Автоматизация и моделирование работы предприятий по строительству промышленных объектов

На правах рукописиОСТРОУХ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧАВТОМАТИЗАЦИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВСпециальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наукМосква - 2009 Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор, Суэтина Татьяна АлександровнаДоктор технических наук, профессор, Марсова Екатерина ВадимовнаДоктор технических наук, ст.научн.сотр., Фоминых Игорь БорисовичВедущая организация: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана).Защита состоится “7” апреля 2009 г. в 1000на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:125319, г. Москва, Ленинградский проспект д.64.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ)Автореферат разослан “___”_______2009 г. Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.^ 1. Общая характеристика работы Актуальность проблемы Неизбежное повышение требований к темпам и качеству строительства, углубление специализации строительных объектов, усложнение техники, технологии, методов работ и многие другие факторы вызывают значительное увеличение объемов и усложнение задач в области организации, управления и технологии строительного производства промышленных предприятий. Актуальными являются проблемы совместимости (логической, методологической, информационной, математической и др.) подсистем организационно-технологического проектирования со смежными подсистемами архитектурно-строительного проектирования промышленных объектов и проектирования управленческих решений.Отличительной чертой технологического процесса строительного производства помимо большого числа параметров, влияющих на конечную его стоимость, является использование большого количества различного вида ресурсов и возможность создания различных комбинаций этих ресурсов в виде жестких связок последовательностей. Ресурсы в строительном производстве включают в себя как материальные, так и ресурсы в виде услуг, а также одушевленные ресурсы в виде рабочей силы. Последнее предполагает наличие некоторой степени неопределенности в значении ключевых параметров, влияющих на стоимость производства.Не решен широкий круг вопросов, относящихся к автоматизации подготовки производства, которые возникают при обработке проектно-сметной документации (ПСД), формировании перспективных и годовых планов строительно-монтажных работ (СМР), организации материально-технического снабжения и комплектации. Далека от совершенства организация взаимосвязей бригад, механизмов, автотранспорта и служб, обеспечивающих поставку конструкций, материалов и полуфабрикатов.Практика показывает, что моделирование работы строительных предприятий по использованию ресурсов является важнейшим фактором, оказывающим влияние на повышение темпов строительства, рост производительности труда, ввод промышленных объектов в установленные сроки.В основе настоящего исследования лежат результаты работ в области автоматизации и управления технологическими процессами и производствами (А.К. Шрейбер, В.А. Воробьев, А.А. Гусаков, А.Б. Николаев, А.В. Илюхин, Б.А. Кононыхин, В.И. Марсов, О.И. Максимычев), теории вероятностей и случайных процессов (Ю. К. Беляев, И. И. Коваленко, В. М. Шуренков, Б. А. Севастьянов, А. Д. Соловьев, Д. Кокс, В. Смит), теории массового обслуживания (А. Д. Соловьев, Г. П. Башарин, Я. Д. Коган, А. Д. Харкевич, М. А. Шнепс, В. Г. Беляков, А. Л. Толмачев, М. Шварц), теории сетей массового обслуживания (Г. П. Башарин, А. Л. Толмачев, В. А. Жожикашвили, В. М. Вишневский, Л. Клейнрок), методов анализа многопотоковых систем массового обслуживания сложной структуры (Г. П. Башарин, П. П. Бочаров, Ю. В. Гайдамак, К. Е. Самуйлов), методов управления процессами информационного обмена (Б. Я. Советов, С. А. Яковлев, О. Б. Низамутдинов, С. Л. Белковский, В. Т. Еременко, С. В. Костин).В этих изданиях и специальных трудах имеются достаточные научные предпосылки для решения поставленной задачи. Между тем, до настоящего времени существующие подходы к решению проблемы автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов на этапе проектирования и их адаптации к изменению параметров внешней среды на этапе функционирования носят, как правило, локальный по областям применений и разрозненный по методам характер.Указанные обстоятельства предопределяют актуальность темы настоящей диссертационной работы, ориентированной на комплексное решение рассматриваемой проблемы автоматизации и моделирования технологического процесса строительства промышленных объектов.