Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ исследований в области организации, планирования и ритмичности строительного производства 12
1.1. Состояние теории и основные тенденции развития исследований в области организации и планирования строительного производства 12
1.2. Обзор исследований в области ритмичности строительного производства 22
2. Теоретические основы и принципы математического моделирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 30
2.1. Рабочая гипотеза и ее экономико-математическое развитие 30
2.2. Теоретические предпосылки к моделированию системы "строительство лесовозных автомобильных дорог" 34
2.3. Теоретические основы построения моделей организации и планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 53
2.3.1. Исходные данные (нормативный массив) 53
2.3.2. Данные, характеризующие вероятностные зависимости и законы развития параметров модели 53
2.4. Алгоритм моделирования процессов организации и планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 67
2.5. Предпосылки к установлению количественных параметров исследуемых зависимостей 71
3. Исследование вероятностных связей и зависимостей, определяющих оптимальные методы организации и планирования ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 74
3.1. Обоснование основных направлений экспериментального исследования 74
3.2. Исследование вероятностных зависимостей, обуславливающих планирование ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 79
3.3. Формирование массива сходных данных, характеризующих производственную ритмичность 88
3.4. Установление вероятностных зависимостей, определяющих организацию ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог 95
3.5. Основные принципы моделирования процессов организации и планирования ритмичного производства работ с применением современных информационных технологий 110
4. Экспериментальная проверка результатов исследования 119
4.1. Основные направления, методика и результаты экспериментального внедрения проведенных исследований 119
4.2 Технико-экономические показатели результатов внедрения 135
Выводы 142
Библиографический список 147
- Состояние теории и основные тенденции развития исследований в области организации и планирования строительного производства
- Данные, характеризующие вероятностные зависимости и законы развития параметров модели
- Установление вероятностных зависимостей, определяющих организацию ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог
- Основные направления, методика и результаты экспериментального внедрения проведенных исследований
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Выборочные обследования лесовозных автомобильных дорог, а также результаты диагностики и оценки состояния автомобильных дорог РФ, показали, что всего лишь порядка 35 % дорог в состоянии обеспечить непрерывное и бесперебойное движение ле-сотранспортных потоков. На остальных дорогах их транспортно-эксплуатационные характеристики в основном не соответствуют требуемому уровню и нуждаются в крупномасштабных ремонтных работах, а также изучению вопроса проектирования и реконструкции.
Прежде всего, это связано с большим временным разрывом между периодом роста числа транспортных единиц, периодом приведения в соответствие существующей сети дорог, а также периодом корректирования возросших требований в нормах на проектирование новых дорог.
Качественное и количественное развитие автомобильного транспорта происходит непрерывно. Так же непрерывно должно происходить и развитие теории и практики проектирования, строительства и эксплуатации дорог, основанных на результатах исследований влияния дорожных условий на режим движения автомобилей.
Необходимость развития транспортной инфраструктуры в районе лесозаготовок при одновременном поддержании необходимого уровня требуемых транспортно-эксплуатационных качеств дорог ставит перед наукой основную стратегическую задачу – повышение транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог лесного комплекса.
Работа выполнялась автором в соответствии со Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года (приказ Минпромторга России и Минсельхоз России от 31 октября 2008 г. №248/482).
Степень разработанности проблемы. Вопросу совершенствования строительства автомобильных дорог посвящены работы ученых: В.К. Курьянова, С.В. Дорохина, А.А. Камусина, В.Г. Козлова, Е.В. Кондрашовой, Д.М. Левушкина, В.П. Подольского, А.В. Скрыпникова, Ю.М. Трунина, В.И. Федорова, А.Л. Воловельского, А.Л. Гусакова, Ю.А. Куликова, В.В. Прудникова, М.Ф. Лаврова, Е.Д. Борисова, и др.
Ряд авторов приходят к выводу, что традиционные методы расчета и проектирования строительных потоков еще недостаточно учитывают всю динамику производства, не отражают вероятностный характер, функционирования и развития отдельных процессов. Поэтому в последнее время все больше и больше появляется работ, в основу которых положены принципы теории вероятностей, массового обслуживания, деловых игр.
С помощью теории деловых игр представляется возможным оптимизировать элементы специализированных строительных потоков, например, структуру машинных парков и звеньев дорожностроительных отрядов, выполняющих комплекс работ. Большое внимание этой проблеме уделяется зарубежными исследователями Е. В. Силавшиком, Б. Колабанским, М. Демировым, А. Нолбанто-вым, Е. Станевым, С. Торризи, Д.О. Бриенс и др.
