Современные системы управления строительным производством

Вісник ПДАБА

УДК 69.06:658.012.2

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

А. Н. Пшинько, д. т. н., проф*., И. А. Арутюнян, к. т. н., доц.**

*Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта **Запорожская государственная инженерная академия

Ключевые слова: организационно-техническое развитие производства, организационнотехнические мероприятия, логистика, строительное производство, квазилинейная модель

Постановка проблемы. Современная предпринимательская деятельность отечественных строительных организаций характеризуется сложностью и динамичностью, что определяет необходимость осуществления рационального логистического управления.

Отечественные строительные организации находятся в настоящий момент в условиях, когда возможности рационализации производства исчерпываются. Внимание руководителей организации сконцентрировалось на системах распределения и материально-техническом снабжении. При этом возможности и резервы для рационализации производственных логистических процессов в них еще достаточно велики. Вот почему в формировании логистической системы строительных организаций центральное место занимает организационно-техническое развитие производства.

Анализ. Капитальное строительство в условиях рыночной экономики объективно более восприимчиво к логистике. Логистическая восприимчивость рыночно-ориентированного строительства обусловлена совокупностью факторов, среди которых мы особое внимание обращаем на следующие:

- постоянно инициируемая рынком потребность в рационализации строительного производства, направленная одновременно как на сокращение продолжительности строительства, так и увеличение срока эксплуатации объектов недвижимости;

- переориентация строительных организаций с узкофункционального строительства на решение проблем клиентов;

- унификация технологий строительства, внедрение в сферу капитального строительства информационных технологий. Потенциальные возможности логистизации строительства, превращенные в реальные логистические системы, дают немалый экономический и социальный эффект [5].

Эффект логистических систем локализуется в основном звене экономики (применительно к сфере капитального строительства - у заказчиков, инвесторов и подрядчиков), складывается на макроуровне (макрологистическая система) под влиянием макроэкономических процессов. Макрологистическая система - это система управления материальными потоками, охватывающая предприятия и организации промышленности, посреднические и транспортные организации, организации, которіе можно отнести к стройиндустрии. Оценка современной макроэкономической конъюнктуры украинского рынка капитальных инвестиций показывает, что он находится в состоянии глубокого кризиса [1].

Даже на фоне глобального кризиса, поразившего экономику Украины в последние годы, свертывание деловой активности в сфере капитальных инвестиций выглядит просто удручающим. По мнению ученых и специалистов, мы уже достигли того порога сокращения капитального строительства, за которым начинается не только моральное старение основных производственных фондов, а их физическое уничтожение. Объективности ради следует заметить, что правительство Украины делается попытки оживить инвестиционную активность в реальном секторе экономики [3].

Казалось бы, неблагоприятная для инвестиций макроэкономическая конъюнктура не должна стимулировать развитие логистических систем в сфере капитального строительства. К счастью, хозяйственная практика достаточно разнообразна, и наряду с явлениями инвестиционной стагнации можно наблюдать «очаги роста» как в отдельных отраслях экономики, так и в некоторых регионах. Основным симптомом экономического возрождения являётся повышение инвестиционной активности вообще и наращивание объемов капитального строительства в частности.

Для повышения инвестиционной активности отечественной экономики необходимо, по меньшей мере, два условия: во-первых, само государство не должно больше уклоняться от

22

№ 6 - 7 червень - липень 2011

прямого участия в инвестиционном процессе; во-вторых, именно государство должно принять все меры, чтобы восстановить доверие частных инвесторов и рядовых украинцев к обязательствам государства, институтам фондового рынка и банковским структурам. Только так можно будет изменить парадоксальную ситуацию, когда страна задыхается от дефицита инвестиционных ресурсов, а ее граждане четверть своих совокупных доходов хранят «в чулке»

[1; 3].

Ожидаемая инвестиционная активность вселяет в нас надежду на возможную в ближайшие годы востребованность логистики в сфере капитального строительства Украины. Но так как эти ожидания еще не воплотились в крупномасштабные проекты, мы склонны акцентировать внимание не на проблемах макрологистических систем, а на вопросах теории и практики микрологистических систем, то есть логистизации экономических потоков на уровне строительной фирмы.