^ Цель и объект исследования Целью диссертации является решение проблемы автоматизации и моделирования процессов технологической подготовки строительного производства, управления технологическими процессами строительных работ, техническими средствами, материалами и изделиями для построения, исследования и реализации моделей строительного производства по всем объектам и комплексам, обеспечивающих соблюдение заданных ограничений (сроков сдачи объектов, лимитов ресурсов и финансирования и др.) и рациональное использование ресурсов по тому или иному критерию.^ Объект исследования - типовая строительная организация, выполняющая строительство промышленных объектов различного назначения с полным комплексом строительных операций и взаимосвязанными технологическими процессами.^ Предмет исследования – методы, модели и алгоритмы автоматизации предприятий по строительству промышленных объектов.Задачи исследования Системный анализ проблем автоматизации, отыскания оптимальных значений основных параметров производства и моделей управления технологическим процессом строительства промышленных объектов.Разработка моделей и методов автоматизации процессов технологической подготовки строительного производства на основе системы показателей, характеризующих все стороны организации производства работ и имеющих единую базу для расчетов.Разработка методов и алгоритмов решения задач планирования технологической подготовки строительного производства промышленных объектов и рационального распределения ресурсов.Разработка имитационной модели возведения промышленных объектов, учитывающих стохастический характер рассматриваемого технологического процесса.Оценка вычислительной эффективности предложенных методов и алгоритмов.Разработка структуры, модели данных и программная реализация интерфейса информационной системы(ИС) предприятия по строительству промышленных объектов.Разработка логической структуры и программная реализация системы поддержки принятия решений для автоматизации процесса проектирования и оптимизации календарных планов строительства промышленных объектов.Методы исследования В качестве теоретической основы для создания системы в условиях реального функционирования, многочисленных неопределенных факторов и неодинаковой степени информированности органов управления разных уровней использовалась общая теория иерархических многоуровневых систем. Для решения поставленных в диссертации задач используются современные информационные технологии и пакеты прикладных программ, методы математического программирования, теории графов, методы системного анализа, методы имитационного моделирования, математической статистики и математической логики, теория вероятностей.Научная новизна Предложена и обоснована система показателей и методика выбора рациональных значений параметров организации процесса технологической подготовки строительства промышленных объектов, предусматривающая выбор соответствия между структурой работ, составом промышленных объектов и структурой ресурсов.Предложена новая постановка задачи по непрерывному и равномерному распределению ресурсов по программе работ в целом, которая возникает на этапе планирования технологической подготовки строительного производства промышленных объектов и разработан математический метод ее решения.Предложено формализованное описание объекта строительства, на основе которого разработана имитационная модель возведения промышленных объектов, учитывающей стохастический характер технологического процесса строительства.Разработан метод, алгоритм генерации комбинаций значений неопределенных параметров технологического процесса строительства промышленных объектов с целью получения максимального значения основного параметра.Разработана многоуровневая структурная схема технологических процессов и концептуальная модель данных ИС предприятия по строительству промышленных объектов.Разработана логическая структура и алгоритмы использования системы поддержки принятия решений для упрощения, ускорения процессов проектирования и оптимизации календарных планов возведения промышленных объектов.Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется сочетанием корректным использованием современных формальных и неформальных методов исследования; обобщением накопленного опыта работы по автоматизации и моделированию работы предприятий по строительству промышленных объектов; верификации отдельных результатов в рамках известных теоретических конструкций, широко используемых в теории сложных технических и информационных систем; непротиворечивости и воспроизводимости результатов, полученных теоретическим путем, а также проведения оценки адекватности разработанной модели.Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения работы в ряде строительных предприятий.Практическая значимость Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов.Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения на предприятиях ООО «Бизнес-Консоль», ЗАО "СУ-7 Фундаментстрой" и ООО "Строймонолит".Апробация и публикации Содержание разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:на Российских, межрегиональных и международных научных конференциях, симпозиумах и семинарах (1999-2008 гг.);на 59-й - 66-й научно-методических конференциях МАДИ(ГТУ) и V Межвузовской конференции РосНОУ;на совместном заседании кафедр «Автоматизированные системы управления» и «Автоматизация производственных процессов» Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов составляет новое направление в области теоретических и практических методов принятия решений и выбора стратегий управления технологическими процессами строительного производства.^ Положения, выносимые на защиту Система показателей и методика выбора рациональных значений параметров организации процесса технологической подготовки строительства промышленных объектов.Постановка задачи по непрерывному и равномерному распределению ресурсов по программе работ в целом и математический метод ее решения.Формализованное описание объекта строительства и программная реализация имитационной модели возведения промышленных объектов.Метод, алгоритм и программная реализация генерирования комбинаций значений неопределенных параметров технологического процесса строительства промышленных объектов с целью получения максимального значения основного параметра.Многоуровневая структурная схема технологических процессов и концептуальная модель данных, а также программная реализация пользовательского интерфейса ИС предприятия по строительству промышленных объектов.Логическая структура, алгоритмы использования и программная реализация системы поддержки принятия решений для проектирования и оптимизации календарных планов возведения промышленных объектов.^ Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложения. Работа изложена на 352 страницах машинописного текста, включающего 1 приложение, библиографический список из 247 наименований.^ 2. Содержание работы Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей, алгоритмов и методик.Во введении обоснована актуальность работы, определены границы предметной области, рассматриваемой в диссертации. Отмечено, что научно-технические достижения последних лет создают новые возможности для решения проблемы автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов. Реализация этих возможностей требует новых научных разработок по ряду перспективных прикладных направлений, которым посвящены исследования диссертации. Сформулированы цель и задачи работы, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.В первой главе основной акцент делается на выявление наиболее существенных проблем, возникающих при автоматизации всего цикла строительства промышленных объектов.Показано, что в работе предприятий по строительству промышленных объектов большую роль играет создание оптимально построенной структуры взаимодействия ресурсов. Оптимальная структура обеспечивает поточность выполнения работы. Основными негативными факторами, мешающими обеспечению поточности выполнения работы, является простой ресурсов при сохраняющейся потребности в этих ресурсах в будущем и открытый фронт работ при недостатке ресурсов, то есть для продолжения производственного цикла требуется ресурс, который в данный момент занят на другом участке. Таким образом, при всем многообразии постановок задач оптимального организационно-технологического проектирования с учетом ресурсов типа мощностей, отличающихся друг от друга выбором критериев, налагаемыми ограничениями, предположениями об условиях выполнения отдельных работ (постоянные, дискретно и непрерывно изменяющиеся, ограниченные или неограниченные интенсивности, допустимость перерывов и др.) предлагается выделить два основных типа:задачи минимизации времени выполнения комплекса работ (или показателя отклонения от установленных сроков сдачи объектов) при заданных ограничениях по ресурсам;задачи оптимизации некоторого показателя использования ресурсов при заданных сроках выполнения проектов.Приводится анализ методов оценки организации строительного производства, исследование ее влияния на производительность труда, а также пути совершенствования методов оценки организации строительного производства, посредством дальнейшей автоматизации выбора оптимальных значений исследуемых параметров.Особенности методологии подхода к оценке организации строительного производства состоят в следующем:в качестве модели организации строительного производства принимается генеральный план производства работ;взаимоувязка информационных и материальных строительных потоков оценивается определенным составом параметров;критерии организации строительного производства рассчитываются на основе принятого состава исходных данных и имеют связь с определенными факторами потерь в производительности труда в процессе производства работ;в качестве системы показателей оценки приняты параметры организации производства строительных работ.