Проведенный анализ передовых направлений в планировании, организации и производстве строительных работ позволяет сделать выводы, что применение их при строительстве лесовозных автомобильных дорог, при соответствующем отражении специфики строительства лесовозных автомобильных дорог является одним из прогрессивных путей повышения эффективности дорожностроительного производства.
Взаимосвязь решаемых проблем организации и планирования строительных работ вообще и дорожно-строительных в частности, которые основаны на поточных методах производства, требует разработки единых критериев оптимальности применения организационно-плановых решений. Такой критерий должен основываться на отражении динамики развития производства на протяжении любого периода строительства, учете влияния различных факторов на ход выполнения работ и т.д.
Поэтому дальнейшее повышение эффективности дорожно-строительного производства непосредственно связано с усовершенствованием методик по строительству, ремонту, содержанию и координации, позволяющих определять вероятностные характеристики строительного производства.
Поиск новых, эффективных строительных решений потребовал существенного развития и продолжения изысканий по этому вопросу.
Цель работы. Разработка методологических основ моделирования процессов организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог, путем обеспечения равно-интенсивного потребления всех видов ресурсов.
Задачи исследований:
1. Разработать методику, формы сбора и обработки данных, характеризующих
производственно-хозяйственную и организационно-технологическую деятельность
лесопромышленных предприятий.
-
Разработать теоретические основы и единые экономико-математические и организационно-технологические модели проектирования рациональной организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог.
-
Провести исследования и расчеты основных характеристик, и установить закономерности синхронно-ритмичного дорожно-строительного потока.
4. Разработать принципы корректирования расчетных зависимостей в ходе выполнения
дорожно-строительных работ.
Предмет исследования. Механизмы, методы, математические модели и алгоритмы процесса функционирования лесовозных автомобильных дорог.
Объект исследования. Участки автомобильных дорог лесного комплекса, лесотранспортный процесс, организация и планирование строительства лесовозных автомобильных дорог.
Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследований. Для получения и обработки данных использовались следующие методы: имитационное моделирование процесса организации дорожно-строительных работ, методы системного анализа и теории исследования операций, натурные наблюдения и эксперимент. Обработка результатов производилась методами математической статистики: теория вероятностей, регрессионный и корреляционный анализы.
Научной новизной обладают:
-
Методика обработки данных, характеризующих производственно-хозяйственную и организационно-технологическую деятельность лесопромышленного предприятия, отличающаяся учетом влияния ритмичности выполнения отдельных строительных процессов на всех стадиях создания и функционирования автомобильных лесовозных дорог и в первую очередь на стадии проектирования.
-
Теоретические основы и единые экономико-математические и организационно-технологические модели проектирования рациональной организации и планирования строительства лесовозных автомобильных дорог, отличающаяся синхронно-ритмичным функционированием процессов сооружения лесовозных автомобильных дорог.
3. Исследования и расчеты основных характеристик и установление закономерностей
синхронно-ритмичного дорожно-строительного потока, отличающаяся моделированием
оптимальных методов организации и планирования дорожно-строительных работ.
4. Результаты исследования в реальных условиях и принципы корректирования расчетных
зависимостей в ходе выполнения дорожно-строительных работ, отличающаяся учетом основных и
вспомогательных показателей и критериев управления в различных условиях.
Значимость для науки. Получены новые зависимости, отражающие закономерности процесса организации строительства лесовозных автомобильных дорог, как на весь период, так и на отдельные календарные периоды. Теоретическая значимость заключается в оперативном определении закономерностей изменения перераспределения ресурсов в процессе планирования и производства дорож-но-строительных работ, а также разработке аналитического, методологического обеспечения оптимальных организационно-технологических решений при создании автоматизированных систем управления при проектировании и строительстве лесовозных автомобильных дорог.
Практическая значимость работы. Предложенные на основе теоретико-экспериментальных работ модели и рекомендации позволяют:
прогнозировать развитие основной сети лесовозных автомобильных дорог высших технических категорий и сети лесовозных автомобильных дорог на базе прогнозов развития грузовых и пассажирских перевозок и учета особенностей работы лесовозных автомобильных дорог в различных регионах;
повысить технический уровень вновь строящихся и существующих лесовозных автомобильных дорог и их инженерного оборудования на основе углубления исследований организации строительства лесовозных автомобильных дорог, как на весь период, так и на отдельные календарные периоды;
повысить уровень содержания и ремонта лесовозных автомобильных дорог в целях сокращения колебаний транспортно-эксплуатационных характеристик;
повысить уровень организации и оперативного управления планированием сети лесовозных автомобильных дорог и дорожным движением.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Методика, формы сбора и обработки данных, характеризующих производственно-хозяйственную и организационно-технологическую деятельность лесопромышленных предприятий, позволяющая повысить эффективность выполнения отдельных строительных процессов на всех стадиях создания и функционирования лесовозных автомобильных дорог и в первую очередь на стадии проектирования.
