированных систем управления в строительство; развитием теории и практики формирования и оптимизации поточных методов организации работ, сравнения вариантов и выбора наиболее соответствующего конкретным условиям производства при различных экономических моделях управления народным хозяйством; а также добавить еще один этап:

- пятый этап (1992 г. - по настоящее время) -организационно-технологическое проектирование в условиях рыночной экономики; развитие информационных и компьютерных технологий проектирования.

В 1931 г. в Москве был создан специализированный Научно-исследовательский институт проектирования организации строительства (Гипрооргстрой), ныне Центральный научно-исследовательский институт организации, механизации и технической помощи строительству (ЦНИИОМТП).

В 1933 г. были утверждены как обязательные для всех строек страны «Временные технические условия на проектирование организации и производства работ» [3], выделявшие в проектировании три стадии: проектное задание; технический проект; рабочие чертежи. Итоговой работой 1930 - 1948 гг. в определенной степени является книга В.И. Батурина [4], в которой дана методология проектирования организации строительства.

Во всех работах периода 1930 - 1948 гг. методология проектирования организации строительства сводится к тому, что, исходя из заданного общего срока работ по строительству в целом, путем подбора устанавливаются последовательность и календарные сроки отдельных работ. Однако отсутствие вариантного проектирования и критериев их оценки превращало планирование строительных процессов в задачу недостаточно определенную и не позволяло применительно к конкретным условиям оптимизировать использование ресурсов.

На втором этапе (1948 - 1961 гг.) были разработаны основные положения современной теории потока. Теория поточных методов нашла развитие в трудах М.С. Будникова, Н.И. Пентковского, А.Л. Филахтова, В.В. Чихачева и других ученых.

В 1951 г. М.С. Будников [5] теоретически обобщил опыт поточного строительства, разработал методологию проектирования организации жилищного поточного строительства, дал классификацию строительных процессов, определил сущность поточного метода работ, дал определение шага потока и модуля цикличности, предложил графический и аналитический методы проектирования специализированного потока с помощью циклограмм.

Фундаментальная работа М.С. Будникова и др. [6] в значительной степени характеризует достигнутый к этому времени уровень развития технологии и организации строительного производства. В этой работе приводится состав и методика решения вопросов проектирования организации строительства однородных и неоднородных промышленных объектов. Однако во всех научно-методических и инструктивно-нормативных работах этого периода, несмотря на значительную разработку аналитических и графических методов расчета организационно-технологических решений, так же как и в ранних работах 30-х годов, не учитываются реальные динамические условия строительного производства. Первые экспериментальные стройки поточными методами организации работ показали, что высокая эффективность может быть получена лишь при индивидуальных, специально созданных условиях снабжения материально-техническими ресурсами.

В третий период (1961 - 1967 гг.) начался переход от экспериментирования к применению поточных методов организации работ. В это время решаются задачи, связанные с применением поточных методов.

На основе проведенных исследований и их производственной проверки, в 1961 - 1968 гг. было выпущено более 20 инструктивно-нормативных документов по проектированию организации строительства. Наиболее важными являются «Указания по проектированию поточного строительства промышленных предприятий» (СН 306-65), разработанные НИИСП и

утвержденные Госстроем СССР, и «Инструкция о порядке составления и утверждения проектов организации строительства и проектов производства работ» (СН 47-67).

В соответствии с вышеуказанной Инструкцией проектирование поточного строительства жилых массивов и промышленных предприятий осуществляется на стадии выполнения проектного задания («Проект организации поточного строительства») и на стадии рабочего проектирования («Проект производства работ»). Таким образом, поточные методы организации работ получили признание и одобрение, создали теоретические предпосылки для их развития, проектирования и расчета организации строительного производства.

В 1957 г. Келли и Уолкер (США) предложили формировать организацию строительных работ по методу критического пути (с использованием теории графов и ЭВМ для выполнения расчетных операций).

Появление сетевых методов планирования (сетевых графиков) принципиально не изменило сложившуюся методологию проектирования организации строительства. Сетевые графики не исчерпывают задач и возможностей, связанных с оптимизацией организации работ по времени и ресурсам. При ка-лендаризации сетевых графиков, т.е. приведения их к детерминированной календарной форме, они теряют свои преимущества динамической модели. Задачи оптимизации на сетевых графиках решаются, как правило, при одном варианте технологической последовательности строительства. Однако в действительности работы потока можно выполнять не только с различной интенсивностью, но и в различной технологической последовательности, с различной глубиной совмещения процессов и т.д. Следовательно, для выбора оптимального плана производства строительно-монтажных работ структура потока должна отображать многовариантность осуществления строительства.

