Особенности формирования вероятностных моделей организационно-технологической последовательности подготовки строительства промышленного объекта

Разработка организационно-технологических решений в отношении инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта является самостоятельным, сложным и ответственным видом проектной деятельности. Причем некоторые аспекты работ подготовительного периода не могут быть решены и реализованы средствами и методами решения аналогичных задач, средств проектирования и реализации работ основного и заключительного периодов строительства.

Вопросы влияния качества инженернотехнической подготовки на условия устойчивости и эффективности проведения последующих основного, специального и заключительного этапов строительного производства рассматриваются в научных трудах [1–3] как значительный фактор обеспечения (повышения) функционального качества строительной продукции.

Направления повышении эффективности организационно-технологических решений, направленных на подготовку и практическую реализацию установленных технико-экономических показателей строительных процессов, рассматриваются в работах [4–6].

Анализ условий обеспечения условий устойчивости, организационно-технологической надежности и минимизации рисков строительного производства рассматривается в научных трудах [7–9] как значимый инструмент инвестиционно-строительной деятельности. Например, показатель продолжительности строительного производства и, соответственно, своевременного завершения строительства признается одним из наиболее значимых целевых показателей организационнотехнологических решений [10–12].

Моделирование строительных процессов рассматривается как современный формат разработки технологических, управленческих и организационных решений строительного производства [5, 13, 14]. Особое внимание в научных и практических исследованиях уделяется вопросам применения информационных (цифровых) моделей организационно-технологических решений строительного производства [15–17].

Организационно-технологическая модель инженерно-технической подготовки отображает результаты анализа исходных данных (конкретных особенностей свойств и состояний) соответствующих элементов строительной системы [18–20]:

– цифровой (информационной) модели промышленного объекта;

– организационно-технологической последовательности основного, специального и заключительного этапов строительства;

– окружающей искусственной и естественной среды в районе предполагаемого расположения строительной площадки (временного строительного городка);

– потребностей в материальных, технических и иных видах обеспечения строительного производства.

Вместе с тем существующая практика разработки организационно-технологических решений ориентирована на применение «жестких» информационных моделей в детерминированном формате, который не дает возможности прогноза и учета проявлений негативных случайных факторов строительного производства [21, 22].

Именно по этой причине актуальность развития возможностей повышения качества организационно-технологических решений в отношении инженерно-технической подготовки строительного производства промышленных объектов представляется связанной с разработкой методических основ применения прогнозных, вероятностных моделей строительного производства.

Методы исследования

Качество разработки проектных, организационно-технологических решений принято оценивать некоторым количеством показателей.

Структура (система) оценки качества включает некоторое количество показателей, которые могут быть отображены аналитической зависимостью, вида:

nm

К отр = f ( Z w> Z j Qj) ,            (1)

i = 1        j = 1

где K _отр – уровень качества разработки организационно-технологических решений;

r _i – единичный показатель качества и эффективности решений;

q i – значимость (удельный вес) единичного показателя;

n – число рассматриваемых абсолютных показателей;

R j – относительный показатель качества и эффективности решений;

Q j – значимость (удельный вес) относительного показателя;

m – число рассматриваемых относительных показателей.

Использование технико-экономических показателей является основным современным инструментом оценки качества разработки проектных решений в отношении инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта [4, 6, 23].

В таблице отображены количественные характеристики (технико-экономические показатели) качества организационно-технологических решений, описывающие результаты проектных решений по одному из возможных вариантов инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта.

Приведенный в таблице качественный и количественный состав показателей не является исчерпывающим. В зависимости от конкретной проектной ситуации к данному перечню могут быть добавлены и другие показатели (абсолютные и относительные), которые оказывают влияние на формирование оценки уровня качества проектных решений.

Анализируя данные таблицы с привлечением аналитической зависимости (1), можно отметить следующее:

• 1 ) для оценки уровня качества разработки организационно-технологических решений к рассмотрению приняты 7 показателей. Три показателя (№ 1, 3, 5) являются абсолютными, а четыре показателя (№ 2, 4, 6, 7) являются относительными;

• 2 ) каждый из принятых рассмотрению показателей (как абсолютные, так и относительные) характеризуется одинаковой значимостью в отношении оценки уровня качества.

Рассмотренные выше особенности являются распространенной и общепринятой практикой оценки качества проектных, организационнотехнологических решений.

