Moscow, Russian Federation
Russian Federation
In the context of the ongoing digitalization of the Russian economy as a whole and the construction industry in particular, solutions aimed at increasing the efficiency of construction organizations that carry out their functions at various stages of the construction project lifecycle remain in demand. Recognizing that the primary task of any organizations or enterprise in the construction industry, including project organizations, is the efficient using of all types of resources, the set objective can be achieved by reducing the organization’s overheads while at the same time increasing the efficiency of decisions aimed at managing core production processes. It is important to view the entire production process as a unified system with the ability to evaluate its performance indicators and forecast changes in these indicators when production process parameters will be changed.One potential modeling approach for the development of design and estimate documentation processes may involve conceiving it as a queuing system. From the authors’ perspective, in terms of queuing theory the activities of a project team under the guidance of the Chief project engineer (CPE) can be represented as a multi-phase open queuing network. The article provides computation formulas for the determining several key performances indicators of queuing system operation, which can be used to evaluate the performances of both individual performers of parts of the design and estimate documentation as well as the entire project team. Furthermore, this approach offers the possibility of calculating the effectiveness of changing these indicators with minimal expenses for the organization.
construction, stage design, queuing theory, channel, phase, input flow, analytical model, design and estimate documentation
Введение
Строительство является неотъемлемой частью общественного развития, формируя окружающую нас инфраструктуру. При этом влияние это может быть различным по интенсивности и по результатам на различных этапах жизненного цикла объекта строительств (ЖЦОС), что нашло своё отражение в научных исследованиях, рассматривающих эти этапы.
Активно рассматриваются исследования в области управления рисками на разных этапах жизненного цикла строительного объекта [1, 2]. Отдельную группу составляют работы, отражающие исследования в области финансового планирования отдельных этапов строительства [3, 4].
Пожалуй, самой многочисленнойчастью работ, как отечественных, так и зарубежных, являются публикации, посвященные вопросам информационного моделирования на предпроектном и проектном этапах жизненного цикла строительного объекта [5-6].
Но вопросы автоматизации деятельности аппарата управления строительных компаний на любом из этапов ЖЦОС практически не затрагивались и остаются малоизученными. Число публикаций, посвященных этой тематике, остается незначительным[7]. Это утверждение справедливо и в отношении этапа проектирования. Именно этому вопросуи будет посвящена настоящая статья.
Концептуальная модель процесса выпуска проектно-сметной документации
Процесс подготовки проектно-сметной документации в каждой отдельно взятой проектной организации организован по-разному. На это влияет ряд характеристик, часть из которых представлена в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики, оказывающие влияние на организацию процесса разработки и выпуска проектно-сметной документации
|
№ п/п |
Характеристика |
Комментарий |
|
1. |
Степень автономности проектной организации |
- самостоятельная компания/организация; - организация в составе строительной корпорации; - подразделение уровня управления/отдела в рамках крупной строительной компании; |
|
2. |
Система договоров на выполнение работ |
- подрядный договор; - участие в тендерных торгах; |
|
3. |
Уровень специализации |
- разработка только основных (архитектурный и конструктивный) разделов проекта; - разработка основных разделов проекта и инженерного раздела - разработка дополнительных разделов |
|
4. |
Организационная структура управления |
- матричная структура; - управления по проектам; |
Например, самостоятельная компания вынуждена постоянно заботиться о наличие заказов, проводить рекламные мероприятия и маркетинг потенциальных заказчиков. Проектное подразделение крупной строительной компании, как правило, ничего из перечисленного выше не делает, так как основным, а порой – единственным, заказчиком для него выступают строительные подразделения единой компании. Со степенью самостоятельности тесно связана еще одна характеристика - организационная структура управления. Небольшие проектные организации, живущие от заказа до заказа, не могут себе позволить наличие постоянных структурных подразделений, объединяющих архитекторов или конструкторов. Весьма часто исполнителей набираются на рынке труда для реализации конкретного проекта, по завершении которого их увольняют. Крупные проектные организации, имеющие сформировавшиеся команды высококлассных специалистов, даже в периоды между заказами сохраняют штат отделов/мастерских.
Независимо от конкретного сочетания указанных в таблице 1 характеристик в той или иной проектной организации в рамках процесса проектирования особую роль играет главный инженер проекта (ГИП). Будучи ключевой фигурой в команде проекта, он составляет график выполнения работ по проекту, определяет потребность в типах специалистов и их количестве, координирует выполнение технических задач, контролирует выполнение принятых решений и, при необходимости, вносит в них корректировки [8].
Для выполнения столь обширного круга задач ГИП должен быть весьма квалифицированным специалистом, обладающим значительным опытом в области принятия решений в части управления процессом проектирования.
Число таких специалистов, к сожалению, отстает от потребностей российских проектных организаций в них. Следовательно, нужно, с одной стороны, увеличивать число компетентных ГИПов, а с другой – обеспечить ГИПа современными информационными технологиями, сокращающими временные и финансовые затраты при решении указанных выше задач.
