Москва, г. Москва и Московская область, Россия
аспирант
Статья посвящена оценке эффективности внедрения технологий информационного моделирования в ремонтно-строительное производство с помощью многокритериального анализа на основании приведенных критериев. При оценке используется метод определения весов критериев и оценок результатов – метод матриц парных сравнений.
капитальный ремонт, ремонтно-строительное производство, технологии информационного моделирования, ТИМ, BIM
Введение
Мировая тенденция развития современных технологий требует внедрения технологий информационного моделирования (далее – ТИМ) во все этапы жизненного цикла здания [1]. Информационное моделирование - это комплекс технологий и процессов, обеспечивающих единую цифровую среду для выполнения совместного проектирования и планирования, которые должны приводить к улучшению результатов на различных этапах жизненного цикла объекта строительства, включая ранние этапы концептуального планирования, дизайн и инжиниринг, закупки и строительство, ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание и извлечение прибыли, а также снос или реализацию под другие нужды [2].
На правительственном уровне задача развития информационных технологий впервые была освещена на заседании Правительства РФ в 2013 году, в протоколе которого по вопросу «О проекте «дорожной карты» по развитию информационных технологий» обозначена важность этой отрасли для экономики.
Совершенствование форм и методов проведения работ по капитальному ремонту зданий осуществляется на основе результатов научных исследований [3,4]. Современные способы производства работ по капитальному ремонту зданий основаны на принципах поточности и научных методах организации труда, разработанных с учетом специфики отдельных видов технологий ремонтно-строительных работ.
Материалы и методы
Внедрение ТИМ в ремонтно-строительном производстве дает возможность улучшения использования ресурсов в результате совершенствования организации труда, производственного процесса и управления. Использование всех мероприятий означает экономное использование материальных и трудовых средств, где условия и характер их реализации определяют основные направления повышение технологичности работ по сравнению с установленным ранее уровнем [5].
Результативность этих мероприятий оценена экспертным способом с использованием метода многокритериального анализа. В качестве критериев оценки с точки зрения наиболее рационального использования времени и снижения трудозатрат при выполнении ремонтно-строительных работ были выбраны следующие критерии:
К1 – универсальность технологии для различных видов объектов капитального ремонта;
К2 – интегрированность в программно-целевые методы управления;
К3 – сокращение продолжительности эксплуатации строительных машин, механизмов, приспособлений и электроинструментов;
К4 – сокращение стоимости работ;
К5 – минимизация трудоемкости технологических процессов.
Многокритериальный анализ проводится на основании приведенных критериев. При оценке используется метод определения весов критериев и оценок результатов – метод матриц парных сравнений. [6,7] Полученные результаты сравниваются по степени их значимости и могут быть графически представлены в виде набора коэффициентов «важности» каждого результата (вектора «важности») [8].
В первую очередь, устанавливается шкала приоритетов относительной важности для каждого мероприятия. В случае сложности и новизны системы, невозможности полной и точной математической формализации процессов и неопределенности в формировании ее существенных признаков предпочтительно использовать метод экспертного опроса [9,10,11]. Принятая комбинация мероприятий генерируется экспертным путем и имеет численное выражение, которое записывается в матрицу парных сравнений, при этом определяются элементы, расположенные над диагональю матрицы. Элементы под диагональю в матрице парных сравнений вычисляются по формуле (1):
После установления шкалы приоритетов относительной важности проводится ранжирование мероприятий при выполнении ремонтно-строительных работ по степени их значимости (таблица 1).
Таблица 1 – Ранжирование мероприятий
|
Мероприятие |
Ранг важности |
|
|
М1 |
Внедрение автоматизированного подсчета объемов работ |
3 |
|
М2 |
Внедрение ТИМ в проектирование |
1 |
|
М3 |
Внедрение автоматизированного подсчета трудозатрат |
2 |
|
М4 |
Внедрение автоматизированного подбора квалификационного состава звеньев |
4 |
|
М5 |
Внедрение цифровых технологий для проведения строительного контроля |
6 |
|
М6 |
Внедрение автоматизированного подсчета оптимального состава и количества машин и оборудования |
5 |
Определим значения показателя важности каждого мероприятий по фор-муле (2):
IRn =2(n−k+1)/n(n+1)*100, (2)
где k – ранг важности мероприятия; n – общее количество мероприятий.
Создаем матрицу парных сравнений для рассматриваемых мероприятий согласно выражению по формуле (3) (таблица 2):
Таблица 2 – Матрица парных сравнений мероприятий при выполнении ремонтно-строительных работ
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 =0,67 |
ϒ1,3 = 0,8 |
ϒ1,4 = 1,33 |
ϒ1,5 = 4 |
ϒ1,6 = 2 |
|
ϒ2,1 = 1,5 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 1,2 |
ϒ2,4 = 2 |
ϒ2,5 = 6,01 |
ϒ2,6 = 3 |
|
ϒ3,1 = 1,25 |
ϒ3,2 = 0,83 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 1,67 |
ϒ3,5 = 5 |
ϒ3,6 = 2,5 |
|
ϒ4,1 = 0,75 |
ϒ4,2 = 0,5 |
ϒ4,3 = 0,6 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 3 |
ϒ4,6 = 1,5 |
|
ϒ5,1 = 0,25 |
ϒ5,2 = 0,17 |
ϒ5,3 = 0,2 |
ϒ5,4 = 0,33 |
ϒ5,5 = 1 |
ϒ5,6 = 0,5 |
|
ϒ6,1 = 0,5 |
ϒ6,2 = 0,33 |
ϒ6,3 = 0,4 |
ϒ6,4 = 0,67 |
ϒ6,5 = 2 |
ϒ6,6 = 1 |
Определим векторы приоритетов. Для этого сначала умножим n = 6 элементов каждой строки и извлечем корень n-ой (6-ой) степени по формуле (4):
Vi = (ϒ1,1 × ϒ1,2 × ϒ1,3 × ϒ1,4 × ϒ1,5 × ϒ1,6)1/6 (4)
VR1 = (1 × 0,67 × 0,8 × 1,33 × 4 × 2)1/6 = 1,336;
VR2 = (1,5 × 1 × 1,2 × 2 × 6,01 × 3)1/6 = 2,006;
VR3 = (1,25× 0,83 × 1 × 1,67 × 5 × 2,5)1/6 = 1,669;
VR4 = (0,75 × 0,5 × 0,6 × 1 × 3× 1,5)1/6 = 1,002;
VR5 = (0,25 × 0,17× 0,2 × 0,33 × 1 × 0,5)1/6 = 0,334;
VR6 = (0,5 × 0,33 × 0,4 × 0,67 × 2 × 1)1/6 = 0,668.