-
Теоретические зависимости для различных вариантов расчета пространственных и временных параметров и характеристик организационно-технологических моделей, позволяющие организовать функционирование, с определенным уровнем надежности, всей системы дорожностроительных процессов, составляющих фронт работ.
3. Экономико-математическая модель планирования объемов работ по отдельным
календарным периодам, позволяющая оптимизировать организацию дорожно-строительных работ.
4. Экспериментальные зависимости, позволяющие характеризовать ход развития отдельных
дорожно-строительных процессов и систематизировать в отдельные группы случайные факторы,
которые вызывают аритмию производства работ.
Личный вклад соискателя заключается в выполнении теоретической части, проведении экспериментальных исследований, получения результатов, разработке и внедрении практических рекомендаций.
Соответствие диссертационной работы паспорту научной специальности. Результаты, выносимые на защиту, относятся к пункту 15 – Обоснование схем транспортного освоения лесосырье-вых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений (паспорт специальности 05.21.01 – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства).
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена:
применением аналитических, экспериментальных методов исследований;
использованием методов математической статистики при планировании экспериментов и обработке их результатов;
достоверностью выполненных исследований, подтверждающейся достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, малой погрешностью опытных данных, не превышающей 3…5%; доверительной вероятностью не менее 90% у полученных закономерностей.
Реализация работы. ООО «Авангард» (Воронежская область, город Воронеж, 2015 г., путем внедрения программы индивидуального прогнозирования технического состояния лесотранспорт-ных машин), ООО «Джелато» (Воронежская область, город Воронеж, 2015 г., для улучшения технико-экономических показателей запроектированной трассы), ООО «Гиперборея» (ЦентральноЧерноземный регион, 2015 г., при решении задач размещения лесотранспортных путей в лесных массивах), ООО «ИВК Комплект Энерго» (Воронежская область, 2016 г., при прогнозировании технического состояния сборочной единицы лесотранспортных машин), ООО «Пиксель» (Воронежская область, город Воронеж, 2016 г., для повышения точности измерений при трассировании),
ООО «Центр дорожно-мостового проектирования «Магистраль» (Воронежская область, город Воронеж, 2017 г., путем внедрения технологии размещения лесовозных автомобильных дорог в лесном массиве), ООО «Атлантида» (Воронежская область, 2017 г., при автоматизации поиска оптимальных вариантов трасс лесовозных автомобильных дорог). Разработанные математические модели и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе: ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет», ФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет», ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет».
Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались на международных и национальных научно-практических конференциях: XXII Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2016» (г. Ухта, 2016 г.), (г. Воронеж, 2017), и др.
Публикации. Результаты исследований отражены в 24 научных работах, общим объемом 10 п.л. (авторский вклад – 8 п.л.), из них 1 монография (авторский вклад - 4 п.л.), 7 статей в изданиях, определенных ВАК Минобрнауки России (авторский вклад – 3,2 п.л.), 5 программ для ЭВМ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и рекомендаций, библиографического списка из 216 наименований. Основные материалы диссертации изложены на 209 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 27 рисунков и приложения.
Состояние теории и основные тенденции развития исследований в области организации и планирования строительного производства
Повышение эффективности строительства лесовозных автомобильных дорог заложено, прежде всего, в разработке новых форм и методов планирования и совершенствовании организации дорожно-строительных работ. Важность поиска новых решений организации и планирования производства и труда обуславливается тем, что в настоящее время за счет этого фактора будет достигнуто около 20 % от общего роста производительности труда [3].
Изучение и практическая реализация вопросов организации, планирования и производства строительных работ стоит на научной основе. Но обособленность исследований организации и планирования строительных работ, их недостаточная разработка в привязке к дорожному строительству настоятельно требуют их изучения и дальнейшего совершенствования с учетом специфики отрасли.
