Исследование факторов совершенствования технологий высокоскоростного модульного строительства

Рассматривается задача выбора оптимального экспертного решения из конечного числа технологий. Каждый эксперт имеет свою функцию предпочтения на множестве технологий. Для любой технологии X фиксировано некоторое число f , такое, что если за него подано голосов не меньше, чем это число, то она и будет исходом голосования. Это число будем далее называть критическим числом этой технологии.

Задача выбора оптимальной экспертной технологии имеет вид R = ( N, X ) N , (f) m =l ), где N = {1,..., n} e N – множество экспертов, X = { x ₁, ..., x_m } – множество альтернативных технологий.

Для i e N x_j > х к означает, что для эксперта i технология х _к не лучше технологии xf e {0,..., n - 1}; f -критическое число технологии х j . Если за технологии x j голосуют не меньше чем f j экспертов, то х j – коллективный выбор технологии [1–16].

Оптимальное решение из многообразия вариантов объемно-планировочных решений зданий может быть достигнуто по направлениям: вид и конструкция здания, технология, организация и механизация работ по его возведению полносборных зданий.

Каждый вариант представляет множество различных характеристик, таких как показатели эффективности (стоимость м2, оперативность монтажа, степень заводской готовности, трудозатраты по монтажу, затраты по транспортировке), критерии оптимальности (перекрываемый пролет, долговечность, удельный вес 1 м2 каркаса, удельный вес 1 м2 покрытия, геометрические размеры) и др.

В исследовании есть многокритериальная задача, основная трудность решения которой заклю-

чается в многообразии единиц измерения критери-

ев строительства, поэтому задача исследования также устранить полидименсию и перейти к без-

размерным единицам.

Переход в расчетах к безразмерным едини-

цам, или так называемое нормирование показателей, может приводиться трансформацией шкалы по формулам:

x ij —

x j

*

x

k j 7

, при

X j — max ;

x ij —

* ^2 x j

X

k ij 7

, при

*

X j — min,

где x_j – оптимальное значение для каждого пока-

зателя эффективности; x ij – исходное значение ка-

ждого показателя; x_ij – нормализованное значе-

ние.

Аналогично нормирование может быть произведено методом нормализации векторов:

xij

X ij — r^— , ( i — 1, m ; j — 1, n ) .               (2)

Полученные по выражениям (1)–(2) значения не имеют размерностей, поэтому можно сравнивать нормализованные значения различных показателей.

Наилучшей величиной каждого разноразмерного показателя эффективности является наи-

большая. Преобразование может быть осуществлено по формулам (1), (2). Далее проводится преобразование матрицы решений, при котором определяются показатели

P = xij ijm

S xij i =1

i = 1, m , j = 1, n ) .

Уровень энтропии E_j определяется для каждого показателя эффективности по следующей формуле:

m

E j =-;---- S P j ln P ij , ( i = 1, m , j = 1, n ) ,    (4)

In m i =1             ^{v                   7}

Уровень изменчивости j -го показателя на множестве выбираемых технологических решений строительного производства определяется:

d j = ^{1 —} E j , ( j = 1, ⁿ ) .

Если все разноразмерные показатели эффективности одинаково важны, то весомость разноразмерных показателей эффективности определяется по формуле:

qj = -d r— , ( j = 1, ⁿ ) .                          ⁽⁶⁾

S dj j=1

Алгоритм определения весомости показателей представлен следующей последовательностью: преобразование исходных данных в матрицу принятия решений P → нормализация матрицы решения в матрицу P → определение уровня энтропии E j для всех показателей эффективности→ определение уровня изменчивости d j показателей → определение значимости (весомости) показателей эффективности q j .