Рассмотрена модель управления, представленная в виде проектного треугольника, основными элементами которого являются объемы работ, сроки выполнения работ, и финансовые ресурсы, необходимые для выполнения этого объема работ в заданные сроки. И хотя для проекта в равной степени важны все три элемента, как правило, только один из них в зависимости от приоритетов имеет наибольшее влияние на другие.Показано, что при оптимизации календарных планов, необходимо постоянно помнить обо всех элементах треугольника и о том, что когда изменяется одна из сторон, это затрагивает две другие - позитивно или негативно, в зависимости от конкретного проекта. Необходимо также проверять два других элемента треугольника, чтобы быть уверенными, что изменения не делают план невыполнимым.Балансируя тремя элементами проектного треугольника можно получить оптимальные параметры возведения промышленных объектов.Проект строительства отдельных объектов или комплексов объектов включает в себя согласование смет, чертежей и планов проведения работ, в комплексе это составляет почти 70% времени и 25% стоимости строительства. Поэтому автоматизация на ранних стадиях может принести большой эффект. Составление плана проекта в общем виде заключается в описании задач проекта, доступных ресурсов и определении взаимосвязей между ними с помощью назначений.Планирование начинается с определения проекта, то есть описания его ключевых характеристик. Затем составляется список фаз и задач и список необходимых для их выполнения ресурсов. После этого в план вносится дополнительная информация о задачах и ресурсах, которая будет использоваться при определении назначений и в дальнейшем при проведении работ по плану (отслеживании плана). Наконец, осуществляются назначения, после чего проект оптимизируется, если длительность или бюджет оказываются больше ожидаемых.Составление плана работ невозможно без определения проекта, то есть задания его ключевых характеристик, таких как общая длительность, рабочее время и методика планирования.Проведенный анализ показал, что, во-первых, к настоящему времени не разработана система комплексной оценки уровня организации технологического процесса строительства промышленных объектов. Во-вторых, в основу этой оценки должны быть положены такие параметры, как: непрерывность, равномерность, совмещение, ритмичность и интенсивность. Результаты анализа создают предпосылки для автоматизации и моделирования работы предприятий по строительству промышленных объектов.Во второй главе для оценки уровня организации процесса технологической подготовки строительства промышленных объектов предложена система показателей, которая характеризует все стороны организации производства работ, имеет единую базу расчета, определяется безразмерными величинами, имеет функциональную связь с конечным результатом деятельности строительной организации (объемом работ, себестоимостью, производительностью труда и продолжительностью строительства).Показано, что случайный выбор частных задач и раздельное их решение не позволяют комплексно и целенаправленно формировать оптимальный календарный план. Предложена система показателей, оценивающая в относительных величинах (от 0 до 1) изменения параметров организации строительного производства.В качестве основных параметров предлагается использовать непрерывность, равномерность, совмещение, ритмичность и интенсивность. Показатель непрерывности производства работ (КН) определяется отношением времени непрерывного выполнения работ на объекте (объектах) ко всей продолжительности их выполнения на объекте (объектах). Показатель непрерывности определяет относительную длительность процессов без перерывов: (1) Для определения времени непрерывного выполнения работ (tН) и общей их продолжительности (t0) вся продолжительность строительства объекта, комплекса объектов, годовой программы работ разбивается на равные интервалы времени, которые определяют непрерывность строительных процессов. Показатель равномерности производства работ (Кр) опре­деляется отношением объема работ, выполненного с постоян­ной интенсивностью (Vр) ко всему объему работ (V0) При этом Vр, V0 могут быть определены для специализированного, объектного, комплексного потоков и годовой программы ра­бот, если показатель равномерности рассчитывается отдельно для каждого из них. Этот показатель для календарного плана характеризует постоянство интенсивности процессов во времени, для ресурсов — их недостаток или избыток, переходы