Задачи организации и планирования дорожного строительства взаимно связаны и взаимно обусловлены, а в своей совокупности они представляют сложную систему, слаженность работы которой определяет эффективность функционирования и развития всего дорожно-строительного производства. Особенно четко связь вопросов организации и планирования проявляется при производстве работ в пределах рабочих мест и фронта выполнения работ, где происходит трансформация всех видов затрат в продукцию.
Взаимосвязь вопросов организации и планирования, эффективность их совместного решения проявляется в своевременном и оптимальном решении производственных задач на базе передовых тенденций названной проблемы, предназначенной для устранения недостатков строительства.
Имеющиеся в дорожном строительстве лесовозных автомобильных дорог недостатки в большей мере могут быть ликвидированы путем реализации в производстве результатов научных исследований, направленных на разработку новых форм и методов годового и календарного планирования, принципов организации и моделирования как дорожностроительных, так и общестроительных работ.
К основным направлениям годового планирования строительных работ следует отнести разработку методов, учитывающих специфику строительного производства на основе таких факторов как сезонность работ и наращивание мощностей организации [5].
Применяемый метод статистического анализа таблиц и диаграмм роста и распределения объемов работ по отдельным периодам года позволяет получить такие характеристики годового планирования, как, например, коэффициенты неравномерности распределения объемов работ – Ci, прирост объема производства в планируемом году L, поправочные коэффициенты – K и другие составляющие расчетных моделей [6]. В общем, методы статистического анализа и моделирования динамики роста и распределения объемов работ по отдельным периодам являются наиболее распространёнными и эффективными для решения вопросов годового планирования строительного производства.
Анализируя тенденции развития теории организации и календарного планирования строительных работ следует отметить, что в настоящее время одним из перспективных методов производства как общестроительных работ вообще, так и дорожно-строительных в частности, является поточный метод – метод непрерывного и равномерного производства. Эффективность организации производства работ поточными методами можно иллюстрировать тем, что их применение вызывает сокращение сроков строительства на 20%, рост производительности труда - на 5-10%, снижение себестоимости - на 5-10% [7]. Применение поточных методов производства работ при строительстве лесовозных автомобильных дорог наиболее обосновано, так как его линейный характер позволяет организовать необходимый фронт работ [8, 9].
Первые попытки применения поточного строительства автомобильных дорог были предприняты еще в 40-х гг. XX века., а начиная с 1949 г. поточный метод начал внедряться массово в строительство автомобильных дорог наиболее крупными дорожно- строительными организациями [34]. Начиная от первых попыток применения поточного метода в строительстве и до настоящего времени» целым рядом специалистов проведены и ведутся исследовательские работы в области развития теории метода, способов его практического применения и совершенствования.
Одни из первых разработок способов проектирования и расчета строительных потоков были проведены В.В. Чихаевым, который предложил графический метод увязки частных потоков, основанный на их критическом сближении [89]. М.С. Будниковым разработан графический и аналитический методы проектирования строительных потоков с помощью циклограмм [15]. А.М. Клиндухом предложено аналитическое определение сроков специализированных потоков, основанное на циклограммах и системе эквивалентных потоков [133]. В.И. Рыбальским разработан способ проектирования строительных потоков с применением циклограмм и определением критических сближений между ними [114].
Обобщив опыт строительства автомобильных дорог поточными методами и опыт применения их в смежных областях строительного производства, рядом крупных специалистов в области дорожного строительства как В.К. Курьянова, С.В. Дорохина, В.Г. Козлова, Е.В. Кондрашовой, Д.М. Левушкина, В.П. Подольского, А.В. Скрыпникова, Ю.М. Трунина, В.И. Федорова, созданы теоретические основы и намечены пути фактической реализации поточного метода производства дорожностроительных работ [13, 54, 55, 56, 80, 81, 99]. Анализ работ и исследований, перечисленных выше и других авторов, позволяет сделать выводы, что опыт поточного строительства подтверждает его эффективность, обеспечивает высокую степень организации и ритмичности производства, высокие показатели использования всех видов ресурсов.
Дальнейшие исследования в области развития теории поточного метода организации производства направлены на совершенствование способов расчета пространственных, технологических и временных параметров строительного потока в условиях динамики развития строительных процессов. Анализируя работы А.Л. Воловельского, А.Л. Гусакова, Ю.А. Куликова, В.В. Прудникова, М.Ф. Лаврова, Е.Д. Борисова, А.А. Камусина, А.В. Скрыпникова [7, 22, 23, 24], можно проследить тенденции развития теории расчета пространственных параметров строительных потоков. Некоторые из них базируются на расчете сравнительной эффективности к -77: приемов календарного совмещения процессов (К ) и дробления захваток (/С, ф). Другая группа способов расчета пространственных параметров основывается на принципах организационно-технологического подхода к проектированию потоков [7, 23].
