from 01.01.2021 to 01.01.2024
Moscow, Moscow, Russian Federation
Moscow, Russian Federation
2.1.14
69.058
69.055
67.01
The article considers methods of parallel execution of works and problems in their combination in construction based on the theory of queues. The article outlines the advantages of using a parallel method of execution. Attention is also given to uncertainties and risk reduction options in parallel work processes. The options of parallelization of non-rhythmic flows of work organization and optimization of aliquots of rhythmic parallel performances are considered. Three levels of business processes organization are identified, to be combined: macro-level, micro- and meso-level. Selected stages of the work, available for combining during the implementation of the construction project.
life cycle of construction, quality; industrial enterprise, risk management, parallel execution of works
Antiplagiat full report (PDF): Read Download
Antiplagiat certificate (PDF): Read Download
Введение
Одним из наиболее важных аспектов реализации строительного проекта является оптимизация графика производства, в том числе наличие существующих ограничений по компенсации времени и затрат на его реализацию. Увеличение сроков реализации строительного проекта негативно влияет на ввод объекта в эксплуатацию. Как правило, причиной увеличения сроков реализации проекта является несоответствие первоначально заданным проектным решениям, низкое качество выполняемых работ, а также частая необходимость корректировок выполненных ранее работ. Данная тема уже рассматривалась ранее авторами с точки зрения влияния этапов реализации строительного проекта, для грамотного управления стоимостью и сроками реализации которых требуется оптимизация протекающих внутри процессов. [4]
Непосредственно на строительной площадке условия для разработки устойчивых, надежных и контролируемых графиков реализации строительных проектов осложняются отсутствием прозрачной коммуникации между участниками строительного производства.
Ввиду этого возникает потребность в наиболее оптимальной организации процессов реализации строительных проектов. Одним из решений для достижения поставленных целей является параллельное выполнение работ.
Цель исследования
Целью исследования является проведение анализа существующих методов сокращения продолжительности строительства посредством параллельного выполнения работ строящихся зданий или сооружений.
Материалы и методы
Параллельное выполнение работ является ключевой стратегией для сокращения времени, требуемого для завершения реализации строительного объекта. На настоящий момент времени, проблема оптимального планирования в системах с параллельным выполнением работ была изучена в теории очередей. [11] Эта теоретическая основа может быть применена к различным этапам реализации строительного проекта, где несколько групп задач (операций) могут быть поставлены в очередь исполнения с учетом ограниченности ресурсов подрядной организации. Оптимизируя политику планирования, руководители всех участников реализации выполнения строительно-монтажных работ могут минимизировать ошибки при исполнении строительно-монтажных работ и соответственно снизить требуемые затраты ресурсов при реализации строительных проектов.
Технология цифровых двойников представляет возможность моделирования и оптимизации строительных процессов в виртуальной среде перед непосредственным внедрением инвестиционно-строительного проекта в эксплуатацию. В процессе создания высокоточных цифровых моделей строительных проектов, инициаторы реализации проекта могут моделировать различные стратегии параллельного выполнения строительно-монтажных работ на объекте и выявлять потенциальные узкие места или неэффективность их реализации [1]. Такой подход может привести к существенной экономии времени и затрат.
Теоретические подходы из теории очередей, наравне с обучением, усилением и моделированием цифровых двойников предлагают перспективные пути для сокращения времени реализации строительного проекта посредством параллельного выполнения работ [2, 3]. Параллельный метод исполнения работ обеспечивает:
- рациональное потребление электроэнергии и других ценных ресурсов;
- равный ритм закрытия строительно-монтажных работ;
- прозрачность планирования графика реализации строительно-монтажных работ;
- сокращение продолжительности реализации строительного объекта;
- создание благоприятных условий для взаимодействия основных участников строительного проекта.: [5, 6, 7];
- раннее обнаружение неисправностей и дефектов в системах жизнеобеспечения здания, что позволяет прогнозировать потенциальные проблемы с организацией реализации строительных проектов, облегчая своевременную минимизацию рисков.