После всех преобразований матриц М1 и М2 результаты записываются в третью матрицу (М3) по закону сравнительных суждений: нормальным распределением обладают разности между оценками. Используя таблицу нормированного нормального распределения можно обратить наблюдаемые отношения P ij (матрицу М2) в ожидаемые Z ij :

0                 t ² Z ij                  t ²

——

G ( Z. ) = P. = ( -,= e ² dt + | -,= e ² dt . (7)

i j    ij     v2n            v2n

- от                        - от

Таким образом, в матрице М3, приравняв сумму Z_{i оценок} единице, определяют величины значимости показателей эффективности.

Автор считает необходимым проверку согласованности оценки различных привлеченных специалистов, для достаточной надежности предложенного метода при необходимости исключать значения с большой несогласованностью. Блок-схема алгоритма приводится на рисунке.

Коэффициентом конкордации проверяется надежность экспертизы:

n ²

W =       У Cpij , k (k — 1)S1 n — (n — 1)’

где k – число экспертов; n – количество показателей эффективности;

Q = S X j — k S X ij + C 2 C n , ij                  ij

где C =

K ! _C 2

2(( K — 1)!);    n

N !

.

2(( N — 1)!)

Значения коэффициента конкордации W от 0 до 1; W = 1, если мнения экспертов полностью согласованы, если W =0, считается, что мнения экспертов не согласованы, и следует обратить на это внимание, либо заменить эксперта.

Расчет коэффициента можно произвести на ЭВМ, например в программах SPSS или Statistica. Автор может сделать вывод о том, что эксперты сходятся или расходятся в необходимости включения показателей отобранных вариантов.

При этом коэффициент конкордации не позволяет точно ответить на вопрос, какие из отобранных показателей оставить, а какие исключить, для ответа на этот вопрос автор рекомендует дальнейшем дополнительно использовать значения коэффициента вариации.

Представленным исследованием определены направления совершенствования монтажа зданий из высокотехнологичных модулей и оценены важность и приоритетность данных факторов.

Автором в качестве экспертов привлекались преподаватели строительных вузов и высококвалифицированные технические специалисты. Согласованность, весомость факторов, достоверности оценок имеют постоянную динамику и требуют проверки.

Результаты анкетирования специалистов по определению первой задачи и определению факторов влияния приведены в таблице.

Выявлены система значимых факторов и их весомость, которые представлены в таблице. Приведенные наиболее важные факторы, по мнению опрошенных специалистов, показывают ценность способов монтажа полносборных зданий из объемных модулей с учетом выявленных показателей.

Факторы по результатам (см. таблицу) совершенствования технологий возведения полносборных зданий из объемных модулей:

• •    время монтажа;

• •    стоимость;

• •    трудозатраты по монтажу;

• •    долговечность.

Алгоритм метода экспертной оценки

Факторы, влияющие на совершенствование технологии возведения полносборных зданий, и их весомость

№ п/п	Технико-экономические показатели	Весомость
1	Трудозатраты монтажа, чел.-ч/м2	0,15
2	Стоимость м2 (цены 2015 г.), $/м2	0,15
3	Время монтажа (100 м2), дн.	0,15
4	Кол-во рабочих (100 м2), чел.	0,05
5	Максимальная высота этажа, м	0,05
6	Перекрываемый пролет, м	0,05
7	Удельный вес 1 м2 каркаса, кг	0,03
8	Удельный вес 1 м2 покрытия, кг	0,05
9	Количество кранового оборудования, шт.	0,1
10	Затраты по транспортировке, балл	0,07
11	Долговечность, лет	0,15
		Е = 1

Предложенный перечень факторов для разработки перспективной технологии монтажа зданий из высокотехнологичных модулей отражает наиболее важные из них. Весомость приведенных факторов – это научно-обоснованная база для совершенствования технических решений.

Выводы

• 1.    Анализ весомости факторов технологичности на основе уровня энтропии рассмотренных показателей показал согласованность с результатами оценок экспертов, количественная оценка факторов влияния практически получена экспертным путем по данным таблицы, при этом значения весомости могут меняться от конкретных условий строительства.

• 2.    Представленным исследованием определены направления совершенствования монтажа зданий из высокотехнологичных модулей и оценены важность и приоритетность данных факторов.