В качестве критерия установления размеров и количества пространственных параметров принимают величину и место простоя подготовительного фронта работ - р, а также общий срок строительства - Т.
Проведенные исследования в области проектирования пространственных параметров строительных потоков могут быть использованы в качестве общей методики расчета параметров дорожностроительных потоков при условии отражения в ней специфики строительства автомобильных дорог.
Ряд авторов приходят к выводу, что традиционные методы расчета и проектирования строительных потоков еще недостаточно учитывают всю динамику производства, не отражают вероятностный характер, функционирования и развития отдельных процессов. Поэтому в последнее время все больше и больше появляется работ, в основу которых положены принципы теории вероятностей, массового обслуживания, деловых игр. Так, О.Б. Белецким и А.П. Обозным установлено [25, 26], что при рассмотрении строительного потока, как обобщенной системы массового обслуживания, интенсивность и временные параметры поточно выполняемых строительных процессов являются значениями случайных величин, имеющих определенные законы распределения. Такой подход к решаемой проблеме проектирования строительных потоков позволяет оптимизировать задачу по критерию стоимости при минимуме суммарных убытков от простоев и удорожания от удлинения технологического цикла.
Применение теории вероятностей позволяет рассчитывать временные и пространственные параметры, более точно исследовать динамику развития строительных потоков [25].
С помощью теории деловых игр представляется возможным оптимизировать элементы специализированных строительных потоков, например, структуру машинных парков и звеньев дорожно-строительных отрядов, выполняющих комплекс работ [27, 35, 39]. Большое внимание этой проблеме уделяется зарубежными исследователями Е. В. Силавшиком, Б.Колабанским в Польше [94 , 95 , 96], в Болгарии - М. Демировым, А. Нолбантовым, Е. Станевым [33, 46, 76], в Италии - С. Торризи [99, 100] , в США - Д.О. Бриенс [21].
Данные, характеризующие вероятностные зависимости и законы развития параметров модели
В качестве расчетной величины уровня надежности строительных (в том числе и дорожно-строительных) потоков в соответствии с принципом "практической уверенности” можно задаваться значением у — 0,7 — 0,8 [30, 37]. Это значит, что вероятность отказов в ветвях (потоках) запроектированной модели составит 0,2-0,3.
Как известно, проектируемая надежность может быть временной и ресурсной, т.е. восстановление хода производства, вследствие возможных отклонений его параметров от проектных, выполняется за счет рассчитанных запасов времени или с помощью дополнительных ресурсных резервов. Так как изменения ресурсных эквивалентов в строительной организации в нынешних условиях развития строительного производства являются нежелательными, в проводимом исследовании расчет оптимальных параметров организационно-технологической модели основан на принципах временной надежности.
Это значит, что по заданному или рассчитанному уровню надежности строительного потока определяется вероятное время раннего Тр и позднего -Тп окончания строительства участка лесовозной автомобильной дороги.
Проверка условия надежности строительного потока при этом является выполненной, если: Р(Т) — Р(Т-р,Т ) Р(Тз) (2.10)
Т.е. заданный срок строительства - Т3 должен находиться в пределах от Тр до Тп. В случае не выполнения условия (2.10), т.е. в случае, когда T3 ТП, проектируемая надежность строительного потока уменьшается. Следовательно, уменьшаются и временные резервы производства работ, а вероятность попадания в интервал Тр - значения ТП значения Т3 увеличивается.
Влияние совокупности случайных факторов на ход производства дорожно-строительных работ в пределах фронта их выполнения в настоящем исследовании оценивается производственной ритмичностью развития отдельных процессов - Рш. Коэффициенты производственной ритмичности определяются на основе сбора статистической информации о фактическом выполнении дорожно-строительных работ, как мера отклонения производственных показателей от их установленной или нормируемой величины.
С целью исследования производственной ритмичности отдельных процессов их необходимо разделить на отдельные группы по определенным классификационным характеристикам - X. Так как значения коэффициентов производственной ритмичности являются величиной вероятностной, следовательно, они зависят от проектируемого уровня надежности строительного потока
В зависимости от различия коэффициентов ритмичности, отдельные дорожно-строительные процессы в своей совокупности могут вести себя по-разному. Так, если степень производственной ритмичности выполнения работ последующего процесса (частного потока) - Pn(j+i) будет больше аналогичного показателя ритмичности выполнения работ предыдущего процесса (потока) - Рпі, то в конце участка строительства наблюдается значительное отставание первого (предыдущего) потока - / от второго (последующего) потока - (i+1).
