3. ОПТИМИЗАЦИЯ КОЛИЧЕСТВА И ТИПОВ МАШИН, СОСТАВЛЯЮЩИХ ПАРК МАШИН

3.1. Методика оптимизации составов парка машин

При оптимизации составов парков машин необходимо подобрать состав так, чтобы при формировании комплексов машин для строительства зданий и сооружений мы всегда получали ресурсосберегающие комплексы. Для этого парк должен быть укомплектован современными машинами и механизмами. При проектировании новых машин невозможно получить оптимальное проектное решение машин при их нерациональном использовании при строительстве объектов. Поэтому, прежде чем оптимизировать проектные решения машин следует провести оптимизацию организа- ционно-технологических решений.

Для успешной реализации инвестиционного проекта строительства объектов необходимо решить следующие задачи:

-обосновать эффективность инвестиционного проекта строительства зданий и сооружений;

-разработать календарные планы строительства объектов;

-установить оптимальную последовательность и сроки возведения объектов строительства;

-выполнить распределение объемов и сметной стоимости работ по объектам и периодам строительства;

-установить оптимальные сроки и величины поставок строительных материалов и конструкций;

-сформировать парк строительных машин;

-выбрать оптимальный комплекс машин для производства строительных работ;

-подобрать оптимальные комплекты машин для производства отдельных строительно-монтажных работ;

-рассчитать и оптимизировать составы бригад для производства строительных работ.

При разработке методологических основ ресурсосберегающей технологии строительства на основе новых информационных технологий предусмотрено два способа решения проблемы: при полной и неполной исходной информации. Соискателем разработано методическое, математическое и программное обеспечение для проектирования технологии строительства при неполной исходной информации. При этом полная информация является лишь частным случаем неполной информации и значительно облегчает решение поставленной проблемы.

103

При работе с неполной информацией по инвестиционному проекту необходимо построить многофакторные математические модели его основных технико-экономических показателей, которые позволят записать целевую функцию для оптимизации проектных решений и рассчитать показатели инвестиционного проекта на стадии разработки этих решений (до разработки рабочей документации). Существующие же методы определения технико-экономических показателей требуют доработки каждого варианта до уровня рабочей документации.

Для оценки надёжности инвестиционных проектов соискателем разработана имитационная модель, программа «Invest» и многофакторные математические модели обоснования эффективности строительства объектов в условии неопределенности информации

(рисунок 3.1) [154].

В [274] приведена имитационная модель и программа «Setim» оценки календарных планов возведения отдельных зданий и сооружений с учетом организационно-технологической надежности строительства. Под организационно-технологической надёжностью понимается способность технологических, организационных, управленческих, экономических решений обеспечивать достижение заданного результата строительного производства в условиях случайных возмущений, присущих строительству как сложной стохастической системе [276, 277]. С помощью имитационных моделей было обосновано распределение сметной стоимости, составлены сетевые графики и определены сроки возведения объектов строительства.

Разработанное соискателем программное обеспечение «Potok» позволяет определить оптимальную очередность возведения объектов по критерию – минимально возможный срок строительства [275]. Для оптимального варианта очередности включения объектов в поток с целью более наглядного представления полученного решения в программе строится циклограмма и график освоения сметной стоимости.

Для автоматизации прогнозирования продолжительности, стоимости и последовательности строительства объектов соискателем разработана также имитационная модель потока и программа «Impotok». В настоящее время с помощью программного обеспечения «Impotok» можно рассчитать не только продолжительность и стоимость строительства, но и организационно-технологическую надёжность календарного планирования, сметную стоимость строительства объектов, прибыль строительной организации и другие показатели.

104

Разработка рекомендации по применению методов обоснования ИП в условиях неопределённости информации

Рисунок 3.1. Схема обоснования инвестиционных проектов в условиях неопределенности информации

105

Проведенные в [163] исследования показали, что в данном конкретном случае во всех выборках с любым процентом максимального отклонения продолжительности строительных работ оптимальная последовательность строительства объектов не изменяется. Данное условие не является обязательным и при оптимизации организацион- но-технологических решений необходимо каждый раз выполнять соответствующую проверку.