Таблица 1
Варианты совмещения строительно-монтажных работ посредством сокращения продолжительности работ
|
№ |
Название цикла |
Варианты совмещения работы |
Код-классификатор цикла |
|
|
Внутренняя комбинация |
Внешняя комбинация |
|||
|
1 |
Подготовительный цикл |
Объединение, когда выполнение различных типов работы подготовительный период |
Деление территории строительства на захватки (уровни) |
К1 |
|
2 |
Нулевой цикл |
К2 |
||
|
3 |
Надземная часть |
К3 |
||
|
4 |
Цикл отделки |
К4 |
||
|
5 |
Пуско-наладка оборудования |
К5 |
||
При взаимном запараллеливании работ при неритмичных потоках организации работ на строительных площадках особое значение уделяется продолжительности выполнения каждой отдельной работы (операции) и степенью их воздействия на существующие бригады человеческих трудовых ресурсов и общим количеством захваток на объекте. [8, 9]
Взаимное увязывание неритмичных параллельных исполнений с неравномерным изменением ритма выполняется аналитически (с помощью матрицы) [10]. Особое значение среди методов оптимизации строительных параллельных исполнений имеет изменение порядка включения подразделений в параллельное исполнение. Это обусловлено тем, что положительный эффект достигается без увеличения потребности в ресурсах. Данный метод оптимизации применим при проектировании сложного типа параллельного исполнения; для объектового параллельного исполнения его применение возможно только в случае конструктивно и функционально обособленных подразделений (например, строительство здания, состоящего из различных модулей, соединенных переходами) [11, 12, 13].
$Т = Т_1 + Т_2 + Т_3 + Т_4 + Т_5$,
Где T — общая продолжительность работ, Т1 — продолжительность подготовительного периода; Т2 — продолжительность нулевого цикла; Т3 — продолжительность возведения надземной части здания; Т4 — продолжительность специальных работ (электромонтажных и сантехнических); Т5 — производство отделочного цикла.
При параллельно-исполнительной (параллельно-комбинированной) схеме организации работ каждый последующий этап строительства начинается после выполнения предыдущего этапа. Таким образом, достигается непрерывность строительного производства [14, 15].
Результаты исследования
Интеграция и оптимизация аликвотных ритмичных параллельных исполнений может служить ключом к сокращению продолжительности сроков реализации строительных проектов. При разноритмичных параллельных исполнениях (аликвота) для выполнения одних процессов может быть взят одинаковый ритм команд, а для других процессов в несколько раз больший. Интеграция рабочих команд в этом потоке производится графически (пример см. Рис. 1). [16, 17]
Рис. 1. Достижение непрерывности строительного производства посредством параллельного выполнения работ
Если ритм 1-й бригады выше ритма 2-й бригады, то потоки связываются по первому дивизиону, а если ниже — то по последнему.
При функционировании разноритмичных параллельных работ, чтобы подразделения не простаивали, стремятся увеличить число рабочих в бригадах с наибольшим ритмом и тем самым выровнять ритм наименее частных параллельных работ. Однако это не всегда возможно, по разным причинам: малый объем работ, ограниченная производительность крана и т. д.
Чтобы избежать этих недостатков, может возникнуть необходимость гарантий, что процессы будут переданы нескольким командам. В этом случае количество команд должно быть равно отношению наибольшего ритма частного параллельного выполнения к наименьшему:
$T_i = T_{in}•K_in,$
где Тi – показатель ритмичности запараллеливания процессов (работ) между операций, Кin — коэффициенты уровня запараллеливания работ (операций) между этапами строительства, in — показатель принадлежности работы (операции) к уровню организации бизнес-процессов, подлежащих совмещению.
Показатель Кin — моделируемый, и будет разобран в дальнейшем при изучении темы и выдвижении собственных прогнозных показателей запараллеливания работ со стороны автора настоящей статьи.
Всего возможны три уровня рассмотрения in:
- Макро-уровень, описывающий этапы жизненного цикла выполнения работ (предпроектный, проектирование и этап строительно-монтажных работ):
- Предпроектный этап (Концепция);
- Проектный этап (Проектирование);
- Строительно-монтажные работы (СМР).