Цель исследования. Формирование связи логистической системы с организационнотехническим развитием строительного производства на макро- и микроуровнях в разрезе управления материальными, финансовыми, информационными и трудовыми потоками.

Основной материал. Новизна логистики заключается, прежде всего, в смене приоритетов между различными видами хозяйственной деятельности строительных организаций в пользу усиления значимости деятельности по управлению материальными и финансовыми потоками.

Планирование, управление, контроль и другие функции логистической системы тесно переплетаются с другими видами деятельности строительных организаций, непосредственно при выполнении строительно-монтажных работ или работ по ремонту и реконструкции зданий и сооружений.

Одной из систем капитального строительства является строительное производство -совокупность производственных процессов (мероприятий), осуществляемых непосредственно строительной организацией [2].

Конечным результатом выполнения совокупности производственных процессов является строительная продукция, под которой следует подразумевать отдельные части строящихся и ремонтирующихся, подлежащих реконструкции объектов и законченные здания и сооружения.

На стадии планирования целесообразна разработка планов организационно-технических мероприятий (ОТМ) чтобы выявить имеющиеся внутрипроизводственные резервы, определить пути и средства повышения технического уровня строительного производства, реконструкции, совершенствования организации строительства, улучшения хозяйственной и финансовой деятельности строительно-монтажных организаций за счет усовершенствованных логистических систем.

Основная идея заключается в построении оптимальной логистической системы, влияющей на плановые задания, на экономические показатели, отражающие конечные результаты строительного производства (см. рис.1) [5].

Г раницы логистической системы

Финансовый поток .... Поток трудовых ресурсов

Материальный поток Информационный поток

Рис. 1. Схема логистической системы

23

Вісник ПДАБА

Деятельность по управлению материальными потоками в строительных организациях, как правило, сопряжена с большими расходами. К ним относятся, прежде всего, снижение себестоимости строительно-монтажных работ и относительное уменьшение численности работников в результате внедрения новой техники. В качестве обобщающего показателя технического уровня строительного производства рекомендуется использовать степень обновления техники и технологии, совершенствование организационных подходов. Гуманизация технологических процессов, создание современных условий труда -неотъемлемая часть логистической системы управления.

Логистическая система - это адаптивная система с обратной связью, выполняющая те или иные логистические функции. Она, как правило, состоит из нескольких подсистем и имеет развитые связки с внешней средой [1].

По видам потоков логистические системы можно разделить на следующие: материальные, финансовые, информационные потоки и потоки трудовых ресурсов.

Логистические системы материальных потоков, или, другими словами, материальные логистические потоки опосредуют все движения материальных ресурсов строительных организаций и предприятий (фирм) от их закупок до сбыта готовой продукции (здания и сооружения).

Логистическая система финансовых потоков (или финансовая логистическая система) опосредует все движения финансовых ресурсов, связанных с производством и реализацией строительной продукции.

Логистическая система информационных потоков (информационная логистическая система) опосредует процессы как простого, так и расширенного воспроизводства строительной фирмы.

Логистическая система потоков трудовых ресурсов (трудовая логистическая система) опосредует все разнообразие их миграции в строительной фирме [5].

На основе обобщающих показателей и заданий строительные организации смогут более целенаправленно формировать планы технического развития с учетом реально сложившейся логистической системы. Существенно расширится при этом диапазон вариантного планирования и возможности оптимизации плана, усилится заинтересованность в расширении масштабов внедрения научно-технических достижений, ускорении их освоения.

Результаты. Существующие подходы к решению задач развития строительного производства отражают строго присущую плановой экономике систему, в которой актуальные проблемы регионального производства включают комплекс задач, формализованных на разной математической и логической основе. Отсутствие единой системной методологии в выработке оптимальных ОТР (организационно-технические решения) на основе фундаментального принципа системотехники - максимизация доходов - снижает эффективность задач планирования развития производства [4].

Поэтому нами предложено использовать новую архитектонику моделирования, основанную на линейном программировании, в виде квазилинейной модели, которая позволяет на основе основных факторов производства скомпоновать модель логистической системы организационно-технического развития строительного производства, отражающую существо исследуемого вопроса выбора оптимального состава мероприятий организационнотехнического развития строительного производства в разрезе управления материальными, финансовыми, информационными и трудовыми потоками.

