Организационно-технологическая надежность строительных систем

4/2010 М1 ВЕСТНИК

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ORGANIZATIONAL AND TECHNOLOGICAL RELIABILITY OF CONSTRUCTION SYSTEMS

А.В.Гинзбург

A.V.Ginzburg

МГСУ

Исследованы факторы, определяющие надежность строительных систем, а также разработан подход к определению комплексной оценки ОТН. Показано существование зон различной надежности строительных систем.

The research has brought out factors, which have a considerable influence on the reliability of construction systems. An approach to define a complex OTR evaluation was developed. The existence of zones of varied reliability of construction systems was demonstrated.

Главной отличительной особенностью строительных систем, в отличие от систем технологических, является их организационный характер. В производственном процессе объединяются технические и социальные системы. Взаимодействие этих систем, носящее стохастический характер, совершенно не учитывается ни в выпускаемой организационно-технологической документации, ни в имеющейся нормативно-справочной базе (строительные нормы и правила и т.п.).

Усложнение строительных технологических процессов, увеличение сложности и количества составляющих элементов организационных структур, усложнение плановых, экономических и, особенно, управленческих решений привело к необходимости использования принципиально новых, системных подходов к анализу строительного комплекса как системы.

Большие возможности повышения эффективности строительства заключены в решении проблемы повышения организационно-технологической надежности (ОТН). Организационно-технологическую надежность можно рассматривать как способность организационных, технологических, экономических решений обеспечивать достижение заданного результата строительного производства в условиях случайных возмущений, присущих строительству как сложной стохастической системе.

Сложность поведения, функционирования, развития системного объекта проявляется не только в том, что он, как правило, состоит из большого числа частей, элементов, относительно обособленных подсистем, богатого многообразия различных связей и отношений. К наиболее сложным типам систем относятся целенаправленные систе-

ВЕСТНИК 4/2010

мы, поведение которых подчинено достижению определенной цели, и самоорганизующиеся системы, способные в процессе своего функционирования гибко изменять свою организацию, структуру. Причем, для многих систем характерно существование разных по уровню, часто не согласующихся между собой целей, кооперирование и конфликт этих целей и т.д.

Для систем строительного производства характерными являются не полные отказы, а частичные (в рамках терминологии классической математической теории надежности - сбои), которые самоустраняются в процессе непрерывного функционирования системы. При этом параметры системы существенно отклоняются от нормативных, но для определения характеристик этих отклонений методы математической теории надежности практически неприемлемы. Так, формальное применение классической теории к реальной строительной системе дает практически нулевую надежность. Фактически этот результат не соответствует действительности и не несет в себе никакой полезной информации.

Необходим обобщающий системотехнический подход к надежности функционирования строительных систем в целом.

Рассмотрим показатели ОТН по различным направлениям функционирования строительных организаций как координаты пространства организационно-технологической надежности. В общем случае размерность пространства ОТН должна определяться тем набором задач, которые вовлекаются в систему оценки качества и надежности функционирования строительных систем. Каждая новая задача задает очередную координату, увеличивая размерность пространства надежности.

В пространстве надежности рассматривается К-мерный единичный куб (где К -размерность пространства). Ребра куба надежности располагаются на осях координат пространства и, выходя из начала координат, имеют единичную длину.

Если для какого-либо у-го объекта из общей совокупности анализируемых объектов строительной организации определены показатели ОТН по различным организационно-технологическим подсистемам, то конкретные значения ^ (ОТН к-ой подсистемы) можно рассматривать как координаты точки в пространстве надежности

) . Так как для всех показателей 0<£<1, все возможные значения ОТН, как вероятностной характеристики, находятся внутри куба надежности.

Организационно-технологическая надежность отличается от классической надежности тем, что рассматривает не просто отказы системы, а сбои в ее функционировании. В связи с этим по-разному оцениваются значения надежности, определенные в результате исследования систем. Для ОТН единичная надежность совсем не означает идеальный результат, к которому необходимо стремиться. В тоже время, нулевая надежность одинаково нежелательна, как для ОТН, так и для надежности в ее классическом (техническом, не организационном) понимании.

Для анализа показателя ОТН, обобщающего надежность функционирования строительных систем, предлагается рассмотреть зоны пространства (куба) надежности. Каждая зона представляет собой участок пространства, характеризующийся тем или иным уровнем надежности.

4/2010

ВЕСТНИК _МГСУ

Проведенный анализ показал, что для практической оценки качества функционирования строительных организаций достаточно рассмотрение 4 зон: низкой, средней, нормальной и завышенной.

Зона низкой ОТН - область высокого риска. Работа в этой зоне оценивается как опасная. Вероятность невыполнения установленных показателей весьма высока.

Зона завышенной ОТН - область перерасхода вкладываемых в строительство ресурсов. Наилучшая, с точки зрения классической теории надежности, область представляет зону избыточной надежности, зону нерационального расходования средств. В эту зону попадают объекты, где заложено избыточное резервирование ресурсов, заведомо завышена сметная стоимость, весьма велика перестраховка с точки зрения сроков выполнения работ на площадке.

