graduate student
Moscow, Russian Federation
employee
employee
VAK Russia 2.1.5
UDC 69
UDC 69.05
The article addresses the issue of classifying and systematizing risks arising in the organization of construction production using high-strength concrete (HSC). The primary focus is on identifying factors that affect the stability of construction processes during the erection of unique buildings over 200 meters tall, and on the necessity of considering the technological sensitivity of HSC when designing organizational and technological solutions. The aim of the study is to develop a systematic approach to identifying, classifying, and systematizing risks that occur at various stages of construction when using high-strength concrete, as well as to substantiate directions for improving the organization of construction production while considering these risks. The research methodology is based on the analysis of regulatory frameworks, a review of scientific publications, and the generalization of practical experience from design and construction organizations. The DFD modeling method (Data Flow Diagram) was used, which allows for formalizing the interaction of participants in the construction process, identifying risk areas, and understanding the interconnections between organizational and technological processes. To quantitatively assess the degree of risk impact, the Analytic Hierarchy Process (AHP) method was applied, enabling the ranking of risks by their significance and influence on construction production parameters. The article emphasizes that the lack of a systematic approach to the classification and assessment of risks when using HSC leads to complications in the organization of construction production, reduced reliability, and increased construction duration. The developed risk classification and the application of the Analytic Hierarchy Process (AHP), combined with DFD modeling, form the basis for the subsequent development of a methodology to improve the organization of construction production and enhance its efficiency under risk conditions.
high-strength concrete, organization of construction production, risks, classification, systematization, DFD modeling, analytic hierarchy process.
Введение
В последние годы в строительной отрасли наблюдается устойчивая тенденция к возведению уникальных и высотных зданий, высотой более 200 м, что связано с ограниченностью территориальных ресурсов в крупных городах и необходимостью вертикального развития застройки [1]. Увеличение этажности объектов предъявляет особые требования к прочности, надёжности и технологичности строительных материалов. В этих условиях всё более широкое применение находят высокопрочные бетоны (ВБ), обладающие повышенной прочностью, трещиностойкостью и долговечностью [2].
Несмотря на широкое распространение применения высокопрочных бетонов в практике мирового и отечественного строительства, существующая нормативная и методическая база пока не обеспечивает полного учёта их специфических свойств и организационно-технологических особенностей при производстве работ [3]. В частности, действующие строительные нормы и правила ограничивают область применения расчётных характеристик бетона пределом класса В55 [4], что создаёт неопределённость при проектировании и организации строительства объектов, где используются бетоны более высоких классов прочности [5].
Проблема усугубляется тем, что при строительстве уникальных объектов применение ВБ требует высокой точности технологических операций, начиная от приготовления и транспортировки смеси и заканчивая укладкой и уходом за бетоном [6]. Малейшие отклонения от регламента способны привести к снижению прочностных характеристик конструкций. Кроме того, работа в условиях плотной городской застройки, ограниченного пространства, повышенных требований заказчиков к срокам строительства и необходимости комплексной логистики материалов формирует дополнительные организационные риски [7].
Таким образом, актуальной научно-практической задачей становится формирование системного подхода к классификации и систематизации рисков, возникающих при организации строительного производства с применением высокопрочных бетонов. Решение этой задачи позволит обеспечить устойчивость и управляемость строительных процессов, повысить надёжность конструкций и снизить вероятность отклонений от проектных параметров [8, 9].
Областью данного исследования являются методы анализа и управления организационно-технологическими рисками в строительстве.
Предметом исследования выступают риски, возникающие при организации строительного производства с применением высокопрочных бетонов, а также их влияние на эффективность и безопасность реализации строительных процессов.
Цель исследования заключается в разработке и апробации двухуровневой модели классификации и систематизации рисков при организации строительного производства с применением высокопрочных бетонов, основанной на DFD-моделировании для идентификации рисковых зон и методе анализа иерархий (МАИ) для их количественной оценки и ранжирования.
Гипотеза исследования состоит в том, что системное применение DFD-моделирования на макроуровне для выявления рисковых зон и МАИ на микроуровне для оценки и ранжирования факторов риска позволит сформировать научно-обоснованную классификацию, повышающую эффективность управления строительным производством с применением ВБ.
Научная новизна заключается в разработке двухуровневой системы классификации рисков, охватывающей как внешние факторы (нормативные, организационные, климатические), так и внутренние — связанные с технологией приготовления, транспортировки и укладки ВБ на строительной площадке [10, 6].