Динамическая модель строительного производства может быть представлена как совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных организационно-технических мероприятий (ОТМ) на микроуровне и логистических мероприятий (ЛМ) на макроуровне (см. рис. 2).

Таким образом, модель логистической системы увязывает все процессы в их системной последовательности, а системотехнический подход позволяет создать модель, учитывающую «стыки и ничейные зоны» на макроуровне (макрологистические системы - ЛМ) и микроуровне (микрологистические системы - ОТМ).

Потенциальные возможности логистизации ОТР строительства, превращенные в реальные логистические системы, дают немалый экономический и социальный эффект. По экспертным оценкам ученых и специалистов, широкое применение методов логистического управления ОТР позволит: сократить время движения сырья и материалов в производственном цикле и сфере обращения примерно на 25 - 30 %; снизить уровень запасов продукции у потребителей на

24

№ 6 - 7 червень - липень 2011

30 - 50 %; обеспечить комплексный учет всех затрат в материальных потоках; повысить уровень обслуживания потребителей; сократить дефицит товаров и услуг.

Создание системы ОТР, которая с высокой степенью надежности обеспечивает оптимальные условия принятия эффективных решений организационно-технического развития производства в строительстве с учетом управления материальными, информационными, финансовыми и трудовыми потоками, отвечающими технологии и организации строительного процесса с минимальными расходами, учитывая и связывая мероприятия на макроуровне с производственными процессами организационно-технического развития на микроуровне, который отображает единство цикла: выбор мероприятия - производство - объемы распределения - эффективность от их внедрения (см. рис. 2).

Рис. 2. Этапы создания системы ОТР на основе логистических и систематических подходов

Описание алгоритма квазилинейной модели

1. Проверяется значение счетчиков точек и попыток. Если хотя бы один из них достиг максимального значения, то выполнение программы прекращается.

2. Формируется равномерное случайное число в диапазоне от 0 до максимального значения переменной.

Число формируется N раз, где N - суммарное количество основных и дополнительных переменных. Максимальное значение переменной выбирается для соответствующей переменной.

25

Вісник ПДАБА

В итоге получается точка в У-мерном пространстве, координаты которой не превышают максимальное значение соответствующей переменной.

3. Проверяется принадлежность точки области, в которой ищется решение. Для этого координаты подставляются в формулы дополнительных ограничений и, если все неравенства становятся истинными, точка принадлежит области.

В противном случае точка области не принадлежит и отбрасывается. Счетчик точек при этом не изменяется, счетчик попыток увеличивается на единицу.

4. Если точки принадлежит области, рассчитываются коэффициенты целевой функции и ограничений для значений дополнительных переменных из координат полученной точки из области.

Квазилинейная задача становится линейной.

5. Решается полученная линейная задача стандартным симплекс-методом.

Формируется решение квазилинейной задачи, при этом значения дополнительных

переменных берутся из координат точки, значения основных - из полученного решения.

Определяется значение целевой функции для сформированного решения.

6. Рассчитываются коэффициенты целевой функции и ограничений для значений основных переменных из координат сформированного решения.

Квазилинейная задача становится линейной.

7. Решается полученная линейная задача стандартным симплекс-методом.

Формируется решение квазилинейной задачи, при этом значения основных переменных

берутся из предыдущего решения, значения дополнительных - из полученного решения.

Определяется значение целевой функции для сформированного решения.

8. Если значение целевой функции, полученное на шаге 7, больше полученного на шаге 5, в качестве решения берется решение, полученное на шаге 7, иначе повторяются шаги с 4 по 7, при этом в качестве точки области для шага 4 берется решение, полученное на шаге 7.

Иначе обработка точки области, полученной по методу Монте Карло, прекращается.

9. Сравнивается значение целевой функции, полученное на шаге 8, и максимальное значение целевой функции, полученное при обработке предыдущих точек области.

Если последнее значение больше предыдущего, в качестве решения берется точка, полученная на шаге 8, и максимальное значение целевой функции для этого решения.

10. Осуществляется переход на шаг 1.

Анализ уравнений целевой функции и ограничений позволяет сделать следующие выводы о свойствах квазилинейной задачи.

П

1. Допустимая область значений определяется как множество точек в s = n + £ ki -мерном

i=1

пространстве. Набор ограничений на основные и дополнительные переменные формирует s-мерный параллелепипед в пространстве.