с объекта на объект (2) Показатель совмещения (Кс) определяется отношением вре­мени параллельного выполнения процессов ко всей их длитель­ности в пределах заданной продолжительности строительства объекта (комплекса объектов) или продолжительности выпол­нения годовой программы работ. Для календарного плана этот показатель оценивает его плотность, для ресурсов—обеспечен­ность фронтом работ посылаемых ресурсов. Однако поскольку при засылке ресурсов необходимо, чтобы имеющийся фронт работ соответствовал специальности ресурсов, совмещение работ увязывается с решением задачи о специализации бригад и звеньев. Для двух смежных специализированных потоков показатель совмещения определяется выражением (3) где - продолжительность параллельного выполнения работ на смеж­ных специализированных потоках j1 и j2;- продолжительность работ на предшествующем специализированном потоке j1. Показатель ритмичности (Кн) определяет характер повто­ряемости во времени единицы строительной продукции (захватки, участка, объекта) специализированного, объектного, комплексного потока, годовой программы работ, для которых он рассчитывается. Оценка этой повторяемости дается как отношение среднего квадратического отклонения времени на выполнение единицы продукции к числу единиц этой про­дукции. Для объектного потока показатель ритмичности равен: (4)где 1- среднее квадратическое отклонение времени выполнения единицы продукции объектного потока;m – количество захваток. В условиях незаданной интенсивности потока возникает необходимость в определении ее рационального значения, а по­казатель интенсивности равен отношению интенсивности одного варианта к интенсивности другого варианта потока (5) Интенсивность определяется в зависимости от всех остальных параметров и, наоборот, каждому значению интенсивности соответствуют определенные значения непрерывности, равномерности, совме­щения и ритмичности в производстве работ. Взаимосвязь пара­метров организации с составляющими затрат труда (перехода­ми, перерывами и др.) ставит задачу выбора такой интенсив­ности потока, которая была бы рациональной с точки зрения затрат труда. Это одна из сторон оценки организации произ­водства работ по показателю KI. При заданной интенсивности возникает необходимость в вы­боре таких значений параметров организации строительного производства, которые бы ей соответствовали и были бы ра­циональными с точки зрения зависимых от них составляющих затрат труда.Совместное рассмотрение показателей позволяет определить при выполнении годовой программы работ рациональные значения по составу объектов первичных подразделений строительного предприятия, по распределению объемов работ в планируемых периодах отчетности, по структуре трудовых ресурсов, обосновать эффективность проектирования поточной организации работ, распределить с помощью показателя интенсивности трудовые ресурсы по первичным подразделениям строительной организации.Расчет изменений каждого из показателей в одинаковых относительных величинах от 0 до 1 позволяет сопоставить их, как показано на рис. 1, и определить границы рационального уровня организации с расчетом суммарного значения потерь производительности труда.На рис. 2 приведен интегральный график зависимости потерь производительности труда от показателей совмещения и интенсивности. Из графика видно, что изменение уровня специализации бригад по участкам требует перераспределения объектов между строительными участками. Интегральный график дает возможность при расчете эффекта учитывать влияние других показателей. Так, например, при расчете эффекта от рационального уровня специализации бригад необходимо учитывать его снижение от значения показателя интенсивности.Описанная методика выбора рациональных значений параметров организации строительного производства выполнения годовой программы работ предусматривает выбор соответствия между структурой работ, составом объектов и структурой трудовых ресурсов. Однако вариантность в выборе ограничена заданными объемами работ, структурой объектов и численностью трудовых ресурсов. Поэтому эффективность методики будет значительно выше, если есть возможность изменить состав объектов и численность трудовых ресурсов.Эффективность методики возрастает также с использованием ее для расчета организации выполнения годовой программы работ в подразделениях более высокого уровня. Рис. 1. Зависимость объема не довыполненных работ (V) от равномерности, совмещения и интенсивности (КР, КС, КI ) Рис. 2. Интегральный график зависимости объема недовыполненных работ (V) от равномерности, совмещения и интенсивности (КР, КС, КI )Рассмотренные резервы повышения уровня организации строительного производства находятся в пределах оптимизации календарных планов выполнения годовой программы работ. Предлагается принципиально новая постановка задачи и математические методы ее решения, обеспечивающие непрерыв­ное и равномерное распределение ре­сурса по программе работ в целом. Причем суммарная потребность в ре­сурсе может быть задана пользовате­лем по интервалам.