Принимая в целом такой подход, можно заметить следующее:

• -    каждый из принятых к рассмотрению показателей (см. таблицу) может быть принят в качестве объекта или предмета исследований при анализе состояния или условий оптимизации уровня качества разработки организационно-технологических решений;

• -    оптимизация даже одного отдельно взятого показателя способна привести к общему повышению уровня качества разработки организационнотехнологических решений (см. зависимость (1)).

Параметры вида q i и Q j (см. зависимость (1)) способны установить приоритетный порядок рассмотрения принятых к анализу показателей с целью выявления наиболее эффективных подходов к решению проектных задач.

Предложенный методический подход рассматривается на примере анализа показателя вида «продолжительность строительства» («Пр», см. таблицу).

Показатель продолжительности является количественной характеристикой меры времени (оценки времени или временной оценки), необходимой для выполнения простого (комплексного) строительного процесса (работы). Соответственно, сумма продолжительностей производства всех работ, включенных в состав организационнотехнологической модели, образует общую продолжительность инженерно-технической подготовки строительства.

Продолжительность выполнения (временная оценка) каждого простого (комплексного) строительного процесса (работы) является обязательным и значительным структурным элементом ор-

Технико-экономические показатели варианта организационно-технологических решений инженерно-технической подготовки строительства

№ п/п	Наименование показателя	Характеристика показателя	Единица измерения	Показатель
1	2	3	4	5
1	Продолжительность строительства (Пр)	По расчету	дни	23
2	Сокращение нормативной продолжительности строительства (Пр)	По организационно-технологической модели: К пр. = П пр.ф / П пр.норм К пр. = 23/25 = 0,92	–	0,92
3	Общая трудоемкость (Тпр)	По расчету	человекодни	178
4	Трудоемкость на 1 м3 здания, человеко-дней/1 м3 (Тр/1 м3)	Т р /1 м3= Т р / V з Т р /1 м3= 178/75816 = 0,115	человеко-дней/1 м3	0,0023
5	Максимальное число рабочих	по расчету	человек	16
6	Коэффициент неравномерности движения рабочих	N ср = Т р /П р = 178/23 =7,74 N нер = N макс / N ср = 16/7,74 = 2,067	–	2,067
7	Коэффициент совмещения строительных процессов	По организационно-технологической модели: К сов = П пр.норм / П пр.ф К пр = 35/23 = 1,52	–	1,52

ганизационно-технологической модели инженерной подготовки строительства промышленного объекта. Все виды современных организационно -технологических моделей строительного производства (календарные и сетевые графики, циклограммы) ориентированы на анализ именно продолжительности выполнения строительных процессов (работ), отдельных этапов (включая и цикл инженерно-технической подготовки строительства) и общей продолжительности строительства.

Организационно-технологическая модель -это условный образ и характеристика предполагаемых свойств и состояний строительного объекта, которые отображают последовательность и сроки выполнения простых и комплексных строительных процессов (работ), устанавливают их состав, технологическую последовательность выполнения. Особенности формирования и предполагаемой реализации организационно -технологических решений строительного производства отображаются посредством разработки и представления соответствующей топологии организационно-технологической модели [24].

Под топологией организационно-технологи-ческой модели строительного производства подразумевается формализованное (с использованием системы знаково-символьных обозначений) отображение физических процессов (простых и комплексных строительных работ) и представление состояний объектов организации, управления и контроля. Топология организационнотехнологической модели включает следующие структурные (графические и символьные) элементы: представления событий, соответствующих определенным состояниям системы, связи, определяющие условия организационно-технологической последовательности (иерархических зависимостей) простых и комплексных строительных процессов (работ), информационных и расчетных данных.

Организационно-технологические решения в отношении формирования и функционирования системы строительного производства ориентированы на создание оптимальной (например, по показателю общей продолжительности или критического пути строительства) технологической последовательности выполнения простых и комплексных строительных процессов. Установленный положениями нормативно-технических документов алгоритм приводит к формированию организационно-технологической модели строительного производства постоянного или детерминированного вида (формата).

Для организационно-технологических моделей детерминированного вида основными характерными признаками являются фиксированная (постоянная, жесткая, неизменяемая) топология графика и постоянные количественные значения продолжительности (временные оценки) выполнения простых и комплексных строительных про- цессов, включенных в состав организационнотехнологической модели [18, 25, 26].

Детерминированный формат организационнотехнологических решений (модели) позволяет обеспечить условия устойчивости и надежности строительства (например, своевременного завершения) только при отсутствии проявлений негативных факторов. Фиксированная топология детерминированного формата организационнотехнологической модели в сочетании с фиксированными значениями временной оценки строительных процессов (работ) не оставляет возможностей для превентивного учета возможностей проявлений последствий негативных факторов (например, увеличения фактической продолжительности выполнения работ). Особенно очевидно данное обстоятельство проявляется в отношении строительных процессов (работ), составляющих критический путь строительства (значения общего и частного резервов времени выполнения таких работ равны нулю).