И наоборот, если Рпі Pn(j+i), в конце участка строительства наблюдается сближение частных потоков и даже могут образовываться "накладки". Величины образовываемых организационных разрывов или "накладок" между частными потоками на границах участков зависят не только от соотношения показателей производственной ритмичности, присущих этим потокам, но и от размеров участков. Размеры участков могут быть выражены в этом случае через время выполнения работ частных потоков - tj;,t(i+i);, так как оценка оптимальности расчетов модели производится по временной надежности.
В зависимости от соотношений показателей производственной ритмичности и времени работы частных потоков на участках, в настоящем исследовании разработано четыре варианта расчета организационных разрывов на границах участков (рисунок 2.7.).
Вариант 1. Ьц t(j+1);-; Рпі Pn(j+i)
Начальное проектное графическое положение частных потоков на рисунке 2.8(а) обозначено прямыми od- первого потока, са - второго. Проектный организационный разрыв в конце участка - do равен:
do — т0 + (t(j+i); — tij) (2.22)
т0 - минимальный организационный разрыв между парой потоков, установленный по формулам, рассмотренным выше.
Вследствие различия производственной ритмичности смежных потоков в рассматриваемом варианте наблюдается увеличение организационного разрыва в конце участка на величину ab, т.е. второй поток "отстает" от первого. Прирост разрыва ab в единицах времени можно определить по формуле
Вариант 2. Ьц t(j+1);-; Рпі Pn(j+i)
Начальное проектное графическое положение частных потоков на рисунке 2.8(б) обозначено прямыми ОК - первого потока, оа - второго. Исходя из технологических принципов проектирования организации дорожно-строительных работ, окончательное проектное положение второго потока выразится линией be.
Определение расчетных величин организационных разрывов между частными потоками на границах участков рассмотрено в описании алгоритма расчета параметров организационно-технологической модели.
Расчеты временных параметров организационно-технологических моделей основаны на применении определённых вариантов взаимодействия смежных потоков. Проектирование оптимального функционирование дорожно-строительных процессов в их совокупности предполагает установление временных параметров моделей по принципам "ритмичной синхронизации" частных потоков.
Суть проектирования организации и календарного планирования работ по принципам "ритмичной синхронизации" можно изложить на примере рисунка 2.8. Как видно из рисунка 2.8, минимальные значения организационных разрывов (а, следовательно, и общая продолжительность строительства) достигается в том случае, когда значения коэффициентов производственной ритмичности наиболее близки. Значит проектирование всего комплекса дорожно-строительных работ с максимальной ритмичностью, которая может быть достигнута на любом, входящем в поток процессе, является наиболее целесообразным.
Расчет параметров организационно-технологических моделей по принципам "ритмичной синхронизации" можно в общем виде истолковать на примере, рисунок 2.9.
Установление вероятностных зависимостей, определяющих организацию ритмичного строительства лесовозных автомобильных дорог
Собранные и систематизированные данные, характеризующие организационно-технологическую деятельность ряда лесопромышленных предприятий республики Коми, позволили количественно оценить вероятность развития отдельных дорожно-строительных процессов и разработать методику принятия оптимальных решений по организации строительства лесовозных автомобильных дорог по критерию производственной ритмичности.
Производственная ритмичность – Рп, характеризующая ритм выполнения отдельных видов работ, определена как мера отклонения определенных сменных производственных показателей от их средней величины, установленной за некоторый расчетный период или принятой нормативной.
Наиболее характерными производственным показателем может быть принята трудоемкость выполнения работ, которая в наибольшей мере отражает влияние случайных факторов на производство работ.
Тогда производственная ритмичность может определяться следующей зависимостью
Для получения выводов и закономерностей, характеризующих производственную ритмичность выполнения любого дорожно-строительного процесса, требуется их классификация.
Насколько позволяет установить предварительный анализ данных, характеризующих организационно - технологическую деятельность, проведенный системный анализ дорожного строительства, ход развития отдельных процессов основном определяется тем, какими видами ресурсов и при каком сочетании их разновидностей выполняются работы. Иными словами, ход развития процессов, ритмичность выполнения работ определяется множеством случайных факторов, влияние совокупности которых на ход строительства зависит от того, как сочетаются и каким образом развиваются производственные отношения в трудовом коллективе и, особенно, между группами дорожных рабочих механизаторов. Исходя из этого в качестве обобщающего критерия классификации дорожностроительных процессов можно принять отношение количества механизаторов в бригаде (звене) - m к общему количеству рабочих в бригаде - m1, которое в дальнейшем будет называться классификационной характеристикой - .