- Микро-уровень, описывающий подэтапы реализации строительного проекта по этапам жизненного цикла:
- Предварительная концепция;
- Предварительная концепция;
- Подготовка ИРД, Изыскания;
- Подготовка Проекта;
- Проектирование Рабочей документации;
- Подготовительный период;
- Нулевой цикл;
- Выше нулевого цикла;
- Мезо-уровень, описывающий процессы выполнения подэтапов реализации строительного проекта, из которых основными являются:
- Исследование и анализ территории;
- Разработка исходно-разрешительной документации / проектной документации / рабочей документации;
- Обустройство ВЗиС (Внутренние Здания и Сооружения);
- Работы выше нулевого цикла;
- Монтаж инженерных систем, и др.
Более подробно см. предлагаемую авторами классификацию на макро-, микро- и мезо-уровни в таблице ниже.
Таблица 2
Жизненный цикл реализации строительного проекта с классификацией по этапам выполнения работ трех основных стадий
|
Этап |
Подэтап |
Процесс |
Название |
|
1 |
|
|
Предпроектный этап (Концепция) |
|
|
1.1. |
|
Предварительная концепция |
|
|
|
1.1.1 |
1.Исследование и анализ территории |
|
|
|
1.1.2 |
2.Анализ и сбор Правоустанавливающей документации |
|
|
|
1.1.3 |
3.Анализ и сбор Градостроительной документации |
|
|
|
1.1.4 |
4.Анализ Территориальной застройки |
|
|
|
1.1.5 |
5.Анализ Прилегающих территорий |
|
|
|
1.1.6 |
6.Геологическая экология |
|
|
|
1.1.7 |
7.Анализ транспортных сетей |
|
|
|
1.1.8 |
8.Анализ Социальной инфраструктуры |
|
|
1.2. |
|
Предварительная концепция |
|
|
|
1.2.1 |
1.Определение стратегии развития |
|
|
|
1.2.2 |
2.Анализ Градостроительного кодекса и законодательных актов, ограничивающих строительство объекта |
|
|
|
1.2.3 |
3.Предварительные Изыскания |
|
|
|
1.2.4 |
4.Формирование общей концепции строительного проекта |
|
2 |
|
|
Проектный этап (Проектирование) |
|
|
2.1. |
|
Подготовка исходно-разрешительной документации, Изыскания |
|
|
|
2.1.1 |
1.Отчеты геологических, гидрогеологических, климатических условий |
|
|
|
2.1.2 |
2.Правоустанавлива-ющая документация |
|
|
|
2.1.3 |
3.Градостроительная документация |
|
|
|
2.1.4 |
4.Территориальная застройка |
|
|
|
2.1.5 |
5.Прилегающие территории |
|
|
|
2.1.6 |
6.Геологическая экология |
|
|
|
2.1.7 |
7.Транспортные сети |
|
|
|
2.1.8 |
8.Социальные объекты |
|
|
2.2. |
|
Подготовка Проекта |
|
|
|
2.2.1 |
1.Схема планировочной организации земельного участка. |
|
|
|
2.2.2 |
2.Архитектурные решения. |
|
|
|
2.2.3 |
3.Конструктивные и объемно-планировочные решения. |
|
|
|
2.2.4 |
4.Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений, в т.ч.: |
|
|
|
2.2.5 |
5.Проект организации строительства. |
|
|
|
2.2.6 |
6.Проект организации работ по сносу или демонтажу объектов капитального строительства. |
|
|
|
2.2.7 |
7.Перечень мероприятий по охране окружающей среды. |
|
|
|
2.2.8 |
8.Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. |
|
|
|
2.2.9 |
9.Мероприятия по обеспечению доступа инвалидов, в т.ч.: |
|
|
|
2.2.10 |
10.Смета на строительство объектов капитального строительства. |
|
|
|
2.2.11 |
11.Иная документация |
|
|
|
2.2.12 |
12. Передача Заказчиком Генподрядчику исходных данных и проектной документации |
|
|
2.3. |
|
Проектирование Рабочей документации |
|
|
|
2.3.1 |
1.Генеральный план и благоустройство, в т.ч.: чертежи, ведомости расхода строительных материалов для благоустройства, описание планируемых строительных мероприятий. |