2. Каждое слагаемое каждого дополнительного неравенства представляет собой ki+1-мерную седлообразную поверхность в s-мерном пространстве. Следовательно, сумма таких поверхностей представляет уже s-1-мерную седловидную поверхность. Эта поверхность отсекает часть в s-мерном параллелепипеде, пересечения всех частей полупространств и параллелепипеда формируют допустимую область решений квазилинейной задачи. Границами этой области будут части седловидных поверхностей и, в общем случае, плоскостей, ограничивающих параллелепипед.

3. Целевая функция также представляет собой s-мерную седловидную поверхность, областью допустимых значений которой является область, описанная в пункте 2.

Специфический вид целевой функции позволяет сформулировать некоторые ее свойства, позволяющие определить свойства решения квазилинейной задачи (см. рис. 3).

Такими свойствами являются непрерывность, дифференцируемость, монотонность по каждой переменной и отсутствие экстремумов.

Учитывая перечисленные свойства, можно сделать вывод, что максимальное (минимальное) значение целевой функции в допустимой области решений находится на границе допустимой области.

Это свойство решения квазилинейной задачи позволяет применить для его нахождения последовательное нахождение решения линейной задачи (зафиксировав часть переменных) симплекс-методом с последующей корректировкой области решений и изменением набора искомых переменных.

26

№ 6 - 7 червень - липень 2011

Рис.3. s-1-мерная седловидная поверхность

Предлагается следующий алгоритм поиска решения:

Сначала задаем фиксированные значения дополнительных переменных. При этом коэффициенты при основных переменных у целевой функции и дополнительных ограничений становятся константами и задача в целом превращается в линейную. Эту задачу решаем стандартным симплекс-методом и находим значения основных переменных, доставляющих максимум целевой функции в области, представляющей собой n-мерное сечение допустимой области общей задачи при фиксированных значениях дополнительных переменных.

На следующем шаге фиксируем найденные значения основных переменных и пересчитываем коэффициенты целевой функции и дополнительных ограничений. Таким

П

образом квазилинейная задача опять превращается в линейную на £ ki -мерном сечении

i=1

допустимой области при фиксированных значениях основных переменных. Области, на которых ищется решение, на первом и втором шагах, ортогональны.

Полученную таким образом линейную задачу также решаем стандартным симплексметодом и находим координаты дополнительных переменных, доставляющих максимум целевой функции.

Максимум, найденный на втором шаге, не может быть меньше максимума на первом шаге, т. к. обе области имеют хотя бы одну общую точку (точку с координатами основных переменных, найденных на первом шаге, и координатами дополнительных переменных, заданными начальной точкой).

Процедуру завершаем, если максимумы на двух последовательных шагах отличаются меньше чем на заданную величину.

Найденное решение может не доставлять абсолютного максимума, а сойтись в области локального. Для исключения подобных случаев применяется метод Монте-Карло для генерации начальной точки. Для каждой из них находится максимум и из них выбирается абсолютный.

Точность и надежность данного метода зависят от плотности начальных точек в допустимой области.

Описание программы квазилинейной модели представлено в таблице.

Наглядно программа расчета «Квазилинейная оптимизация» показана на рисунке 4.

Описание программы

Таблица

№ стр. Содержимое данных Закладка, на которой введены данные

1 Количество основных переменных Переменные и ограничения

2 Список максимальных значений основных переменных через пробел Переменные и ограничения

3 Количество дополнительных переменных Переменные и ограничения

4 Список максимальных значений дополнительных переменных через пробел Переменные и ограничения

27

Вісник ПДАБА

О к о н ч а н и е т а б л и ц ы

5 Служебная информация

6 Список координат точки входа через пробел Точка входа

7 Количество неравенств дополнительных ограничений Ограничения

8 и далее Список коэффициентов дополнительных неравенств, каждая строка которого - список коэффициентов для соответствующей основной переменной через пробел, последняя строка -константа неравенства. Количество значений в каждой строке должно совпадать с количеством дополнительных переменных плюс один (константа), количество строк - с количеством основных переменных плюс один (строка константы) Ограничения

Последний набор в файле по структуре совпадает со структурой описания дополнительных неравенств и представляет собой описание целевой функции. Целевая функция

Рис. 4. Программа расчета «Квазилинейная оптимизация»

Расчет показывает, какой объем логистических и организационно-технических мероприятий возможно внедрять, а от которых следует отказаться, и все это на стыках и «ничейных зонах», при этом получен максимальный эффект от внедряемых мероприятий.