Выбор критерия классификации дорожно-строительных процессов может быть обоснован следующим образом.
На каждом из обследованных объектов по процессам строительства определена степень ритмичности выполнения каждого из них за период наблюдения Р п и классификационная характеристика - Х.
Вычисленные по группам процессов степень производственной ритмичности и классификационные характеристики образуют корреляционное поле зависимости Р п=f(X) (рисунок 3.5.), анализ которого позволяет сделать выводы, что между Р п и Х существует зависимость, которая может быть описана параболическим законом.
Всего по собранным данным, характеризующим организационно-технологическую деятельность предприятий лесного комплекса, установлено и вынесено на корреляционное поле 147 значений парных зависимостей между Р п и Х. Обработка данных проведена методом нахождения аппроксимирующего полинома с применением совресенных информационных технологий. С целью повышения точности исследуемой зависимости аппроксимация выполнена полиномом 4-й степени:
Рп=85,64 + 0,329Х - 0,0417Х2 + 0,426 10-3Х3 - 0,514 .10-6Х4 (3.23)
Установленная функциональная зависимость (3.23) подтверждает возможность принятия для классификации дорожно-строительных процессов классификационную характеристику Х. В соответствии с предложенной классификацией дорожно-строительные процессы подразделены на 10 групп, каждой из которых присущи определенные пределы Х: 1. Х = 0 – 10%; 2. Х = 10 – 20%; 3. Х = 20 – 30%; 4. Х = 30 - 40%; 5. Х = 40 - 50%; 6. Х = 50 - 60%; 7. Х = 60 – 70%; 8. Х = 70 – 80%; 9. Х= 80 – 90% 10. Х = 90 – 100%. Графическое изображение зависимости между Р п и Х (рисунок 3.5) наглядно показывает, что дорожно-строительные процессы, характеризующиеся низким и высоким уровнем механизации имеют более высокий показатель производственной ритмичности, а следовательно, выполняются более ритмично, организованно.
Процессы с классификационной характеристикой в пределах от 40% до 80% имеют наиболее низкие показатели производственной ритмичности и выполняются менее ритмично, скачкообразно, с более заметными перебоями производства.
Такое положение может быть объяснено тем, что на ритмичность протекания каждого из дорожно-строительных процессов с классификационной характеристикой в пределах 40-80% в наибольшей степени влияют случайные факторы.
По собранным в полевых условиях данным для процессов производства определенной классификационной характеристикой установлены группы факторов, которые в наибольшей мере влияют на ход развития работ. Так как большинство факторов относится к нескольким группам процессов, все дорожностроительные процессы по сферам влияния факторов подразделены на три класса:
1. Процессы, тяготеющие к ручному способу выполнения, Х = 0 – 40%;
2. Процессы, выполняемые смешанным способом, Х= 40 – 90%;
3. Процессы, тяготеющие к механизированному способу выполнения, Х = 60 – 100%.
Факторы, определяющие развитие процессов 1-го класса:
- уровень организации работ по созданию необходимого фронта производства;
- наличие инструментов, производственного инвентаря;
- степень соответствия средней квалификации звеньев и бригад рабочих среднему разряду выполняемых работ.
Факторы, определяющие развитие процессов 2 класса:
- наличие необходимых строительных машин и механизмов;
- частота поломок строительных машин и механизмов;
- наличие запасных частей, горюче-смазочных материалов;
организация профилактических и текущих ремонтов, связанных устранением поломок;
- рациональное размещение мест стоянок машин и механизмов по отношению к фронту выполняемых работ;
- степень соответствия квалификации машинистов, требуемый для управления машин;
- организация и планирование работ на длительный период, что обеспечивает непрерывное использование машин и механизмов.
Основные направления, методика и результаты экспериментального внедрения проведенных исследований
Оптимальность принятия организационно-плановых решений по критериям ритмичности проверена в процессе строительства лесовозных автомобильных дорог в течении 2017 года. Для этого было выбрано несколько лесовозных автомобильных дорог базовых объектов дорожного строительства, которые отличаются разновидностями работ, типами конструкций дорожных одежд и расположены в различных дорожно-климатических зонах. В круг выбранных объектов для проведения экспериментальных работ включены не только участки нового строительства, но и участки реконструкции лесовозных автомобильных дорог. Это сделано с целью проверки возможности применения результатов исследований как для строительства, так и для реконструкции лесовозных автомобильных дорог.