Пусть взаимосвязь между работами объекта по-прежнему задана в виде сетевой модели. Проведем вертикальные линии че­рез все события так, чтобы образова­лись временные интервалы kjТ, где kj- часть времени от Т, приходя­щаяся на j -й интервал (рис. 3.4). По всем работам сети известны объемы ресурса Wi(ai, bj), гдеi = 1,…,m,j = 1,…,n, 1ajbjn. Интенсивность потребления ресурса по каждой работе постоянна и определяется соотношением: (6) Ограничения на интенсивности по­требления ресурса отдельными рабо­тами не заданы. Время выполнения всех работ (Т) известно (для обрат­ной задачи может быть задано Q ). Все ресурсы должны быть использо­ваны, т. е. (7)где W - объем ресурса по сети в це­лом.Требуется найти такие продолжи­тельности выполнения работ ti, aj, hj и интенсивности потребления ресурса на них qi(aj, bj), при которых дости­гается равномерное суммарное по­требление ресурса в единицу времени в интервале от 0 до Т.Из условия, что интенсивность по­требления ресурса по каждой работе постоянна, следует: (8) При этом число уравнений, кото­рые можно составить, равно числу не­известных xij. Отметим также, что все они будут уравнениями второго порядка.В соответствии с требованием по­лучить равномерное суммарное потребление ресурса в единицу време­ни запишем: (9)Заменив Qj на (7), получим: (10) Число уравнений такого типа равно числу неизвестных kj.Решив систему линейных и нелиней­ных уравнений, получим неизвестные значения xij и kj. Время выполнения работы равно: (11) Интенсивность потребления ресур­са каждой работой определяется по формуле (6).Величину невязки будем подсчитывать по формуле (12) z = 1,…,.Решение системы линейных и нели­нейных уравнений при количестве не­известных в несколько тысяч представ­ляется сложным даже на современных компьютерах. Поэто­му для данной задачи в диссертации разработан своеобразный метод, ос­нованный на определенных свойствах структуры получаемых уравнений.Общий алгоритм представлен в виде последовательности шагов.Шаг 0. Положить z=0. Дадим любые положительные значения, так чтобы, где n - число временных интервалов. Задать точность вычислений .Шаг 1. Увеличить счетчик количества итераций z=z+1.Шаг 2. Вычислить по формуле 8 неизвестные объемы работ приходящиеся на временной интервал j.Шаг 3. Вычислить по формуле 10 значения используя значения , полученные на шаге 2.Шаг 4. Вычислить по формуле 12 z.Шаг 5. Если z> , то перейти к шагу 1 иначе к шагу 6.Шаг 6. Определяем по формуле 11 продолжительности выпол­нения работ.Шаг 7. Подсчитываем суммарное потребле­ние ресурса в единицу времени Шаг 8. Определяем интенсивности потреб­ления ресурса каждой работой по формуле 6. Вычислительный процесс можно начинать, имея и отрицательные значения по отдельным . При этом получение заданной точности потребует больше времени.Разработанный метод оптимизации распределения ресурсов по программе работ в целом в сочетании с известными эвристическими алгоритмами дает возможность получать такие планы, в которых достигается равномерное или близкое к нему распределение ресурсов даже при условии, что ограничения на интенсивности выполнения работ заданы.Полученное методом целенаправленного перебора расписание работ позволяет получить решение, при котором создаются относительно равные возможности для различных видов ресурсов. При этом, критерии оптимальности по всем видам ресурсов в общем случае будут различными, но получение удачного распределения по одному из них за счет другого становится менее ощутимым.В третьей главе предложено формализованное описание объекта строительства, на основе которого разработана имитационная модель возведения промышленных объектов, учитывающей стохастический характер технологического процесса строительства. Объект строительства:n, m, V={V i,j}; G={Gij1,j2}; D={Di,j} (13)где n – число пространственных участков (захваток); m – число ресурсов; Vi,j– объем j-той работы на i-том участке (элемент матрицы V) – матрица объемов работ; Gij1,j2 – технологическая последовательность выполнения работ на i-том участке (элемент матрицы G); Di,j– максимальное технологически допустимое количество ресурсов j-того типа на i-ом участке (элемент матрицы D). Строительный объект расчленяется с учетом особенностей объемно-планировочных и конструктивных решений на n пространственных участков, на каждом из которых должен быть выполнен определенный комплекс строительно-монтажных работ, состав которых на участках может быть различным. Для