Совершенствование разработки технологических карт в строительстве

УДК 69.05.001.572

П.Б. Каган, Т.А. Барабанова

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

РАЗРАБОТКИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

КАРТ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Рассмотрены вопросы использования и формирования проектной документации. Описан состав типовых технологических карт. Проведен анализ развития описания работ во времени.

Ключевые слова: технологическое проектирование, технологическая карта, графики Ганта, циклограмма, сетевая модель Уолкера — Келли.

P.B. Kagan, T.A. Barabanova

IMPROVING THE DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL CARDS IN CONSTRUCTION

Issues of use and formation of sets of construction project documentation are considered. Composition of standard flow sheets is described. Analysis of the process of development of operations in time is performed. The authors believe that any simplification in the compilation of flow sheets requires development of an information technology. A dedicated information technology will ensure fast and smooth compilation of flow sheets to make efficient management-related solutions based on the full set of information available to decision makers. Any work processes may be described by formal languages. This type of formalization may be applied to rework the process of formation of standard flow sheets. The main challenge consists in selection of a software language or, alternatively, in development of a dedicated software language.

Key words: process design, flow sheets, Gant schedules, cyclograms, Walker-Kelly network models.

Процесс технологического проектирования является неотъемлемой частью при подготовке проектной документации, разрабатываемой для строительства объекта. Выполнение технологического процесса учитывается на всех стадиях разработки проекта: от технико-экономического обоснования до производства работ и рабочей документации.

Строительство здания или сооружения следует организовывать, учитывая целесообразное расширение технологических возможностей при выполнении строительно-монтажных работ, применение в строительстве организационных комбинированных форм управления, которые основаны на рациональном совмещении промышленного и гражданского строительного производства.

Технологическая карта — проектно-технологический документ, в котором описываются вопросы организации и технологии строительномонтажных работ отдельного процесса или технологического комплекса, указываются потребности в материалах, калькуляции затрат, требования к качеству работ и технике безопасности, технико-экономические показатели. Основой технологической карты должно быть применение комплексной механизации современного, высокопроизводительного состава [1].

Типовые технологические карты разрабатываются для того, чтобы обеспечить строительство типовых зданий и сооружений, а также зданий и сооружений, где применяются унифицированные схемы и типовые конструкции, оптимальными технологиями строительного производства.

В типовых технологических картах рассматривают: характеристики элементов зданий и видов работ, которые входят в состав карты, а также особенности и различные условия;

требования к завершенности предшествующих работ, которые обеспечивают необходимые условия для выполнения работ, описанных в карте;

© Каган П.Б., Барабанова Т.А., 2012

схемы по организации стройплощадки (должны быть указаны основные размеры сооружения и его частей, а также размещение машин и механизмов с указанием зон их действия и др.;

представление методов и последовательности действий для каждого вида работ, включая разбивку всего объема работ на захватки, а также способы доставки материалов и конструкций на рабочие места, виды монтажной и технологической оснастки;

количество и номенклатуру материалов и конструкций; количество и виды машин и механизмов, а также специальные инструменты, производственный инвентарь;

число и квалификации бригад, учитывая коллективный подряд; графики выполнения работ с подсчетом трудовых затрат; рекомендации для контроля качества работ; охрану труда и улучшение рабочих условий.

На основе конкретных характеристик, в соответствии с классическим определением технологической карты формируются текстовые и графические материалы в виде указаний, схем, правил выполнения работ, контроля качества, безопасности. В ряде случаев типовые технологические карты строятся с использованием обобщенного показателя конструкции: на 1 м3, на 100 м2 и т.п. [2].

Вид работы — Электропрогрев бетона

№ п/п Наименование работы Ед. изм. Конструктив

1 Установка токопроводящей магистрали п.м./м3 фундаменты, стены, колонны, балки, плиты перекрытия

2 Установка комплектной трансформаторной подстанции шт./м3 фундаменты, стены, колонны, балки, плиты перекрытия

3 Навивка электропроводов на арматурные каркасы бетонируемых конструкций п.м./м3 фундаменты, стены, колонны, балки, плиты перекрытия

4 Проверка состояния изоляции кабеля мегаомметром до и после прокладки п.м. фундаменты, стены, колонны, балки, плиты перекрытия

5 Присоединение проводов к магистрали шт./м3 фундаменты, стены, колонны, балки, плиты перекрытия

6 Размещение и крепление электродов в арматурном каркасе п.м./м3 фундаменты, стены