Практическое значение исследования определяется возможностью применения предложенной классификации в качестве основы для разработки методики совершенствования организации строительного производства, направленной на повышение устойчивости, надёжности и управляемости процессов при возведении уникальных зданий [11, 6].
Материалы и методы
В исследовании применялись методы системного анализа, сравнительного изучения нормативно-технических документов, экспертного опроса и классификационного моделирования рисков, возникающих при реализации организационно-технологических процессов с применением высокопрочных бетонов [12, 6].
Основу методологии составили положения системного и процессного подходов, позволяющих рассматривать организационно-технологические процессы как совокупность взаимосвязанных элементов, подверженных влиянию внешних и внутренних факторов риска [10, 6, 13].
Для формализации информационных потоков и выявления зон возникновения рисков использовался метод DFD-моделирования (Data Flow Diagram). Этот метод позволил отразить последовательность и взаимосвязи основных этапов классификации и систематизации рисков, определить источники входных и выходных данных, а также зафиксировать направления передачи информации между стадиями анализа.
Анализ нормативной базы проводился с учётом требований действующих сводов правил и стандартов, включая СП 48.13330.2019 «Организация строительства», СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», СП 468.1325800.2019 «Конструкции из высокопрочного бетона», а также ГОСТ 26633–2015 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые» [14, 15, 4]. Особое внимание уделялось положениям, регламентирующим область применения нормативных расчётных характеристик бетона классов выше В55 и порядок проведения экспериментальных исследований при их использовании [16].
С целью количественной оценки значимости выявленных рисков и определения приоритетности их влияния на организационно-технологические процессы применялся метод анализа иерархий (МАИ, AHP) [17, 18]. Он позволил провести экспертное сравнение рисков по степени их влияния на качество, сроки и надёжность выполнения организационно-технологических процессов, а также оценить возможности снижения последствий посредством управленческих и технологических решений.
Результаты
В ходе исследования были построены две DFD-модели: контекстная диаграмма (рисунок 1) и диаграмма основных процессов (рисунок 2), отражающие макроуровень организационно-технологических процессов при применении высокопрочных бетонов.
Рис. 1. Контекстная диаграмма DFD-модели технологических процессов классификации и систематизации рисков
Рис. 2. Диаграмма основных процессов DFD - модели классификации и систематизации рисков
Контекстная диаграмма демонстрирует общий замысел системы — от входных данных (нормативная и проектная документация, исходно-разрешительные материалы) к целевому результату, которым является разработанная двухуровневая модель классификации и систематизации рисков.
Диаграмма основных процессов показывает детализированные взаимосвязи между этапами анализа нормативной базы, выявлением факторов риска и их оценкой с применением метода анализа иерархий (МАИ).
Такой подход позволил структурировать логику исследования от сбора исходных данных до формализации результатов классификации. Для определения степени влияния факторов риска на устойчивость организационно-технологических процессов был проведён экспертный опрос. В состав экспертной группы вошли 9 специалистов. Анкетирование проводилось по специально разработанной форме, включающей 12 вопросов, касающихся частоты возникновения рисков, их влияния на качество и сроки, а также степени управляемости.
В результате анализа нормативной, научной и практической базы, а также экспертного опроса специалистов были выявлены ключевые риски, влияющие на устойчивость организационно-технологических процессов при применении высокопрочных бетонов.
Каждый риск оценивался экспертами по шкале Саати от 1 – до 9 (в соответствии с методом анализа иерархий — МАИ).
После обработки анкетных данных были построены матричные сравнительные оценки, отражающие относительные приоритеты факторов риска.
Нормированные векторы приоритетов определялись по формуле 1.
, (1)
где
Для проверки согласованности экспертных суждений вычислялся индекс согласованности (CI) и коэффициент согласованности (CR) по формулам 2 и 3.
где — максимальное собственное значение матрицы;
По результатам обработки анкетных данных методом анализа иерархий (МАИ) получены приоритетные веса групп рисков. Наибольшее влияние на устойчивость организационно-технологических процессов оказывают нормативно-правовые и технологические риски (таблица 1), что согласуется с исследованиями в области управления рисками в строительстве [19, 9, 20].