|
|
|
2.3.2 |
2.Архитектурные решения, в т.ч.: подробные планы объекта, фасады, разрезы, узлы, ведомости отделки помещений (полы, стены, потолки), спецификации по заполнению дверных и оконных проемов, данные об отделке фасадов, план кровли. |
|
|
|
2.3.3 |
3.Строительные конструкции состоит из чертежей, схем сборки, спецификаций, обосновывающие расчеты. |
|
|
|
2.3.4 |
4.Инженерное обеспечение объекта, в т.ч. чертежи, включающие трассировки сетей (трубопроводов, воздуховодов, кабелей), планы расстановки инженерного оборудования, схемы соединений, спецификации материалов и оборудования. |
|
|
|
2.3.5 |
5.Противопожарные мероприятия и требования по соблюдению и обеспечению пожарной безопасности. |
|
|
|
2.3.6 |
6.Дополнительные разделы: |
|
3 |
|
|
Строительно-монтажные работы |
|
|
3.1. |
|
Подготовительный период |
|
|
|
3.1.1. |
Освобождение земельного грунта |
|
|
|
3.1.2. |
Установка временного ограждения |
|
|
|
3.1.3. |
Создание геодезической разбивочной основы для строительства |
|
|
|
3.1.4. |
Установка временных сооружений |
|
|
|
3.1.5. |
Обустройство временных дорог |
|
|
|
3.1.6. |
Проведение электричества, водоснабжения, сигнализации и т. п |
|
|
|
3.1.7. |
Установка оснований для кранов |
|
|
|
3.1.8. |
Организация водоотводов |
|
|
|
3.1.9. |
Обустройство путей для кранов |
|
|
|
3.1.10. |
Подготовка территории (канализация и связь для строителей) |
|
|
|
3.1.11. |
Исследование грунта |
|
|
3.2. |
|
Нулевой цикл |
|
|
|
3.2.1. |
Земляные работы |
|
|
|
3.2.2. |
Выравнивание участка и планировка |
|
|
|
3.2.3. |
Выемка грунта |
|
|
|
3.2.4. |
Установка ограждения из шпунта |
|
|
|
3.2.5. |
Строительство подпорных стен |
|
|
|
3.2.6. |
Организация защитного покрытия для трубопровода |
|
|
|
3.2.7. |
Перенос уже существующих сетей, попавших в зону строительства |
|
|
3.3. |
|
Выше нулевого цикла |
|
|
|
3.3.1. |
Устройство фундаментной плиты |
|
|
|
3.3.2. |
Устройство конструкций подземной части |
|
|
|
3.3.3. |
Устройство конструкций надземной части |
|
|
|
3.3.4. |
Устройство кладки стен и перегородок |
|
|
|
3.3.5. |
Устройство кровли |
|
|
|
3.3.6. |
Устройство фасадов |
|
|
|
3.3.7. |
Комплекс отделочных работ |
|
|
|
3.3.8. |
Устройство системы отопления, водоснабжения, канализации, АУТП, ВПВ |
|
|
|
3.3.9. |
Устройство общеобменной и противодымной вентиляции, устройство системы кондиционирования воздуха |
|
|
|
3.3.10. |
Устройство систем электронабжения |
|
|
|
3.3.11. |
Монтаж слаботочных систем |
|
|
|
3.3.12. |
Комплекс работ по монтажу лифтового оборудования |
|
|
|
3.3.13. |
Устройство наружного освещения |
|
|
|
3.3.14. |
Благоустройство территории |
|
|
|
3.3.15. |
Устройсто наружных инженерных сетей электроснабжения, водопровода и канализации |
В Таблице 2 показан один из возможных вариантов классификации работ (процессов) стадий жизненного цикла строительного объекта для дальнейшего запараллеливания вышеобозначенных работ, что может варьироваться в зависимости от количества проектных команд и количества захваток.
Следует отметить, что степень совмещения напрямую зависит от количества захваток на строительной площадке. Большая часть работ доступна к совмещению при параллельном выполнении работ по организации надземной части здания.