7 Укладка электродов в теле бетона п.м./м3 фундаменты, стены

В Присоединение электродов к магистрали шт./м3 фундаменты, стены

9 Присоединение трансформатора и предохранителей шт./м3 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия

10 Укладка (установка) теплоизоляционных покрытий на щитовую опалубку. м2 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия

11 Установка защитного сетчатого ограждения м2 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия

12 Прогрев конструкции м3 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия

13 Снятие подводящих проводов после прогрева шт./м3 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия

14 Демонтаж трансформаторной подстанции шт./м3 фундаменты, стены, колонны, плиты перекрытия [3]

Технологические карты необходимо разрабатывать, основываясь на прогрессивных технологиях, учитывая достижения мировой науки и практики. Также необходимо использовать новейшие технические средства, индустриализацию и комплексную механизацию процессов и обеспечить повышение производительности труда, улучшение качества работ и снижение себестоимости конечной продукции.

Первая явная форма описания работ во времени выполнения появилась в начале ХХ в. и связана с именем Ганта. Форма ленточных графиков, предложенная Гантом, оказалась настолько удачной, что благополучно дожила до нашего времени практически без изменений. Универсальность представлений позволяет применять ее во всех сферах человеческой деятельности, когда требуется составить расписание и определить продолжительность работ. Форма состоит из двух частей: табличной, где указываются названия и нужные количественные характеристики работ; календарной, где на календарной оси времени работа вычерчивается в виде масштабного линейного отрезка с длиной, равной ее продолжительности, и явной календарной привязкой ее начала и окончания (рис. 1).

Рис. 1

С появлением линейных графиков в практике подготовки работ выделяется и начинает использоваться в явном виде стадия предварительной их расстановки во времени исполнения, получившая общее название календарного планирования. Наряду с каждой составной работой, характеристиками длительности и календарных сроков начала-окончания стал обладать и весь комплекс работ, отраженный в графике [4].

Появление процедуры календарного планирования на основе ленточных графиков работ потребовало решения задачи объективной оценки сроков работ в зависимости от их сложности и объема. Примером ее системного решения явилась разработка сборников единичных норм времени и расценок на строительные работы (ЕНиР) в нашей стране в период 1930-х гг. Сборники такого рода (ГЭСН, ЕНиР, ВНиР и т.п.), составленные на основе технического нормирования и структурированные по видам наиболее употребительных строительных работ, по сей день используются для расчетного определения продолжительности выполнения работ.

В те же годы в СССР разрабатывались методы поточного выполнения строительных работ, также имеющие прямое отношение к процедурам календарного планирования. В практику проектирования и выполнения работ были привнесены понятия специализированных потоков, захваток, циклов, последовательного, параллельного и совмещенного выполнения работ. Безусловно, эти приемы использовались в строительной практике и ранее, од-

нако в явном виде они были систематизированы и изложены именно в то время. Поточный принцип с применением специализированных потоков и максимальным совмещением сроков выполнения работ является сегодня основным приемом организационно-технологического видения при календарном планировании сложных комплексов строительных работ [5]. Его планомерное методическое освоение происходит при подготовке инженеров-строителей в составе курсов технологии и организации строительства.

Широкое внедрение календарного планирования, методы поточного ведения работ инициировали разработку новых форм документального отражения последовательности и продолжительности работ. Удобная и наглядная для небольшого количества простых работ, форма линейного графика казалась недостаточно эффективной для моделирования большого числа взаимосвязанных работ в рамках поточного принципа, где сходятся представления о составе работ, составе фронтов работ, темпе и времени выполнения работ специализированными потоками исполнителей на отдельных фронтах.

Одной из попыток преодолеть указанные недостатки стало применение графиков-циклограмм (рис. 2), где форма обеспечивает построение и оценку работ по четырем основным критериям:

состав работ или специализированных потоков (фиксируется в виде названия наклонной линии работы на поле графика);

состав фронтов работ (фиксируется в виде позиций-названий захваток, этажей, отдельных участков по левой вертикальной оси графика); время выполнения работ как шкала графика по оси Х; темп выполнения работы на отдельном фронте как угол наклона линии работ в пределах отдельной захватки (чем круче, тем выше темп).

Рис. 2

Сопоставительный анализ информационных возможностей линейных графиков Ганта и циклограмм показывает, что в циклограммах проще выявляются и устраняются ошибки планирования, связанные с назначениями сроков начал-окончаний работ: перекрещивание линий работ всегда свидетельствует о преждевременном начале одной из последующих работ. Здесь либо возникают простои исполнителей до тех пор, пока не освободится фронт работ, либо задержки освоения фронтов работ, связанные с более поздними сроками начала работы исполнителей.

