Ткач Т.В.

Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Організаційно-технологічні параметри формування виробничої програми будівельних підприємств

Основною задачею формування виробничої програми при календарному плануванні є визначення послідовності, взаємозв’язків у часі, термінах та вартості виконання робіт за зведенням окремих будівель, споруд і комплексів, а також визначенні потреби в трудових, матеріальних, технічних та інших видах ресурсів необхідних для реалізації проекту та здійснення будівництва. Більшість фахівців будівництва та вчених в області організації будівництва при експертному опитувані, впевнені в тому, що реалізація будівельного проекту - це в першу чергу є використання ресурсів.

Будівельний проект реалізується у відповідності з часовими графіками, якщо проект надійно забезпечений необхідними в достатній кількості ресурсами. Парадокс полягає в тому, що розробники будівельного проекту багато уваги приділяють плануванню реалізації проекту в строк, а мало виявляють інтерес до ресурсів.

Також практика показує, якщо у випадках зриву графіків виконання будівельно-монтажних робіт або виникнення непередбачених проблем в ході реалізації проекту, недостатність ресурсів є основною причиною. На наш погляд такий стан викликаний тим, що розробка графіків робіт проекту сумісно з аналізом ресурсів полягає в трудомісткості алгоритмів стосовно реальних будівельних проектів.

Підготовка початкових даних, самі розрахунки у реальних будівельних проектах ставлять недосяжні завдання навіть із застосуванням сучасних ПЕОМ. Завдання аналізу ресурсів повинні виходити з простої цільової функції і не прагнути до знаходження оптимуму за рахунок витрат часу праці. Для практичних цілей важливо безперервність і рівномірність виконання робіт і використання ресурсів, чим пошук «математичного оптимуму».

Тому в дослідженні вирішено розглянути проект, який складається з послідовності операцій. Кожна з операцій для будь-якого з потоків має укрупнений характер і виконується з використанням двох різних груп ресурсів:

а) матеріально-технічні ресурси (МТР), доставляються зовні на обмежений період часу;

б) трудові ресурси (ТР), фахівці різних професій, що знаходяться в розпорядженні організації та здатних брати участь у виконанні будь-якої операції. Трудові ресурси, що знаходяться в розпорядженні організації мають обмежену сумарну потужність, яка не залежить від часу, не змінюється в процесі реалізації потоків. Для виконання операцій потрібна потужність кожного з трудових ресурсів, яка задається.

Тривалість кожної з операцій має випадковий характер, (закон розподілу заздалегідь відомий).

Враховуючи цінність матеріально-технічних ресурсів, терміни виконання будівельно-монтажних робіт для виконання операцій мають бути заплановані до початку реалізації проекту. Допускаємо, що для кожної з операцій залучаються відповідні матеріально-технічні ресурси, які застосовуються у планові терміни. Зважаючи на випадковий характер тривалості кожної з операцій, неможливо заздалегідь визначити термін готовності чергової операції потоку до виконання. Такого роду термін визначається:

- тривалістю завершення попередньої операції, (має випадковий характер);

- наявністю вільних трудових ресурсів;

- терміном постачання матеріально-технічних ресурсів.

Очевидно, що операція не може початися раніше терміну забезпечення матеріально-технічних ресурсів.

Розробка моделі оптимального планування і управління визначає:

- детермінований календарний план, подання матеріально-технічних ресурсів усіх операцій;

- термін початку виконання операцій, що носить випадковий характер з метою мінімізації середніх сумарних витрат, простій матеріально-технічних ресурсів і витрат трудових ресурсів.

Пропонується евристичний алгоритм, використання комбінації методу щодо координатної оптимізації і моделі імітаційного моделювання. Виробничі експерименти показали ефективність даної розробленої моделі.

В цільову функцію не включені операційні витрати, безпосередньо пов'язані з використанням ресурсів (вартість матеріалів, витрати на споживання інших ресурсів необмеженого об'єму, витрати на експлуатацію матеріально-технічних ресурсів, і т. д.). Це зроблено свідомо, бо подібні витрати носять в середньому практично постійний характер і не залежать від моделі.

В розробленій нами моделі календарний план будівельної організації за заданими термінами подання матеріально-технічних ресурсів повністю визначає значення цільової функції, тобто середній сумарний об'єм не операційних витрат на будівництво, (календарний план відповідає допустимому рішенню задачі). Оптимальне рішення визначається, набором оптимальних значень термінів подання матеріально-технічних ресурсів.

Введемо наступні позначення:

O_і - операція i-го потоку;

n - число потоків, що одночасно реалізовуються;

m_і - число послідовних операцій, що входять до i –го потоку;

R_j - сумарний об'єм трудових ресурсів j -го типу, 1 ≤ j ≤ k (задається);

k - число різних типів трудових ресурсів;

r_ij - потужність j-го типу трудових ресурсів, застосована для виконання операції O_i (задається);

t_i - час виконання операції O_i (випадкова величина);

T_i - планові терміни подання матеріально-технічних ресурсів для операції O_i (детермінована величина, підлягає оцінці заздалегідь, до початку виконання потоків);

- термін початку виконання операції O_i (випадкова величина підлягає визначенню в процесі реалізації потоків);

= + t_i - термін завершення виконання роботи (випадкова величина);

- середнє значення виконання операцій (задається строк);

T - тривалість реалізації усіх потоків (випадкова величина);

R_j (t) – вільні від використання трудові ресурси j -го типу в установлений термін t , 1 ≤ j ≤ k;

∆i_i - крок пошуку для операцій, що входять до i -го потоку, 1 ≤ i ≤ n;

Аналітична модель календарного планування може мати наступний вигляд:

(1)

У цьому випадку сумарна потужність трудових ресурсів R_j дорівнює:

(2)

даний вираз дає можливість реалізувати потоки в установленні терміни.