Выводы
Внедрение системы параллельного выполнения работ на всех стадиях жизненного цикла строительного проекта повышает надежность, рентабельность и безопасность зданий и сооружений, а также снижает эксплуатационные расходы. Для определения оптимального метода важно учитывать конкретные цели, имеющиеся ресурсы и сложность выполняемых работ от этапов подготовки и создания концепции, до реализации строительно-монтажных работ. Наиболее эффективным может быть сочетание методов или индивидуальный подход к решению задач, отвечающий конкретным аналитическим потребностям застраиваемого объекта и последующей интенсивности параллельного выполнения работ.
1. Ayub, B.M., 2004, «From the analysis of ignorance to the solution of algebraic problems», Reliability design and system security, Alternative representations of epistemic uncertainty, 85 (1-3), p. 223-238. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ress.2004.03.013
2. T.S., Ogedengbe., Adebunmi, Peter, Okediji., A., A., Yussouf., O., A., Aderoba., O., A., Abiola., Ismaila, Olanrewaju, Alabi., O., I., Alonge. (2019). The Effects of Heat Generation on Cutting Tool and Machined Workpiece DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/2/022012
3. T., N., Guma., N., C., W., Ozoekwe., K., V., Odita. (2020). An Overview of Approaches and Techniques used in Failure Analysis of Engineering System. Arid Zone Journal of Engineering, Technology and Environment, 587-604.
4. Elokhov A. M. Quality Management: training manual / A. M. Elokhov. 2nd edition. reworked. and dop. Moscow: SIC INFRA-M, 2017. 334 p.
5. Martyniuk A. V. FMEA-analysis as one of the complex methods of effective quality management / A. V. Martyniuk, A. V. Zaretsky, T. I. Zimin, M. A. Makarov
6. Chrysler Corp., Ford Motor Company, General Motors FMEA Analysis of types and consequences of potential defects / Corp. 2nd edition, February 1995
7. Vozgoment N.V., Advantages of BIM-Modeling in the Investment-Construction Sphere in the conditions of digital transformations of industry / University Bulletin 7, 2021, p. 58-66. DOI: https://doi.org/10.26425/1816-4277-2021-7-58-66; EDN: https://elibrary.ru/TZGUSQ
8. Grebici K., Goh M., Blanco E., McMahon C. Information Maturity Approach for the Handling of Uncertainty Within a Collaborative Design Team. Accepted in Special issue Computers in Indutry, 2008 DOI: https://doi.org/10.1109/CSCWD.2007.4281448
9. Chandrashekar, N., and Krishnamurty, S. (Year). Bayesian evaluation of engineering models. Proc. of the ASME DETC'02, Montreal, Canada: DETC2002/DAC-34141.
10. Earl C., Johnson J. and Eckert C 2005 'Complexity', Ch 7 in Design Process Improvement - a review of current practice, Springer DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84628-061-0_8
11. Oberkampf, W., Deland, S., Rutherford, B., Diegert, K., and Alvin, K. Error and uncertainty in modelling and simulation. Reliability Engineering & System Safety, 2002; 75: 333-35 7. DOI: https://doi.org/10.1016/S0951-8320(01)00120-X
12. Pons, D J and Raine, JK, 2004, “Design with uncertain qualitative variables under imperfect knowledge”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 218 (8), pp. 977-986. DOI: https://doi.org/10.1243/0954405041485975
13. Zimmermann, H-J, 2000, "An Application-Oriented View of Modelling Uncertainty," European Journal of Operational Research, 122, pp. 190-198. DOI: https://doi.org/10.1016/S0377-2217(99)00228-3
14. Hastings D., and McManus H., “A Framework for Understanding Uncertainty and its Mitigation and Exploitation in Complex Systems” MIT Engineering Systems Symposium, March 2004
15. Eversheim, W., Roggatz, A., Zimmermann, H.-J., and Derichs, T. Information management for concurrent engineering. European journal of operational research 100 (1997): 253-265. DOI: https://doi.org/10.1016/S0377-2217(96)00288-3
16. Wynn D., Clarkson P.J; Eckert C. Amodel-based approach to improve planning practice in collaborative aerospace design.ASME 2005, International Design Engineering Technical Conferences and Computerand Information Engineering Conference. September 24-28, 2005, Long Beach, California, USA.
17. Ullman D.G. Robust decision-making for engineering design. Journal of Engineering Design, 12 (1); 3 — 13, 2006. DOI: https://doi.org/10.1080/09544820010031580