Соответственно, одной из важнейших задач организации строительства являетсяулучшение использования трудовых ресурсов, которое достигаетсянепрерывностью, пропорциональностью, ритмичностью взаимосвязанных данных производственных процессов. Хотя строительство меньше, чем промышленность, приспособлено к конвейерному и поточномупроизводству, существуют методы, позволяющие компенсироватьотсутствие серийности и достичь высокой производительности труда в строительстве.
Основными проблемами организации строительства являются:
- повышение договорной дисциплины, оптимизация загрузки строительных организаций, специализация организаций и предприятий;
- сокращение простоев рабочих и непроизводительных затрат ручного труда, сокращение простоев машин и механизмов и повышение эффективности их использования;
- повышение квалификации рабочих и сокращение текучести кадров.
Подготовка и принятие решений включают распределение обязанностей между исполнителями, доведение указаний до исполнителей. При проверке выполнения необходимо регулярно получать и обрабатывать информацию о реальном положении дел, сравнивать с заданием и выявлять причины возможных отставаний. Среди причин выявляют субъективные и объективные факторы, определяют меры воздействия на них. Подводят итоги и делают выводы, которые могут быть положены в основу планирования на очередном цикле управления.
Разработка аналитической модели задачи формирования команды проекта
В данной статье мы рассматриваем аналитический метод теории системмассового обслуживания(СМО) с целью оценки и оптимизации скорости работы отдела главного инженера проекта (ГИП) в генподрядной организации, а также систему показателей качества функционирования отдела как разомкнутой системы массового обслуживания с ожиданием.
Теория массового обслуживания — раздел прикладной математики, которая анализирует деятельность в системах обслуживания, производства и во всех отраслях, в которых однородные события повторяются несколько раз. Под СМО понимается некий объект (им может быть отдел, организация и др.), деятельность которого связана с частым исполнением каких-то однотипных задач и операций [9].
Целью ТМО — выработка рекомендаций по рациональному построению систем массового обслуживания, организации их работы и регулированию потока заявок для обеспечения высокой эффективности функционирования. Задачей является нахождение оптимального варианта, при котором будет определен минимум суммарных затрат от ожидания обслуживания, потерь времени и ресурсов на обслуживание и т.д.
В СМО включают: очередь, входящий поток требований, обслуживающие устройства (каналы обслуживания), выходящий поток требований (рис. 1).
Рис. 1. Элементы системы массового обслуживания
Заявка (требование) — отдельный запрос на выполнение какого-либопроекта.
Входящий поток — это заявки, которые поступают от источников (заказчиков) в систему обслуживания.
Очередь — все заявки, которые ожидают обслуживания.
Каналобслуживания— это обслуживание, состоящее из последовательности фаз обслуживания.
Фаза — последовательность операций, которая выполняется на отдельном обслуживающем аппарате. Мощность фазы – суммарная производительность членов команды, реализующих раздел (одну из работ раздела); определяется численностью исполнителей работ фазы и производительность каждого из них. Стоимость фазы – суммарная величина затрат на оплату труда исполнителей работ фазы; определяется путем сложения затрат на оплату труда исполнителей работ фазы.
Выходящий поток — это поток заявок, который покидает систему после обслуживания.
Процесс поступления проекта в генподрядную организацию включает несколько этапов: первоначальный этап включает в себя предварительную оценку проекта. Генподрядная организация проводит анализ технической документации, сметы затрат, графика работ и других параметров. Это позволяет определить сложность проекта, ресурсы, необходимые для его выполнения, и возможные трудности.Если проект соответствует интересам и возможностям генподрядной организации, она подает заявку на участие в тендере. Заявка включает в себя информацию о компании, предложение по выполнению работ, смету и другие необходимые документы.Далее генподрядная организация и заказчик подписывают контракт. В этом документе фиксируются условия выполнения работ, сроки, стоимость, а также другие важные параметры проекта. Соответственно проекты, которые будет реализовывать проектная группа, носят случайный характер.
Получим простейший поток, для которого частота поступления требований в систему подчиняется закону Пуассона,где вероятность поступления за время t ровно kтребований задается по формуле 1.
$P_k(t)=\frac{(λt)^k}{k!} \times e^{-λt}$ (1)
Простейший поток имеет три свойства: отсутствие последействия, ординарность и стационарность.
Отсутствие последействия означает, что число заявок, которые поступают в систему до определенного момента t, не определяет количество заявок, которые поступят в систему за промежуток времени от t до t +
Ординарность потока подразумевает в практике неодновременное поступление заявок (вероятность такого события мала по отношению к этому промежутку времени, когда последний близок к нулю).
Для стационарного потока рассматривается не меняющееся во времени математическое ожидание числа заявок, которые поступают в систему в единицу времени. Таким образом, вероятность поступления в систему определенного количества заявок в течение заданного промежутка времени t зависит от его величины и не зависит от начала его отсчета на оси времени.
Это свойство показывает неизменность вероятностного режима потока по времени. Следовательно, число заявок, которые входят в систему в равные промежутки времени, в среднем постоянно.