Однако потерь при использовании циклограмм оказалось гораздо больше, — в этой форме теряются количественные характеристики работ, описания их наполнения исполнителями и естественность восприятия работ в виде горизонтальных линий на шкале времени. Поэтому циклограммы используются в гораздо меньшей степени, чем графики Ганта.

Решающим этапом развития методов календарного планирования стало появление формальных приемов описания связей работ между собой. В 1950-е гг. века американские ученые Уолкер и Келли предложили принципиально новую форму записи работ — сетевые модели.

Процесс выполнения работ в моделях Уолкера — Келли (иногда их называют классическими сетевыми моделями) представляется как цепь событий, совпадающих с началом и окончанием работ, где в качестве связей этих событий выступают сами работы [6]. Дополнив модели понятием фиктивных работ (работы-связи с нулевой продолжительностью), авторы предоставили универсальную возможность гибко связывать группы работ в различных комбинациях с удобной визуализацией логики зависимостей работ друг от друга по очередности выполнения.

Главным следствием внедрения такой формы записи работ стала разработка формального метода расчета моделей. Такой расчет, получивший название метода критического пути, автоматически расставляет работы сетевой модели на относительной шкале времени с соблюдением связей, определяя:

самую длинную цепочку последовательно выполняемых работ, определяющую общую продолжительность (критический путь);

календарные моменты начала-окончания каждой работы;

общие и частные резервы времени начала-окончания работ, в рамках которых изменения сроков выполнения работы не вызывают изменения общего срока выполнения работ модели.

Сетевые модели получили весьма широкое распространение. Обучение принципам сетевого моделирования начиная с 60-х гг ХХ в. стало обязательным элементом инженерной подготовки, в т.ч. и в области строительства. В то время сетевое моделирование виделось как средство для реализации преимущественно крупных проектов. Происходило это из-за малого распространения вычислительной техники и сложности программ, острого дефицита специалистов, владеющих специальными приемами составления моделей. На фоне сетевых моделей нисколько не потеряли актуальность традиционные графики Ганта — они сохранили за собой приоритет использования в небольших моделях с ручными назначениями сроков работ и стали использоваться в качестве окончательной формы календарного плана работ после расчета и оптимизации модели.

Начиная с 1980-х гг. прошлого века, совершенствование методов календарного планирования уже прочно связывается с развитием и широким внедрением компьютерной техники. Эта работа особенно активизировалась с появлением персональных компьютеров. Методология разработки моделей кардинально меняется с использованием построения программ по принципу управления заданиями и разработкой удобных диалоговых средств работы с данными сетевых моделей. Основным направлением развития становится разработка программных продуктов, реализующих, с одной стороны, существующие алгоритмические возможности для автоматизации процедур календарного проектирования и, с другой стороны, современные достижения информационных технологий.

Именно применение вычислительной техники определило новые подходы в области календарного планирования. Прежде всего, произошло естественное расширение информационного наполнения работ ресурсным содержанием (исполнители, материалы, финансы) с широкой автоматизацией действий по наращиванию, хранению, сортировке и систематизации информации (свойства баз данных). Появилась вероятностная оценка сроков вы-

полнения работ (пессимистический, наиболее вероятный и оптимистический сценарии). Из статичных образований на стадии подготовки работ модели превратились в динамические информационные образования, позволяющие вести оперативный учет и отслеживание выполнения работ. В свою очередь, смещение акцентов на непосредственное управление ходом выполнения работ привело к появлению развитых иерархических структур описаний работ, проектов и элементов управления, о которых не могло быть и речи при традиционном понимании календарного планирования [7].

Для того чтобы облегчить процесс формирования технологических карт, необходимо создать информационную технологию. Это позволит быстро и удобно создавать технологические карты, сделает возможным принятие эффективных управленческих решений, основываясь на полной информации.

Известно, что для описания технологических процессов возможно использование формальных языков [8]. Применение такого вида формализации позволило бы с большим успехом автоматизировать процессы формирования типовых технологических карт. Необходимо выбрать наиболее подходящий из числа имеющихся язык описания или разработать новый.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Технология строительного производства / С.С. Атаев, Н.Н. Данилов, Б.В. Прыкин и др. М. : Стройиздат, 1984.

2. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление проектами. М. : Экономика, 2001. 574 с.

