Оптимизация организационно-технологических решений по критерию надежности на основе имитационного моделирования

 

Повышение ОТН строительных систем может быть достигнуто следующими путями:

– снижением величины факторов, нарушающих надежность функционирования систем;

– разработкой систем, надежно функционирующих в условиях воздействия этих факторов.

Эти пути не противоречат друг другу и могут быть использованы как самостоятельно, так и совместно.

Более предпочтительным представляется второй путь, позволяющий на основе имитационного моделирования возведения строительных объектов проектировать организационно-технологические решения с заданным уровнем ОТН [10–12].

Имитационное моделирование, как и любое математическое моделирование, включает построение модели для поставленной задачи и проведение с ее помощью исследовательских и проектных разработок для реальной производственной системы.

В качестве критерия функционирования систем строительного производства может быть принята величина затрат ресурсов (типа мощностей) при нормативном (заданном) сроке строительства.

Построение математической модели сопряжено с необходимостью характеризовать объект строительства и средства его возведения некоторым множеством специальных понятий, обеспечивающих достаточную при проектировании организации строительства полноту и точность его описания (таких, как виды и объемы работ, интенсивность и пространственные параметры технологических процессов и т. д.). При выборе этих понятий и составлении модели необходимо обеспечить ее универсальность или блочный принцип, что позволит без коренной ее перестройки описывать возведение различных типов объектов и решать широкий круг организационно-технологических задач.

Для анализа строительных систем, обладающих большим числом элементов (машин, материалов, людей и т. д.) со сложным взаимодействием случайных факторов, целесообразно использовать метод статистических испытаний.

Использование метода статистических испытаний применительно к проектированию возведения строительных объектов и комплексов может быть проведено на основе календарного плана, который является главным документом ПОС и ППР и может иметь различную форму (линейный график, циклограмма, сетевой график, сетевая циклограмма, векторная диаграмма и др.).

Календарный план строится с учетом требований и ограничений организации, технологии и экономики строительного производства, устанавливающих четкую последовательность выполнения работ на пространственных участках объекта. При этом далеко не полностью учитываются вариантность осуществления работ, их взаимосвязи в процессе возведения объектов, не определяется порядок перераспределения ресурсов между участками и работами и другие особенности организации производства. Следовательно, существует значительное количество неучтенных и неоцененных степеней свободы в структуре строительного процесса, отражаемого в календарном плане с помощью детерминированных параметров.

Основными элементами системы возведения объекта являются:

– объект строительства;

– средства возведения объекта;

– набор управляющих правил, обеспечивающих целенаправленное взаимодействие объекта со средствами его возведения.

В имитационной модели каждый элемент рассматриваемой системы представляется совокупностью своих основных характеристик.

Характеристики объекта строительства:

(17)

где n – число участков; m – число работ; V – матрица объемов работ на участках; v_ij – объем j-й работы на i-м участке (элементы матрицы V); Gⁱ – технологическая последовательность выполнения работ на i-м участке, выраженная графом и представленная в матричной форме; – элемент технологической матрицы.

Характеристики средств возведения объекта:

r = {r₁, r₂,..., r_j, …, r_m}; D = {d_ij}; L = {l₁, l₂, …, l_j, …, l_m}, (18)

где r – матрица-вектор наличного количества ресурсов типа мощностей (бригад с машинами) каждого типа на объекте; r_j – наличное число ресурсов j-го типа (элемент матрицы-вектора r); D – матрица максимального технологически допустимого количества ресурсов каждого типа на участках; d_ij – максимальное технологически допустимое число ресурсов j-го типа на i-м участке при условии их одновременной производительной работы (элемент матрицы D); L – матрица-вектор интенсивностей работы одной бригады каждого типа за смену; l_j – интенсивность работы (выработка) одного ресурса j-го типа за смену (элемент матрицы L).

Набор управляющих правил

П = {П₁, П₂, П₃, П₄}, (19)

позволяющих в процессе статистических испытаний модели рассмотреть все возможные варианты организации возведения объекта и производства работ [11, 12].

Каждое из управляющих правил представляется в имитационной модели соответствующим алгоритмом и программами.

Случайными величинами в рассматриваемой модели являются продолжительности отдельных работ комплекса. При этом характер функции распределения времени выполнения каждой из работ считается известным. Считается также, что для полного вероятностного описания указанных случайных величин достаточно знание двух величин: математического ожидания и дисперсии.