Формат вероятностной (стохастической) модели организационно-технологических решений отличается от детерминированного формата наличием в своем составе структурных элементов, которые носят случайный (вероятностный) характер.

К числу основных форматов вероятностной (стохастической) модели организационнотехнологических решений по инженернотехнической подготовке строительства относятся [27, 28]:

• -    стохастические организационно-техноло гические модели, в состав которых включены структурные элементы, характеризующие случайный или (вероятностный) характер количественных значений продолжительности выполнения (временной оценки) простых и комплексных строительных процессов (работ), включенных в состав организационно-технологической модели строительного производства - при детерминированном формате топологии организационнотехнологической модели;

• -    стохастические организационно-техноло гические модели, в состав которых включены структурные элементы, характеризующие случайный или (вероятностный) характер топологии организационно-технологической модели при детерминированном формате количественных значений продолжительности выполнения (временной оценки) простых и комплексных строительных процессов (работ), включенных в состав организационно-технологической модели строительного производства;

• -    стохастические организационно-техноло гические модели, в состав которых включены структурные элементы, характеризующие случайный или (вероятностный) характер количественных значений продолжительности выполнения (временной оценки) простых и комплексных строительных процессов (работ), включенных

в состав организационно-технологической модели строительного производства - при вероятностном формате топологии организационно-технологической модели.

Применение вероятностного формата организационно-технологических моделей ориентировано на анализ возможных (вероятных) проявлений негативных факторов и оценку их влияния на уровень надежности системы строительного производства, сопровождающей инженерно-техническую подготовку строительства промышленного объекта.

Результаты и обсуждения

Формирование топологии организационнотехнологической модели инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта подразумевает системный анализ, определение количественных характеристик и организацию условий выполнения следующих основных видов (групп) простых и комплексных строительных процессов (работ): - Комплекс мероприятий, осуществляемый вне территории площадки строительства (временного строительного городка), информационный индекс КМ ВН :

• ■    защита территории от затопления или притока поверхностных вод (информационный индекс ВН1 );

• ■    защита территории от подтопления или инфильтрации подземных вод (информационный индекс ВН2 );

• ■    подключение к внешним (городским) инженерным сетям (водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения, возду-хоснабжения, пароснабжения, электроснабжения) ресурсного обеспечения (информационный индекс ВН3 );

• ■    организация доступа к элементам транспортной (автомобильного, железнодорожного, водного, воздушного, трубопроводного транспорта) инфраструктуры (информационный индекс ВН4 ).

• -    Комплекс мероприятий, осуществляемый на (внутри) территории площадки строительства (временного строительного городка), информационный индекс КМ Вн :

• •    Геодезическое обеспечение строительного производства подготовительного периода (информационный индекс ГД ):

• ■    определение необходимого уровня состояния опорных пунктов геодезической сети (информационный индекс ГД1);

• ■    восстановление существующих опорных пунктов геодезической сети (информационный индекс ГД2);

• ■    разработка новых опорных пунктов геодезической сети (информационный индекс ГД3);

• ■    вынос проекта (временной строительной площадки) в натуру (информационный индекс ГД4).

• •    Очистка территории строительной площадки (информационный индекс ОТ):

• ■    расчистка территории от природных (деревьев, кустарников, валунов) образований (информационный индекс ОТ1);

• ■    расчистка территории от крупного мусора и техногенных отходов (информационный индекс ОТ2);

• ■    снос или перенос объектов капитального строительства, расположенных на территории строительства (информационный индекс ОТ3);

• ■    разборка объектов транспортной инфраструктуры (дорог, путей, эстакад), расположенных на территории строительства (информационный индекс ОТ4);

• ■    снос или перенос элементов технологического оборудования, расположенных на территории строительства (информационный индекс ОТ5);

• ■    разбор или перекладка элементов подземных инженерных сетей (водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения, газоснабжения, электроснабжения), расположенных на территории строительства (информационный индекс ОТ6).

• •    Защита от возможных проявлений неблагоприятных природно-климатических факторов (информационный индекс ЗП):

• ■    водопонижение уровня подземных (грунтовых) вод (информационный индекс ЗП1);

• ■    осушение заболоченных участков территории (информационный индекс ЗП2);

• ■    защита территории от возможных оползней (информационный индекс ЗП3);

• ■    повышение несущей способности слабых (просадочных) грунтов (информационный индекс ЗП4);

• ■    устранение карстовых проявлений (информационный индекс ЗП5).