3. ЕНиР Е4-1 Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтностроительные работы. Сборник Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. Вып. 1. Здания и промышленные сооружения

4. Барабанова Т.А. Тенденции использования технологических карт в строительстве // Научно-технический вестник Поволжья. 2012. № 5. С. 97—99.

5. Решение задач сетевого планирования и управления городскими строительными программами / В.И. Теличенко, Е.А. Король, С.С. Бачурина, П.Б. Каган и др. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 3.

6. Ильин Н.И. Системный подход в управлении строительством. М. : Стройиздат, 1994. 360 с.

7. Автоматизация организационно-технологического проектирования в строительстве

/ С. А. Синенко, В.М. Гинзбург, В.Н. Сапожников, П.Б. Каган, А.В. Гинзбург. М. : Изд-во

АСВ, 2002. 240 с.

8. Штерензон В.А. Моделирование технологических процессов. Екатеринбург : РГППУ, 2010.

REFERENCES

1. Ataev S.S., Danilov N.N., Prykin B.V. Tekhnologiya stroitel'nogo proizvodstva. Ucheb-nik dlya vuzov [Technology of Construction Procedures. Student Manual]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1984.

2. Mazur 1.1., Shapiro V.D. Upravlenie proektami [Project Management]. Moscow, Eko-nomika Publ., 2001, 574 p.

3. ENiR E4-1 Edinye normy i rastsenki na stroitel'nye, montazhnye i remontno-stroitel'nye raboty. Sbornik E4. Montazh sbornykh i ustroystvo monolitnykh zhelezobetonnykh konstruktsiy. Vyp. 1. Zdaniya i promyshlennye sooruzheniya [Unified Norms and Rates E4-1. Unified Norms and Rates of Charges for Construction, Erection and Repair Works. Collection E4. Erection of Prefabricated and Construction of Monolithic Reinforced Concrete Structures. Issue 1. Buildings and Industrial Structures].

4. Barabanova T.A. Tendentsii ispol'zovaniya tekhnologicheskikh kart v stroitel'stve [Flow Sheets in Construction Works: Application Trends]. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Povolzh'ya [Scientific and Technical Bulletin of the Volga Region]. 2012, no. 5, pp. 97—99.

5. Telichenko V.I., Korol' E.A., Bachurina S.S., Kagan P.B. Reshenie zadach setevogo pla-nirovaniya i upravleniya gorodskimi stroitel'nymi programmami [Resolution of Problems of Network Planning and Management of Urban Development Programmes]. Stroitel'nye materialy, oborudovanie, tekhnologii XXI veka [Construction Materials, Machinery and Technologies of the 21st Century]. Moscow, 2005, no. 3.

6. Il'in N.I. Sistemnyy podkhod v upravlenii stroitel’stvom [System Approach to Construction Project Management]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1994, 360 p.

7. Sinenko S.A., Ginzburg V.M., Sapozhnikov V.N., Kagan P.B. Ginzburg A.V. Avtomati-zatsiya organizatsionno-tekhnologicheskogo proektirovaniya v stroitel'stve [Automation of Design Processes in Civil Engineering]. Moscow, ASV Publ., 2002, 240 p.

8. Shterenzon V.A. Modelirovanie tekhnologicheskikh protsessov [Simulation of Flow Processes]. Ekaterinburg, RGPPU Publ., 2010.

Поступила в редакцию в ноябре 2012 г.

Об авторах: Каган Павел Борисович, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры ИСТАС, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, Kagan@mgsu.ru;

Барабанова Татьяна Алексеевна,

младший научный сотрудник, НИЦ «Информ-техпроект», 107045, г. Москва, Последний пер., 22, barabanova.tanva@mail.ru.

About the authors: Kagan Pavel Borisovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Information Systems, Technologies and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, Kagan@mgsu.ru;

Barabanova Tat'yana Alekseevna, Junior Researcher, Research Centre Informtekhproekt, 22 Posledniy per., Moscow, 107045, Russian Federation, barabanova.tanya@mail.ru.

Для цитирования:

Каган П.Б., Барабанова Т.А. Совершенствование разработки технологических карт в строительстве [Электронный ресурс] // Строительство: наука и образование. 2012. Вып. 4. Ст. 5. Режим доступа: http://www.nso-journal.ru.

For citation:

Kagan P.B., Barabanova T.A. Sovershenstvovanie razrabotki tekhnologicheskikh kart v stroitel''stve [Improvement of the Process of Development of Flow Sheets of Construction Works] // Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie [Construction: Science and Education], 2012, no. 4, paper 5. Available at: http://www.nso-journal.ru