С помощью имитационной модели потока соискателем проанализировано влияние увеличения времени выполнения отдельных работ на общую продолжительность строительства объекта в целом, на изменение стоимости строительства, прибыли строительной организации с учетом организационно-технологической надёжности строительства.

В[147] показан процесс формирования парка машин для конкретных условий производства отдельных видов работ, например, земляных, бетонных и так далее. Затем следует создать выборку показателей всех возможных вариантов комплектов машин для производства соответствующих видов работ и рассчитать технические и экономические показатели каждого варианта. При этом основными показателями должны быть производительность и себестоимость выполнения заданного объёма работ. Далее следует определить рыночную стоимость работ и рассчитать прибыль от применения каждого варианта комплекта при производстве соответствующих видов работ.

В[155, 165] приведен процесс формирования комплекса машин для строительства зданий и сооружений. Процесс начинается с выбора возможных вариантов комплекса машин и механизмов в соответствии с объёмами работ. При этом предусмотрено три пути формирования вариантов комплекса. Первый путь, когда рассматриваются все возможные варианты машин и механизмов, является более общим.

Второй путь, когда все машины и ме ханизмы выбираются только из машинного парка конкретной организации. Третий путь, когда основная масса машин выбирается из конкретного парка и лишь отдельные машины по мере необходимости предусматривается брать в аренду или лизинг. Рассмотренные выше способы формирования вариантов комплекса позволяют по единому алгоритму сформировать возможные варианты комплекса машин и механизмов.

Обоснование оптимальных комплектов машин и механизмов для строительства может быть достигнуто лишь при автоматизированном многовариантном проектировании. При этом многовариантность проектных проработок может надежно обеспечить выбор рационального сочетания технических решений и экономических интересов, но ставит перед проектировщиками две важные задачи. Это, во-первых, создание методологической основы проектирования ресурсосберегающих комплектов машин и механизмов для строительства земляных

106

сооружений, во-вторых, создание баз данных, необходимых как для формирования и оценки возможных вариантов комплектов, так и для проектирования комплексной ресурсосберегающей технологии строительства сооружений.

При разработке организационно-технологических решений объектов важно не только подобрать оптимальный комплекс машин для строительства, выбрать ресурсосберегающие комплекты машин для производства отдельных работ [170], но и рассчитать организационно- технологическую надёжность работы отдельных комплектов и комплекса в целом. В [162] приведена модель и программа «Ekskom» расчёта организационно-технологической надёжности производства работ экскаваторными комплектами.

ВСГУПСе совместно с ЗАО «Сибгидромехстрой» создано математическое и программное обеспечения «Gidropark» для автоматизации обоснования организационно-технологической надёжности многоступенчатых гидротранспортных систем с помощью имитационных моделей. Имитационная модель позволяет прогнозировать возможные реакции гидротранспортных систем на различные ситуации, возникающие при их использовании [176–189].

В[176] предложен метод количественной оценки организационно- технологической надёжности многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий обоснованно назначать величину коэффициента использования их рабочего времени.

Для создания вероятностной модели работы земснарядов в [177] с помощью базы данных шаговым регрессионным методом были построены следующие модели: простоев земснарядов, часовая производительность земснаряда, себестоимость разработки 1 м3 грунта, заработной платы рабочих, расхода электроэнергии на работу земснаряда, расхода топлива на работу бульдозеров, расхода топлива на работу земснаряда, стоимости текущей эксплуатации земснаряда, стоимости ремонта и обслуживание бульдозеров, стоимости ремкомплектов на земснаряд. Модели позволяют: оценить значимость каждого фактора соответствующей модели, рассчитать при известной стандартной ошибке основные технико-экономические показатели работы гидротранспортных комплексов и определить диапазон изменения их расчётных параметров.

В[177] предложен метод и программа «Gidropark» для оценки орга-

низационно-технологической надёжности работы многоступенчатых гидротранспортных систем, позволяющий прогнозировать основные показатели работы конкретного земснаряда. Этот метод является универсальным и его можно использовать для оценки ОТН любых строительных машин.