возведения объекта необходимо выполнить m видов работ. Матрица объемов работ V содержит информацию о составе работ и распределении их объемов по участкам. Требования к технологической последовательности выполнения работ, отражающие особенности строительного объекта и технологии возведения, отображаются для каждого участка в виде технологического графа. В то же время технологический граф может быть единым для всех участков объекта, если составы работ на участках и условия их выполнения одинаковы. В модели технологическая последовательность производства работ представляется матрицей G: Gij1,j2 (14)Деление всего технологического процесса строительства на отдельные виды работ производится в соответствии со специализацией производственных бригад (звеньев). Предполагается, что каждая специализированная бригада может выполнять только один вид работ и бригады разных специальностей не взаимозаменяемы. Для выполнения каждого вида работ устанавливается с учетом специфики возводимого объекта минимальный состав бригады (звена) рабочих, который принимается за единицу ресурса типа «мощности» и уменьшен быть не может. На каждом конкретном участке при выполнении любого вида работ существует фронт работ для одновременного включения в работу определенного числа бригад (звеньев). Этот предел будем называть максимальным технологически допустимым количеством ресурсов и представим его в модели матрицей D, в которой тип ресурса соответствует виду работ. Средства возведения объекта:r={rj}; Lн={lнj} , (15)где r – матрица-вектор наличного количества ресурсов типа «мощности» (каждого типа) на стройплощадке; rj – наличное количество ресурсов j-того типа на стройплощадке (элементов матрицы r); Lн - матрица-вектор нормативных интенсивностей работы ресурса каждого типа за смену; lнj – нормативная интенсивность работы (выработка) единицы ресурса j-того типа за смену (элемент матрицы Lн) Строительные организации располагают ограниченным числом бригад (звеньев) разной специализации, которые могут привлекаться для выполнения строительно-монтажных работ на объекте. В модели число бригад разного типа (специализации) представляется в форме матрицы Lн. Нормативная интенсивность работы специализированных бригад за смену представлена в модели матрицей. Однако в ходе строительства фактическая сменная выработка специализированных бригад Ji,jотклоняется от нормативной величины из-за случайных нарушений. Значение отклонений есть величина случайная и для каждой бригады она характеризуется соответствующей функцией распределения, полученной на основе статистических данных. Оперативное управление строительством:RTj, П1, П2, П3, П4, П5, П6, q(t)i,j, (16)где RTj - число бригад, используемых в период строительства объекта Т для выполнения j-той работы; П1, П2, - правила проверки наличия подготовленных фронтов работ (участков) для включения в работу бригад; П3, П4, - правила назначения бригад на участки; П5, П6, - правила освобождения бригад с участков; q(t)i,j - продолжительность выполнения j-той работы на i-том участке.Основная задача организации возведения строительных объектов и комплексов заключается в обеспечении запланированных сроков строительства за счет выбора рационального движения (маршрута) бригад по мере подготовки фронтов для выполнения соответствующих строительно-монтажных работ. Продолжительность выполнения работ и сроки их окончания на участках есть величины случайные. В модели продолжительности работ задаются по каждому виду работ соответствующими функциями распределения, построенными на основе статистических данных. Условно принято, что все бригады каждого типа прибывают на объект одновременно в момент времени tпj. Моменты прибытия бригад на объект (сроки прибытия) выражаются в относительных датах (за 0 принимается момент начала работ на объекте). В качестве основных параметров функционирования моделируемой системы приняты продолжительность работ q(t)i,j, сроки их окончания Ui,j, величина используемых ресурсов RTj, время простоев ресурсов FTj и фронтов работ FTi за период строительства T, математическое ожидание общего срока возведения объекта МТ и средневзвешенный квадрат отклонения значений общего срока возведения от его математического ожидания. Оперативное управление ресурсами осуществляется дискретно в моменты прибытия бригад на объект или их освобождения с очередного участка объекта, т.е. характеризуется изменением состояния ресурсов типа «мощности». При этом предполагается, что в периодах между моментами прибытия и освобождения бригад с участков величина ресурсов постоянная, а состояние объема работ (накопление подготовленных фронтов работ) изменяется. Правила: П1 – бригада может начать работу на участке только в том случае, если на этом уч