• •    Вертикальная планировка территории строительной площадки (информационный индекс ВП):

• ■    снятие растительного (плодородного) слоя грунта на полную мощность (информационный индекс ВП1);

• ■    грубая планировка поверхности для организации поверхностного водоотвода (информационный индекс ВП2).

• •    Устройство (возведение) временных объектов (зданий и сооружений) различного функционально-технологического назначения (информационный индекс ВР):

• ■    устройство (возведение) временных объектов жилого (бытового) назначения (информационный индекс ВР1);

• ■    устройство (возведение) временных объектов административного назначения (информационный индекс ВР2);

• ■    устройство (возведение) временных объектов хозяйственного назначения (информационный индекс ВР3);

• ■    устройство (возведение) временных объектов производственного назначения (информационный индекс ВР4).

• •    Устройство временных транспортных и пешеходных путей, инженерных сетей, технологических площадок и сооружений (информационный индекс ТК):

• ■    устройство временных элементов транспортной инфраструктуры (автодорог, площадок для разгрузки, стоянки транспорта и средств механизации) (информационный индекс ТК1);

• ■    устройство временных элементов производственной инфраструктуры (стендов для укрупнительной или конвейерной сборки, приобъектных складов, бетонных и растворных узлов, путей движения башенных кранов, ограждений рабочих зон) (информационный индекс ТК2);

• ■    устройство временных элементов инженерных сетей водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения, воздухоснабжения, пароснабжения, газоснабжения, электро

• с набжения (информационный индекс ТК3);

• ■    устройство пешеходных путей и переходов к рабочим зонам (информационный индекс ТК4).

• •    Обеспечение безопасности функционирования и выполнения производственных процессов (информационный индекс БС):

• ■    устройство элементов физической защиты (ограждения) периметра территории (информационный индекс БС1);

• ■    устройство пунктов пропуска (допуска) на территорию строительства (информационный индекс БС2);

• ■    устройство информационных средств (плакатов, стендов, табло) (информационный индекс БС3);

• ■    устройство элементов молниезащиты (информационный индекс БС4).

• •    Обеспечение охраны окружающей среды (информационный индекс ОС):

• ■    устройство пунктов очистки и мойки транспортных средств (информационный индекс ОС1);

• ■    устройство мест сбора, обработки, временного складирования мусора и отходов строительства (информационный индекс ОС2);

• ■    устройство технологических устройств для сбора, обработки и временного содержания жидких технологических сред, канализационных стоков (информационный индекс ОС3).

• •    Обеспечение пожарной безопасности (информационный индекс ПБ):

• ■    устройство пунктов размещения средств пожаротушения (информационный индекс ПБ1);

• ■    устройство площадок для курения (информационный индекс ПБ2);

• ■    устройство элементов и систем пожарной сигнализации (информационный индекс ПБ3);

• ■    устройство пожарных гидрантов (информационный индекс ПБ4).

Приведенный выше состав мероприятий по инженерно-технической подготовке строительства промышленного объекта направлен на формирование необходимых или достаточных условий для планомерного развертывания и своевременного начала производственно-технологических процедур последующего (основного) этапа строительного производства.

Вероятностный формат топологии организационно-технологической модели предназначается для прогноза последствий проявлений негативного фактора строительного производства и влияния его на рассматриваемый показатель качества организационно-технологических решений (показатель «продолжительность», см. таблицу).

Предположим проявление такого (негативного) фактора на примере одного из строительных процессов, включенных в состав комплекса мероприятий КМ_ВН .

На рис. 1 представлен фрагмент декомпозиции топологии детерминированного формата модели, на котором представлено состояние строительного производства вследствие возможного проявления негативного фактора при выполнении строительного процесса, обозначенного информационным индексом ВН1 .

Из приведенных на рис. 1 данных следует, что проявление негативного фактора при производстве комплексного строительного процесса ВН2 увеличивает первоначально установленную (базовую) продолжительность с 6 дней до 11 дней. Таким образом, негативные последствия проявления случайного фактора добавляют «+5 дней» к продолжительности выполнения процесса ВН1 и вместе с этим приводят к задержке выполнения комплекса мероприятий КМ_ВН (на пять дней, с базового значения 22 дня до фактического значения 27 дней), а также и общего состава «Инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта» (на пять дней, с базового значения 134 дня до фактического значения 139 дней).