В [152] приведена схема технико-экономической оценки применения новых машин и механизмов для строительства. Она позволяет

107

определить эффективность применения отдельной машины или механизма в реальном комплекте с учетом имеющейся номенклатуры машин и механизмов в базе данных, а также оценить весь комплект. Схема технико-экономической оценки может быть использована для обоснования применения новых экспериментальных и действующих серийных машин и механизмов. Процесс начинается с выбора возможных комплектов машин и механизмов. При этом предусмотрено два пути формирования вариантов комплектов. Первый путь, когда рассматриваются все возможные комплекты машин и механизмов, является более общим. Второй путь, когда заданы виды машин и механизмов, из которых будут сформированы варианты комплектов, ограничен только теми машинами и механизмами, которые реально могут быть использованы конкретной организацией. Рассмотренные выше способы формирования вариантов комплекта позволяют сформировать из имеющихся в базе данных машин и механизмов любой вариант и оценить его.

Из машин и механизмов, хранящихся в базе данных, формируются выборка возможных вариантов комплектов машин и механизмов. Для каждого варианта комплекта рассчитываются основные технико-экономические показатели. При этом основными показателями являются производительность и себестоимость производства строительно-монтажных работ. Затем определяется прибыль от работы каждого варианта комплекта.

После того, как будет разработано m видов комплектов, из которых хотим сформировать парк машин, нам необходимо найти значения количества вариантов каждого вида модуля ni, которое минимизирует вариацию эффективности парка

i=m j=m

∑∑ni n j Vij

при условии, что обеспечивается заданное значение прибыли (дохода) Дт от использования парка.

Доход от использования парка машин определяется по формуле

i=m

Дp = ∑ni Дi . (3.2)

i=1

Поскольку ni – количество комплектов i-го вида в парке машин, то в

i=m

сумме они составляют N: ∑ni = N .

i=1

Следующим условием формирования парка является выполнение годового объема работ. Следовательно, суммарная производительность парка машин должна быть больше либо равна требуемой

108

i=m

∑ni Пi ≥ Пт . (3.3)

i=1

Задача по оптимизации парка машин сводится к следующему:

i=m j=m

∑∑ni n j Vij

i=1 j=1

i=m

∑ni = N , (3.5)

i=1

n1 ≥ 0,...,nn ≥ 0 , (3.6)

i=m

∑ni Пi ≥ Пт , (3.7)

i=1

Дp ≥ Дт , (3.8)

где Vij – ковариация прибыли от работы i-го и j-го вида комплектов машин.

Если в формулы (3.4) – (3.6) ввести подстановку ni=xi N, где xi – доля i-тых комплектов в парке машин и избавиться от N, то получим задачу, аналогичную нелинейной задаче оптимизации портфеля ценных бумаг. Эта задача была сформулирована и решена американским экономистом Г. Марковицем.

Наша постановка включает дополнительные ограничения к задаче Г.Марковица в форме (3.7) и (3.8). По физическому смыслу переменные задачи (3.4) – (3.8) целые числа, поэтому алгоритм поиска решения сформулированной задачи состоит из двух последовательных этапов. На первом этапе находится вещественное непрерывное решение задачи (3.4) – (3.6). На втором этапе находится целочисленное решение полной задачи (3.4) – (3.8), при этом применяется метод последовательного перебора возможных сочетаний целочисленных значений ni при выполнении условий (3.5).

На основе этого алгоритма соискателем составлен алгоритм и разработано программное обеспечение «Park», позволяющее достаточно быстро сформировать оптимальный парк машин и оценить его эффективность.

Разработанное соискателем методическое, математическое и программное обеспечение позволяет провести комплексную оптимизацию организационно- технологических решений и выбрать лучший вариант для детальной проработки. Каждая из указанных выше программ может работать как автономно, так и в составе автоматизированного комплекса по выбору ресурсосберегающей технологии строительства зданий и сооружений.

109