В ходе проведения экспериментальных работ проверена возможность и эффективность использования результатов исследований в случаях применения поточного (объекты №2, 3) и поточно-расчлененного (объект 1) методов производства работ при различных сроках строительства лесвозных автомобильных дорог.
Смысл проведения экспериментальных работ заключается в разработке реальных проектов производства работ, оптимизации организационно-плановых решений, которых осуществлена на основе разработанных методов по критериям ритмичности и выполнении по ним дорожно-строительных работ и базовых объектах.
Путем проведения натурных наблюдений в процессе выполнения работ, установлена степень соответствия фактического производства работ, проводимого по методам и принципам, обоснованных в проекте, теоретическому, т.е. ходу производства работ, рассчитанному по алгоритмам и формулам, полученным в результате проведенных исследований. По степени соответствия фактического выполнения работ, как до внедрения результатов исследования, так и после внедрения результатов исследования, возможно судить об эффективности предлагаемых разработок и реальности полученных результатов.
С целью определения эффективности полученных экспериментальных и теоретических результатов проведения работ, проведено сравнение их с технико-экономическими показателями дорожно-строительных управлений за базовый период, т.е. 2016 год (таблица 4.2. и 4.3).
Методика экспериментального внедрения результатов исследований в производство предусматривает 2 этапа.
На первом этапе производится оптимизация квартальных объемов работ по критерию годовой ритмичности. При этом любой вариант возможного распределения объемов работ, выраженных в тыс. руб., оценивается годовой ритмичностью - Рг и возможной годовой прибылью - П.
В общем виде целевая функция оптимального квартального распределения объемов работ выражается графом: где, Vij - объем работ, планируемый для выполнения в i-м квартале при j-м варианте распределения общего годового объема работ - V, тыс. руб.
Общий алгоритм планирования оптимальных квартальных объемов работ, в соответствии с которым осуществлялось корректирование плана работ на 2018 год на базовых объектах, заключается в следующем:
1. Рассматриваются возможные варианты распределения объемов работ с учетом производственной мощности строительной организации:
Vll + V12 + V13 + У14
V21 + V22 + V23+V24
і + + + I (4.2)
I Vjl+Vj2+Vj3+Vj4 J
2. Для каждого из рассматриваемых вариантов определяется степень годовой ритмичности - Рг по формулам (2.4-2.5), которая сравнивается с расчетной, установленной по графикам (рисунок 3.3б) или множественными зависимостями (3.9).
3. По формулам (3.8, 3.10) или графикам (рисунок 3.3 а,б) вычисляются величины ожидаемой годовой прибыли на основе определенных значений ритмичности в планируемом периоде (году).
4. Из всех значений прибыли - П выбирается максимальное, а вариант распределения объемов работ, который соответствует максимальной величине прибыли принимается в качестве расчетного.
В таблице 4.1. в качестве примера оптимизации величин квартальных объемов работ, проведены расчеты, выполненные для объекта №1.
По рассмотренной выше схеме определены значения квартальных объемов работ для всех 3-х объектов по всем периодам (годам) их строительства. Значения планируемых по критериям годовой ритмичности и фактически выполненных объемов работ по отдельным объектам на 2017 год приведены в таблице 4.2.
Как следует из таблица 4.2, планируемые значения квартальных объемов работ, которые установлены по критериям годовой ритмичности, отличаются в основном на допустимую величину от фактических, т.е. от реального выполнения запланированных, а сумма общей годовой прибыли, полученной в 2016 году больше суммы общей годовой прибыли, полученной в 2015 году. Все это подтверждает эффективность планирования квартальных объемов работ по критерию годовой ритмичности.
В результате совершенствования планирования квартальных объемов работ, нормализуется работа на протяжении года, т.е. загрузка стремится к постоянной, что подтверждается примером, приведенным на рисунке 4.1.
На втором этапе предусматривается решение вопросов календарного планирования и организации производства установленных квартальных объемов работ.
Первым шагом в этом направлении предусматривается формализация организационно-технологических моделей базовых объектов, границы характерных участков которых установлены по разработанным в 2.3. правилам. На рисунке 4.2 приведен фрагмент организационно-технологической модели строящегося объекта №3.