«Жесткий», детерминированный формат топологии организационно-технологической модели не позволяет осуществить планирование мероприятий по парированию негативных последствий проявлений случайного фактора – без привлечения дополнительных ресурсов .

Решение задачи представляется возможным с применением вероятностного формата топологии организационно-технологической модели (рис. 2).

Текст! ▼ Название задачи

Инженерно-техническая подготовка строительства промышленного объекта

Начало работ подготовительного периода

КМ ВН

ВН1

Комплекс мероприятий, осуществляемый вне территории площадки строительства (временного строительного городка)

Защита территории от затопления (притока поверхностных вод)

ВН2

Защита территории от подтопления (инфильтрации подземных вод)

ВНЗ

ВН4

Подключение к внешним (городским) инженерным сетям (водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения,

Организация доступа к элементам транспортной инфраструктуры (автомобильного, железнодорожного,

КМ_вн

Комплекс мероприятий, осуществляемый вне территории площадки строительства (временного строительного городка) Начало работ основного периода

О дней

134 дней

О дней

КМ_ВН

22 дней

27 дней

6 дней

Базов»)

Дли тель v длител!

139 дней

О дней

27 дней

11 дней

4 дней

7 дней

5 дней

112 дней

23                Май 23

10   17   24   01   08   15   22

Инженерно-те»

4 дней

7 дней

5 дней

112 дней

О дней

Рис. 1. Состояние строительного производства вследствие проявления негативного фактора. Комплекс мероприятий КМ_ВН

Базова     20 23                  Апрель 2023                Май 2023

▼ Длитель ▼ длител ▼    08 13 18 23 28 02 07 12 17 22 27 02 07 12

Текст! ▼ Название задачи

	' Инженерно-техническая подготовка строительства промышленного объекта	134 дней	134 дней
	Начало работ подготовительного периода	0 дней	0 дней
КМ-ВН	' Комплекс мероприятий, осуществляемый вне территории площадки строительства (временного строительного городка)	22 дней	22 дней
ВН1	Защита территории от затопления (притока поверхностных вод)	11 дней	б дней
ВН2	Защита территории от подтопления (инфильтрации подземных вод)	4 дней	4 дней •
ВНЗ	Подключение к внешним (городским) инженерным сетям (водоснабжения, водоотведения, теплоснабжения,	7 дней	7 дней
ВН4	Организация доступа к элементам транспортной инфраструктуры (автомобильного, железнодорожного,	5 дней	5 дней
КМ_вн	> Комплекс мероприятий, осуществляемый вне территории площадки строительства (временного строительного городка)	112 дней	112 дней
	Начало работ основного периода	0 дней	0 дней

км_вн

22 дней

Рис. 2 . Вероятностный формат топологии модели. Вариант с изменением связей для двух строительных процессов (работ): ВН3 и ВН4

Инже

Из приведенных на рис. 2 данных следует, что проявление негативного фактора, которое происходит при производстве комплексного строительного процесса ВН2, предусматривается парировать посредством изменения связей (вероятностный формат топологии модели) для двух строительных процессов (работ): ВН3 и ВН4.

Данный подход позволяет парировать негативные последствия проявления случайного фактора («+5 дней» к продолжительности выполнения процесса ВН1) на общую продолжительность выполнения комплекса мероприятий КМ_ВН и общего состава «Инженерно-технической подготовки строительства промышленного объекта». Фактическая продолжительность выполнения вернулась к базовым или предварительно установленным значениям (соответственно 122 и 134 дня).

Важно отметить, что предложенные к реализации мероприятия по изменению (оптимизации) топологии организационно-технологической модели не требуют привлечения дополнительных ресурсов: продолжительность выполнения оптимизированных процессов ВН3 и ВН4 равна их предварительно установленным значениям.

Выводы

По результатам проведенных исследований получены следующие основные выводы:

• 1.    Анализ (определение, расчет) показателей организационно-технологических решений с использованием рассмотренных выше форматов вероятностной модели является значительно более сложной проектной процедурой по сравнению с детерминированным форматом аналогичной организационно-технологической модели.

• 2.    Рассмотренный методический подход с применением вероятностного формата организационнотехнологической модели можно применять для разработки прогноза и анализа последствий проявлений негативных факторов для различных строительных процессов, включенных в состав модели.

• 3.    Методический подход с применением вероятностного формата топологии организационнотехнологической модели способствует повышению уровня качества разработки проектных (организационно-технологических) решений, направленных на учет последствий проявлений негативных факторов строительного производства при инженерно-технической подготовке строительства промышленного объекта.