Вывод. В результате выполненного исследования связи логистической системы с организационно-техническим развитием производства предложена модель управления на

28

№ 6 - 7 червень - липень 2011

методологических основах логистики, которая позволяет учесть условия оптимального распределения объемов организационно-технических и логистических мероприятий, их финансирование. Логистическая модель системы ОТР связывает все процессы в их системной последовательности, позволяет разрешать проблему в единой системе, которая охватывает важнейшие связи всех ее участников, обеспечивает объединение разных вопросов и процессов в строительстве, разъединенных специализацией и ведомственной подчиненностью, и служит залогом успешного решения строительных задач.

Решение поставленной задачи позволит выбрать вариант организационно-технического развития производства, при котором выполняются необходимые условия функционирования системы - снижение материальных потоков (трудозатрат и себестоимости СМР) при ограниченном объеме капитальных вложений (финансовые, потоки).

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Денисенко М. П., Левковець П. Р., Михайлова Л. І. та ін. Організація та проектування логістичних систем: Підручник / за ред.. проф.. М.П. Денисенка, проф. П. Р. Лековця, проф. Л. І. Михайловой - К.: Центр учбової літератури, 2010. - 336 с.

2. Киевський В. Г. Планирование технического развития строительства - на уровень новых задач. М., Экономика строительства. - № 11. - 1984. - С 8 - 12.

3. Логістика: навч. посіб. / О.М. Тридід, Г.М. Азаренкова, С. В. Мішина, І. І. Борисенко. -К.: Знання, 2008. - 566 с.

4. Павлов И. Д., Радкевич А. В. Модели управления проектами: Учебное пособие. -Запорожье, ГУ «ЗИГМУ», 2004. - 320 с.

5. Стаханов В. Н., Ивакин Е. К. Логистика в строительстве: Учебное пособие. - М.: Изд. Приор, 2001. - 176 с.

УДК 628.517.2

РАСЧЕТ ЗВУКОВЫХ ЗОН ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ

Ю. В.Богданов, к. т. н., доц., В. В.Сафонов, к. т. н., проф., И. Н. Паращиенко, асс. * *Полтавский национальный технический университет им. Ю. Кондратюка

Ключевые слова: экология, жизнедеятельность, шум, звуковая зона, уровень звукового давления, акустическая постоянная помещения, звуковая мощность

Постановка проблемы. Вопросы экологии сегодня по праву являются основными не только для ученых, но и всех людей планеты. Жизнь и здоровье людей всегда были и остаются в центре внимания мировой науки.

Среди множества факторов природного и технического происхождения, действующих на человека в процессе его жизнедеятельности, является шум. Вредному воздействию шума мы подвергаемся практически постоянно и повсеместно - на производстве, в быту и даже на отдыхе. Вредное влияние шума на организм человека давно доказано наукой, общепризнано и проявляется в широком диапазоне воздействий - от субъективных раздражений до объективных патологических изменений в органах слуха, центральной нервной и сердечнососудистой системах. Шум утомляет, снижает внимание, уровень творческой деятельности, производительность и качество труда, нанося существенный социально-экономический ущерб, может явиться причиной стресса. «Когда-нибудь, - писал Р. Кох, - человечество будет вынуждено бороться с шумом, как сегодня борется с чумой и холерой».

Анализ публикаций. Основой для успешной борьбы с шумом является изучение законов его распространения, образования звуковых зон, прогнозирования тех или иных особенностей шумообразования в заданных условиях. Итогом такой работы является карта шума [3 - 7 и др.]. Сегодня достаточно глубоко изучены законы распространения звука на свободных территориях и территориях застройки населенных мест. Существуют методики расчета звуковых полей и прогнозирования шумового режима автомобильного, рельсового, авиационного, водного транспорта, внутри квартальных источников, промышленных и коммунальных предприятий, объектов строительства [1; 2; 4 и др.]. По этим методикам строятся карты шума, на основании которых разрабатываются проекты шумозащиты.

29