Таблица 1
Результаты экспертного ранжирования рисков по методу анализа иерархий (МАИ)
|
№ |
Группа рисков |
Средний весовой коэффициент (w_i) |
Ранг приоритета |
Комментарий |
|
1 |
Нормативно-правовые (отсутствие регламентов для ВБ > B55, противоречия СП) |
0,26 |
I |
Наибольшее влияние на проектные решения и сроки согласований |
|
2 |
Технологические (приготовление, транспортировка, укладка ВБ) |
0,22 |
II |
Существенное влияние на качество и надёжность конструкций |
|
3 |
Организационно-управленческие (несогласованность участников, логистика) |
0,18 |
III |
Влияют на эффективность взаимодействия и сроки работ |
|
4 |
Производственные (несоответствие оборудования и материалов) |
0,14 |
IV |
Влияние на стабильность процессов на площадке |
|
5 |
Внешние (климатические, экономические, логистические) |
0,11 |
V |
Отражаются на временных и ресурсных рисках |
|
6 |
Кадровые (недостаток квалификации персонала) |
0,09 |
VI |
Увеличивают вероятность технологических ошибок |
Сумма весов = 1,00; коэффициент согласованности CR = 0,08 (< 0,1), что подтверждает достоверность экспертных оценок.
В результате анализа нормативной, научной и практической базы, а также экспертного опроса были выявлены ключевые риски, влияющие на устойчивость организационно-технологических процессов при применении высокопрочных бетонов. Для их систематизации разработана двухуровневая модель классификации (таблица 2), учитывающая современные подходы к управлению рисками в строительстве [10;9].
Таблица 2
Двухуровневая классификация рисков
|
Уровень |
Группы рисков |
Примеры проявлений |
|
Макроуровень |
Нормативно-правовые, организационно-управленческие, внешние |
Отсутствие регламентов по применению ВБ > B55, несоответствие СП, сбои в логистике, погодные факторы |
|
Микроуровень |
Технологические, производственные, кадровые |
Ошибки при приготовлении и укладке ВБ, сбои в оборудовании, нарушения технологии персоналом |
Таким образом, результаты моделирования и иерархического анализа позволили сформировать структурированную систему оценки рисков, которая создаёт основу для разработки методики совершенствования организационно-технологических процессов при применении высокопрочных бетонов.
Результаты исследования подтверждают, что отсутствие системного подхода к классификации рисков при применении ВБ осложняет организацию строительного производства, снижает надёжность и может удлинять сроки реализации проектов. Выделенные в ранжировании факторы рисков показывают, что наиболее уязвимы нормативно-технологические узлы процесса: именно они требуют первоочередного внимания, что соответствует выводам исследований в области управления строительными проектами [11, 9].
Полученные данные о приоритете нормативно-правовых рисков (вес 0,26) согласуются с работами [19, 16], в которых также отмечается значительное влияние нормативной неопределённости на сроки реализации строительных проектов. Высокий вес технологических рисков (0,22) подтверждает выводы исследований [6, 21] о критической важности соблюдения технологических регламентов при работе с высокопрочными бетонами.
Разработанная двухуровневая модель классификации позволяет дифференцированно подходить к управлению рисками на различных уровнях организационной структуры строительного производства, что соответствует современным тенденциям в управлении сложными строительными проектами [11, 6, 13].
Интеграция полученной классификации в модель организации строительства (на макро- и микроуровнях) создаёт методологическую основу для дальнейшей разработки организационно-технологических решений, направленных на снижение влияния риска. Такие решения могут включать адаптацию регламентов, усиление контроля технологических параметров, более чёткое распределение ответственности между участниками проекта [11, 6].
Заключение
Проведённое исследование позволило подтвердить выдвинутую гипотезу и достичь поставленной цели - разработать и апробировать двухуровневую модель классификации и систематизации рисков при организации строительного производства с применением высокопрочных бетонов. Системное применение DFD-моделирования для выявления рисковых зон и метода анализа иерархий для их количественной оценки позволило сформировать научно-обоснованную классификацию, разделённую на макро- и микроуровни.
Полученная модель и ранжирование рисков создают основу для разработки практических методов совершенствования организации строительного производства в условиях технологической чувствительности и высокой неопределённости.
Внедрение результатов исследования в проектную и управленческую практику позволит:
- повысить устойчивость строительных процессов;
- снизить вероятность технологических нарушений;
- улучшить координацию участников проекта;
- сократить сроки и потери при реализации уникальных объектов из высокопрочных бетонов.