Средняя ОТН - пороговая область между низкой и нормальной надежностью. Риск работы в этой зоне достаточно высок, однако, в случае реализации отдельных объектов - приемлем. В этой зоне можно функционировать в экстремальных случаях, например, когда требуется возведение особо важных комплексов в особо сжатые сроки. Очевидно, что в этой ситуации требуется особый контроль и анализ функционирования, особая тщательность при принятии организационно-технологических и управленческих решений.

Условный пример деления пространства надежности на зоны ОТН для двухмерного случая представлен на рис.1.

0 1 е.

Рис. 1. Условный пример деления пространства ОТН на зоны надежности

Реальная конфигурация зон гораздо сложнее. Проведенные исследования показали, что границы зон в пространстве надежности существенным образом зависят от сложившейся системы функционирования строительной организации и видов строительных работ. В связи с этим построение зон надежности может быть различным не

ВЕСТНИК 4/2010

только для разных организаций. В ряде случаев целесообразно построение зон надежности для отдельных видов объектов.

Изначально отдельные объекты, уже реально реализованные, относятся к той или иной зоне пространства экспертным путем. По каждому объекту из рассматриваемого списка делается отметка (низкая, средняя, нормальная или завышенная надежность). Дальнейшее добавление объектов в ту или иную группу может уже проводиться не экспертным путем, а в соответствии с разработанной математической моделью.

Очевидно, что чем больше базовое наполнение зон надежности, тем корректнее последующая оценка новых объектов. Расширение выборок по объектам-аналогам оказывает влияние на границы между зонами, которые корректируются в результате проводимых расчетов.

Для оценки выбираются объекты, для которых определены компоненты вектора

ОТН (#,#,...,# ) - (0 1).

Экспертным путем рассматриваемая совокупность объектов разделена на 4 группы: группа с низкой ОТН (п1 объект), средней ОТН (п2 объекта), нормальной ОТН (п3 объекта) и завышенной ОТН (п4 объекта).

Общее количество объектов: N - п1 + п2 + п3 + п4

Для отнесения нового объекта с координатами (^1,^2,...,^К) к той или иной области необходимо для каждой г-ой области (¡=1,2,3,4) рассчитать оценку расстояния от анализируемой точки:

х

R = —--

n

Результирующая системотехническая оценка ОТН функционирования строительной организации определяется индексом i, для которого выполняется условие:

R = min R.,

i—1,2,3,4

т.е. выбирается минимальная оценка расстояния от точки до одной из областей. Объект относится к той зоне надежности, к которой он ближе расположен.

Разработанная система является самообучающейся. При увеличении числа объектов, определяющих границы зон надежности, сами границы уточняются. Все возможные спорные случаи, когда объект попадает на границу зоны, должны решаться экспертным путем.

Проведенная на основе экспертных оценок классификация объектов, выявила явное наличие 4 предполагаемых областей в единичном кубе надежности. Значимость рассчитанных показателей ОТН и их согласие со сделанной экспертами классификацией объектов оценивается с помощью сравнения межгруппового и внутригруппового разбросов для соответствующих объектам точек единичного куба.

Межгрупповой разброс между зонами (i) и (m) dim определяется по формуле:

4/2010 М1 ВЕСТНИК

XV(6l)2 + (£ )2+...+&)2

л _ /е('),Уе(т)__.4.

П  Пт

где

I, ] - номера объектов, входящих соответственно в г-ую и т-ую зоны надежности; и* пт - количество объектов в г-ой и т-ой зонах;

, - расчетные значения ОТН для К различных организационно-технологических подсистем.

Внутригрупповой разброс с1и в зоне г определяется по формуле:

)2+(£)2+...+&)2

dti = ^^-2-,

n

где

l, J - номера объектов, входящих в г-ую зону надежности.

Рассчитанные значения внутригруппового разброса du практически на порядок меньше межгруппового разброса dj (при i^J), что подтверждает сходство объектов одной зоны и значимость показателя ОТН.

Таким образом, в процессе исследования выявлены основные факторы, определяющие надежность достижения строительной организацией поставленной перед ней цели, а также разработан подход к определению комплексной оценки ОТН. Показано существование зон различной надежности, характеризующих качество функционирования строительной организации.

Литература

1. Гинзбург А.В., Автоматизация проектирования организационно-технологической надежности строительства. -М.: СИП РИА, 1999. -156 с.

2. Гусаков А.А., Гинзбург А.В. и др. Организационно-технологическая надежность строительства. -М.: SvR-Аргус, 1994. - 472 с

3. Ginzburg A.V. Organizational and technological reliability of construction companies. // Computing in Civil and Building Engineering. Proceedings of The International Conference. -Nottingham: The University of Nottingham, 2010. - pages 275-276.

Ключевые слова: Организационно-технологическая надежность, ОТН, человеко-машинные системы, строительные системы, зоны надежности.

Keywords: organizational and technological reliability, OTR, man-machine systems, construction systems, zones of reliability.

129085, Москва, ул. Бочкова, д.5, кв.62. Гинзбург Александр Витальевич

(495) 749-00-26 моб. ginav@mgsu.ru

Рецензент: д.т.н., проф. Синенко С.А.