Отсутствие последействия определяется обоюдной самостоятельностью поступления количества всех заявок на обработку в разных промежутках времени. Это показывает то, что число требований, которые входят в этот отрезок времени не зависят от количества заявок, которые были обслужены раньше. На практике, как правило, вышесказанные условия не всегда выполняются. Частота появления заявок в системе описывается законом распределения Пуассона.
Рассмотрим аналитическую модель самых распространенных систем, в которых все обслуживающие каналы заняты,и заявки обслуживаются по мере освобождения каналов. Общая постановка задачи состоит в составлении системы из n обслуживающих многофазныхканалов, каждый изкоторых одновременно обслуживает только одно требование. Подобные модели строятся достаточно часто и имеют общие правила построения [9, 10].
Спроецируем всё описанное выше на ГИПа и его рабочую группу, представив группу проектировщиков как одноканальную систему обслуживания заявок, где заявка является договором на разработку проектно-сметной документации. Участники рабочей группы, способные разрабатывать разделы проекта, будут являться взаимосвязанными фазамиобслуживания. Очередь проектов формируется в ожидании освобождения канала.
Время обслуживания каждого требования
Рис. 2. Логнормальный закон распределения
Этот метод ТМО позволяет выявить связь между условиями работы отдела главного инженера и характеристиками — показателями эффективности СМО, которые описывают с разных точек зрения возможность сотрудников отделасправляться с количеством проектов, а именно определять
- среднее число проектов, обслуживаемых специалистом в единицу времени;
- среднее число занятых обслуживанием специалистов;
- средняя длина очереди и среднее время ожидания каждым проектом начала обслуживания;
- среднее время выполнение проекта.
Выводы
На уровне руководителей строительных организацийцикл управления строительством объекта может составлять месяцы и даже годы. Планирование ведется строго по графику, указания выдаются, как правило, в письменном виде. Их готовит непосредственно отдел главного инженера проекта, у которого скапливается целый ряд поручений, требующих своевременного выполнения. Завершение каждого проекта в срок позволитсэкономить ресурсы: трудовые, материальные и финансовые. Задержки же могут привести к дополнительным расходам и перераспределению бюджета.Поэтому для выполнения каждого раздела проекта отводится определенный срок, который включает в себя подготовку и согласование решения. Информация о состоянии дел собирается не постоянно, а периодически.Поэтому предложенная авторами модель поможет в более детальном анализе сроков, что позволит лучше спланировать последующие этапы работ и проекты, которые в свою очередь создадут основу для эффективного управления ресурсами и временем.
1. A. A. Lapidus and A. N. Makarov Risk-based approach for the organization of construction supervision of the developer AIP Conference Proceedings 2559, 060003 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0099138
2. Vereshchagin Vladimir V., Shemyakina Tatyana Yu. Risk Management in the Context of Information Modeling Technologies for Construction Objects: Features and Opportunities // Issues of Risk Analysis. Vol. 17. 2020. No. 3. P. 56-65, https://doi.org/10.32686/1812-5220-2020-17-3-56-65
3. Yang Zou, ArtoKiviniemi, Stephen W. Jones. BIM-based Risk Management: Challenges and Opportunities. 32nd CIB W78 Conference 2015, 27th-29th October 2015, At Eindhoven, The Netherlands. 847-855 pp. URL:https://www.researchgate.net/publication/283046147
4. N. Verstina, E. Akimova, T. Kisel, V. Lukinov Financial Planning at Small Construction Enterprises at the Formation Stage International Journal of Economics and Financial Issues 5(3):217-223
5. Ginzburg A. V. Building life cycle information modelling. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo [Industrial and Civil Engineering], 2016, no 9, pp. 61-65.
6. Puchenkov I.S., Evtushenko S.I. Creating an information model of a building in a shared data environment [Sozdanie informacionnoj modeli zdaniya v srede obstchich dannych] // Construction and architecture. - 2021. - Vol/ 9, Issue 1 (30). - p. 46-50. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-1-46-50 (In Russian).
7. N. Ivanov , D Ivanov The importance of automating the “Construction” phase of the construction project life cycle // (2023) E3S Web of Conferences. 389, 06032, https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338906032
8. Kvalifikacionnyj spravochnik dolzhnostej rukovoditelej, specialistov i drugih sluzhashchih" (utv. Postanovleniem Mintruda Rossii ot 21.08.1998 N 37) (red. ot 27.03.2018)[Electronicresource] - 2021 - URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_58804/d18f63c0a5232bbe7696d7d381142f75187b32d9/ (date of application - 28.11.2023).
9. Ivanov N.A., Almazova T.O. Adaptation of queuing systems theory to solve practical problems of manufacturing company management [Adaptaciya teorii system massovogo obsluzhivaniya k resheniyu prakticheskih zadach upravleniya proizvodstvennym predpriyatiem] // Scientific Review [Nauchnoe obozrenie]. - 2015. - № 23. - pp. 290-294. (In Russian)
10. Ivanov N.A., Almazova T.O. Application of the theory of queuing systems to solving practical issues of construction industry [Primenenie teorii system massovogo obsluzhivaniya k resheniyu prakticheskih zadach stroitel'noj industrii] // Scientific Review [Nauchnoe obozrenie]. - 2016. - № 7. - pp. 217-221 (In Russian).