Четвертый и пятый этапы (1967 - 1992 гг. - по настоящее время) характеризуются:

- системным подходом к организационно-технологическому проектированию и широким применением ЭВМ для решения задач организации и технологии;

- комплексом поточных и сетевых методов организации работ в связи с наличием специфики в обеспечении непрерывности видов работ, освоения фронтов работ, либо выполнения критических работ;

- разработкой и внедрением автоматизированных систем управления строительством и исследованием надежности строительного производства.

При этом необходимо отметить, что отдельные организационно-технологические задачи были решены с применением ЭВМ еще до 1967 г. А.А. Каширским (составление монтажно-транспортных графиков), И.Я. Бирманом (решение транспортно-размещенческих

задач), В.И. Рыбальским, А.А. Гусаковым (расчет потребности в машинах, выбор метода возведения, комплекта и расстановки кранов) и др. К числу первых работ, в которых ставится проблема системного анализа объемно-конструктивных и организационно-технологических решений, следует отнести работу Р.И. Фокова [7]. В ней используются аналитико-детерминированные методы решения задач и не рассматривается вариантное проектирование строительного производства, что приводит к систематическому отклонению фактических параметров от проектных. Исследования М.Д. Спектора [8] показывают, что применение оптимальных по критериям времени и стоимости решений в организации и управлении строительством способствует сокращению продолжительности строительстваи значительному снижению затрат.

За рассмотренный период разработаны методики, алгоритмы и программы решения сотен организационно-технологических задач. Однако отсутствие координации при решении той или иной задачи привело к несистемной их постановке для разных уровней и целей в условиях рыночной экономики по разным критериям. Имело место, с одной стороны, дублирование методик, а с другой - их отсутствие по многим задачам. Совершенствованию организационно-технологического проектирования строительного производства освящены исследования [9, 10].

Анализ литературных источников и опыта организационно-технологического проектирования строительства позволил сделать выводы:

1. Совершенствование организационно-технологического проектирования строительного производства направлено на снижение затрат и продолжительности строительства за счет оптимизации способов производства и методов улучшения организации работ.

2. Методы оптимизации производства и организации работ напрямую связаны с качеством прогнозирования сроков и себестоимости возведения зданий и сооружений на основе вероятностно-динамических моделей, разработка которых повысит надежность проектирования и снизит риск упущенной выгоды при выполнении плана строительно-монтажных работ, вследствие неритмичного выполнения производственных программ.

Поэтому развитие методологии решения организационно-технологических задач строительства объектов с заданной надежностью в настоящее время является одним из актуальных направлений строительного производства.

Литература

1. Черняк В.З. Строительные уроки русских мастеров: из истории экономики строительного дела. М., 1987.

2. Гусаков А.А. Организационно-технологическая надежность строительного производства (в условиях автоматизированных систем проектирования). М., 1974.

3. Временные технические условия на проектирование организации производства работ / Гипрооргстрой. М., 1933. Вып. 1, 2.

4. Батурин В.И. Поточность в промышленном и гражданском строительстве. М., 1948.

5. Будников М.С. Поточность в строительстве : дис. ... д-ра техн. наук. Киев, 1951.

6. Будников М.С., Недавний П.И., Рыбальский В.И. Основы поточного строительства. Киев, 1961.

7. Фоков Р.И. Выбор оптимальной организации и технологии возведения зданий. Киев, 1969.

8. Спектор М.Д. Выбор оптимальных вариантов организации и технологии строительства. М., 1980.

9. Соболев В.И. Совершенствование организационно-технологического проектирования строительного производства : монография / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2001.

10. Соболев В.И., Соболев В.В. Экономико-математическое моделирование организации строительных работ // Научная мысль Кавказа : сб. тр. /Сев.-Кавк. науч. центр высш. шк. Ростов н/Д., 2002. С. 86 - 96.

Поступила в редакцию 10 мая 2011 г.

Соболев Валерий Владимирович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Промышленное, гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт).

Чернышкова Ирина Анатольевна - канд. техн. наук, доцент, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт).

Sobolev Valery Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Industrial, Civil Construction, Geotechnics», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).

Chernyshkova Irina Anatolievna - Candidate of Technical Sciences, South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).