Завдання полягає в побудові детермінованого оптимального набору заданих термінів подання матеріально-технічних ресурсів {T_i}, 1≤ i ≤ n, (до початку реалізації потоків), а також випадкових значень (в процесі реалізації потоків), що мінімізують середнє значення сумарних витрат тривалості:

(3)

з обмеженнями:

≥ T_i, (4)

≥ , (5)

= + t_i, (6)

, , (7)

де якщо O₁ реалізується в термін (t);

якщо O₁ не реалізується в термін (t).

Обмеження (4) визначає, що операція O_і не може початися раніше заданого терміну подання матеріально-технічних ресурсів. Обмеження (5) визначає, що, оскільки кожен потік складається з технологічних операцій, операція O_і не може початися раніше установленого терміну закінчення попередньої операції O_і.

Рівність (6) забезпечує виконання будь-якої операції без перерв у роботі. Обмеження (7) визначають, що у будь-який термін часу t, 0 ≤ t ≤ T, і для будь-якого індексу j трудових ресурсів, 1 ≤ j ≤ k, сумарний об'єм експлуатованих і вільних в установлений термін (t) трудових ресурсів j-го типу рівний загальному об'єму j - ресурсів, що перебувають у розпорядженні будівельної організації.

Таким чином (3-7) є завданням стохастичного програмування з великим числом змінних, що оптимізуються. Зважаючи на високу складність завдання не має аналітичного рішення і допускає використання лише евристичних і наближених моделей і методів.

Нами пропонується методика рішення задачі з використанням дворівневої оптимізації. На верхньому рівні здійснюється пошук в календарному плані {T_і} моментів подання матеріально-технічних ресурсів методом циклічною покоординатною оптимізацією. У кожній точці пошуку значення {T_і} є вхідними значеннями для оптимізаційної моделі нижнього рівня. Модель здійснює контроль виконання групи потоків з одночасним розподілом трудових ресурсів {R_j}, 1 ≤ j ≤ k, між операціями потоків. В якості цільової функції для оптимізаційного завдання на нижньому рівні пропонується середнє значення виконання усіх потоків T .

Рішення задачі реалізується на основі імітаційної моделі, що включає підмоделі ухвалення рішень, в процесі здійснення імітаційного «прогону» (розуміється комплекс правил і методів розподілу трудових ресурсів між готовими до виконання операцій потоків (в процесі реалізації усіх потоків в інтервалі [0, T]).

Багаторазово імітуючи процес реалізації групи потоків (на основі фіксованих заздалегідь вхідних значень імітаційної моделі - моментів подання матеріально-технічних ресурсів T_і), можна визначити середнє значення сумарних витрат . Терміни подання матеріально-технічних ресурсів {T_і}, що доставляє мінімального значення величині , набуває в якості оптимального набору {T_і}, 1 ≤ i ≤ n.

Раніше ми вже відмічали, що оптимальний набір заданих термінів, подання матеріально-технічних ресурсів {T_і} визначається до початку реалізації потоків. Що має випадкові значення початку виконання операцій, які визначаються одноразово, в процесі виконання потоків при заданих значеннях {T_і}. Оцінка може мати місце при контролі реальних потоків в реальному масштабі часу, або на основі одноразового «прогону» імітаційної моделі, при оцінці ефективності останньої.

Основна ідея ухвалення рішень в імітаційній моделі на нижньому ієрархічному рівні полягає в наступному: ухвалення рішень має місце тільки в задані терміни реалізації потоків.

До термінів (t) відносяться ситуації, коли:

- чергова операція O_і в установлений термін (t) завершена, відповідні трудові ресурси {r_ij}, 1 ≤ j ≤ k, є допустимими для виконання інших операцій;

- чергова операція O_і у заданий термін t = T_і здатна до виконання.

У кожен заданий термін (t) імітаційна модель:

- визначає об'єм вільних трудових ресурсів R_j (t) j, 1≤ j ≤ k, (у разі завершення операції в установлений термін t);

- виконує операції, здатні до виконання заданого терміну (t);

- перевіряє можливість забезпечення підготовлених до виконання операцій трудовими ресурсами.

Література

1. Радкевич А.В. Визначення раціонального періоду відновлення об'єктів житлово-комунального комплексу: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.23.08 «Технологія та організація промислового та цивільного будівництва» / А.В. Радкевич. – Дніпропетровськ, 1995. – 20 с.

2. Інноваційні концептуальні та формально-аналітичні інструменти обґрунтування, підготовки та впровадження будівельних інвестиційних проектів: Монографія / [С.А. Ушацький, В.О. Поколенко, О.А. Тугай та ін.]; за ред. В.О. Поколенка. – К.: Вид-во Європ. ун-ту, 2008. – 208 с.

3. Ершова Н. М. Экономико-математические методы и модели принятия решений в условия определенности, неопределенности и риска: монография / Н. М. Ершова, В. П. Скрипник. – Днепропетровск: ПГАСА, 2011. – 350 с.

4. Гусаков А.А. Методы совершенствования организационно-технологической подготовки строительного производства / А.А. Гусаков, Н.И. Ильин. – М.: Стройиздат, 1985. – 156 с.