1. Annamamedov M., Ataev Sh., Bashimov R. Urban development of megacities: integration of vertical architectural solutions and adaptation of urban infrastructure // Modern Scientific Research and Innovations. – 2025. – No. 11. – P. 1–12. EDN: https://elibrary.ru/UJKCTG
2. Petukhov A. V., Korovkin M. O., Eroshkina N. A. Application of high-strength concrete in high-rise construction // Modern Scientific Research and Innovations. – 2017. – No. 3. (Electronic resource). EDN: https://elibrary.ru/YKRBVB
3. Korovkin M. O., Yanbukova A. R., Eroshkina N. A. Experience and prospects of using high-strength and ultra-high-strength concretes // Modern Scientific Research and Innovations. – 2017. – No. 2. EDN: https://elibrary.ru/YHVLUB
4. SP 63.13330.2018. Concrete and Reinforced Concrete Structures. Updated Edition of SNiP 52-01-2003. – Moscow: Ministry of Construction of Russia, 2018. – 211 p.
5. Sama T., Saradar A., Barandoust J. et al. Multi-Criteria Risk Analysis of Ultra-High Performance Concrete Application in Structures // CivilEng. – 2023. DOI:https://doi.org/10.3390/civileng4030055.
6. Garcia R., Martinez J. Technological risks in advanced concrete applications // Engineering, Construction and Architectural Management. – 2023. – Vol. 30. – No. 2. – P. 789–805. DOI: https://doi.org/10.1108/ECAM-06-2021-0538
7. Kopotilova A. S. Construction features in dense urban development // Young Scientist. – 2017. – No. 49. EDN: https://elibrary.ru/ZWLRJF
8. Antipova A. A. Risk management in the construction of buildings and structures in dense urban conditions // Innovative Science. – 2024. – № 8-1. – Pp. 11–12.
9. Zhao X., Hwang B. G., Phng W. Construction project risk management in Singapore: Resources, effectiveness, impact, and understanding // KSCE Journal of Civil Engineering. – 2014. – Vol. 18. – P. 27–36. DOI:https://doi.org/10.1007/s12205-014-0045-x. EDN: https://elibrary.ru/QODXWC
10. Bovteev S. V., Khureini N. K. R. Classification and parameters of construction project risks // Bulletin of Civil Engineers. – 2021. – No. 6. – P. 79–86. DOIhttps://doi.org/10.23968/1999-5571-2021-18-6-79-86. EDN: https://elibrary.ru/UXGWLA
11. Zakharov D. A. Modern approaches and trends in project management in the construction industry // Progressive Economics. – 2024. – No. 12. – P. 248–256. DOI:https://doi.org/10.54861/27131211_2024_12_248. EDN: https://elibrary.ru/VOQFLL
12. Zagorskaya A. V., Lapidus A. A. Application of expert assessment methods in scientific research: required number of experts // Construction Production. – 2020. – No. 3. – P. 21–34. DOI: https://doi.org/10.54950/26585340_2020_3_21; EDN: https://elibrary.ru/TKKKCO
13. Topchiy D. V. Organizational and technological modeling of construction and installation works in a comprehensive assessment of the efficiency of repurposing industrial facilities: PhD dissertation. – Moscow: NRU MGSU, 2015. – 120 p. EDN: https://elibrary.ru/SMKTDK
14. SP 48.13330.2019 (SNiP 12-01-2004). Construction Management. Updated Edition. – Moscow: Ministry of Construction of Russia, 2019. – 145 p.
15. GOST 26633–2015. Heavy and Fine-Grained Concrete. Specifications. – Moscow: Standartinform, 2019. – 37 p. DOI: https://doi.org/10.14359/51688026
16. SP 468.1325800.2019. High-Strength Concrete Structures. – Moscow: Ministry of Construction of Russia, 2019. – 78 p.
17. Saaty T. L. Decision Making: The Analytic Hierarchy Process / translated to Russian by R. G. Vachnadze. – Moscow: Radio i Svyaz, 1993. – 314 p.
18. Mustafa M. A., Al-Bahar J. F. Project risk assessment using the analytic hierarchy process // IEEE Transactions on Engineering Management. – 1991. – Vol. 38. – No. 1. – P. 46–52. DOI: https://doi.org/10.1109/17.65759
19. Maslov V. A. Quality, safety, and risk management in construction design // Universum: Engineering Sciences. – 2024. – No. 2 (119). – P. 1–10. DOI: https://doi.org/10.32743/UniTech.2024.119.2.16777
20. Meshcheryakova T. S., Onishchenko A. V., D. V. Methods for assessing and managing risks in investment and construction activities // Colloquium Journal. – 2019. – No. 26-2(50). – P. 139–141. EDN: https://elibrary.ru/TIMCZI
21. Smith J., Johnson R. High-performance concrete in tall buildings: mechanical properties and durability // Construction and Building Materials. – 2022. – Vol. 325. – P. 126785. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126785; EDN: https://elibrary.ru/AQSHYY