Затем нормализуем полученные числа по формуле (5):
Ранжирование критериев для каждого мероприятий и определение значений показателей важности каждого из рассматриваемых критериев определяется по формуле (2) (таблица 3).
Таблица 3 – Ранжирование критериев для оценки мероприятий при выполнении ремонтно-строительных работ
|
Критерии |
Показатели важности критерия по мероприятиям (Заданные ранги) |
|||||
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
R6 |
|
|
К1 |
33,33 (1) |
33,33 (1) |
33,33 (1) |
33,33 (1) |
33,33 (1) |
26,67 (2) |
|
К2 |
13,33 (4) |
20 (3) |
13,33 (4) |
20 (3) |
26,67 (2) |
20 (3) |
|
К3 |
6,67 (5) |
26,67 (2) |
26,67 (2) |
26,67 (2) |
6,67 (5) |
33,33 (1) |
|
К4 |
20 (3) |
6,67 (5) |
20 (3) |
6,67 (5) |
20 (3) |
6,67 (5) |
|
К5 |
26,67 (2) |
13,33 (4) |
6,67 (5) |
13,33 (4) |
13,33 (4) |
13,33 (4) |
Далее выполним комплексное построение матриц парных сравнений для всех критериев, используя формулу (3) для всех 6 мероприятий с определением векторов приоритетов (таблица 4). Затем нормализуем полученные значения согласно формулам (4) и (5).
Таблица 4 – Комплексное построение матриц парных сравнений и векторы приоритетов с нормализацией значений
|
Матрицы парных сравнений |
Векторы приориритетов |
Нормализация значений |
||||||
|
Мероприятие 1 (М1) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 = 2,5 |
ϒ1,3 = 5 |
ϒ1,4 = 1,67 |
ϒ1,5 = 1,25 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ2,1 = 0,4 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 2 |
ϒ2,4 = 0,67 |
ϒ2,5 = 0,5 |
0,77 |
0,13 |
||
|
ϒ3,1 = 0,2 |
ϒ3,2 = 0,5 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 0,33 |
ϒ3,5 = 0,25 |
0,38 |
0,07 |
||
|
ϒ4,1 = 0,6 |
ϒ4,2 = 1,5 |
ϒ4,3 = 3 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 0,75 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ5,1 = 0,8 |
ϒ5,2 = 2 |
ϒ5,3 = 4 |
ϒ5,4 = 1,33 |
ϒ5,5 = 1 |
1,54 |
0,27 |
||
|
Мероприятие 2 (М2) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 =1,67 |
ϒ1,3 = 1,25 |
ϒ1,4 = 5 |
ϒ1,5 = 2,5 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ2,1 = 0,6 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 0,75 |
ϒ2,4 = 3 |
ϒ2,5 = 1,5 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ3,1 = 0,8 |
ϒ3,2 =1,33 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 4 |
ϒ3,5 = 2 |
1,54 |
0,27 |
||
|
ϒ4,1 = 0,2 |
ϒ4,2 =0,33 |
ϒ4,3 = 0,25 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 0,5 |
0,38 |
0,07 |
||
|
ϒ5,1 = 0,4 |
ϒ5,2 =0,67 |
ϒ5,3= 0,5 |
ϒ5,4 = 2 |
ϒ5,5 = 1 |
0,77 |
0,13 |
||
|
Мероприятие 3(М3) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 = 2,5 |
ϒ1,3 =1,25 |
ϒ1,4 = 1,67 |
ϒ1,5 = 5 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ2,1 =0,4 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 =0,5 |
ϒ2,4 = 0,67 |
ϒ2,5 = 2 |
0,77 |
0,13 |
||
|
ϒ3,1 =0,8 |
ϒ3,2 = 2 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 1,33 |
ϒ3,5 = 4 |
1,54 |
0,27 |
||
|
ϒ4,1 =0,6 |
ϒ4,2 = 1,5 |
ϒ4,3 =0,75 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 3 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ5,1 = 0,2 |
ϒ5,2 = 0,5 |
ϒ5,3 =0,25 |
ϒ5,4 = 0,33 |
ϒ5,5 = 1 |
0,38 |
0,07 |
||
|
Мероприятие 4(М4) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 = 1,67 |
ϒ1,3 = 1,25 |
ϒ1,4 = 5 |
ϒ1,5 = 2,5 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ2,1 = 0,6 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 0,75 |
ϒ2,4 = 3 |
ϒ2,5 = 1,5 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ3,1 = 0,8 |
ϒ3,2 = 1,33 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 4 |
ϒ3,5 = 2 |
1,54 |
0,27 |
||
|
ϒ4,1 = 0,2 |
ϒ4,2 = 0,33 |
ϒ4,3 = 0,25 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 0,5 |
0,38 |
0,07 |
||
|
ϒ5,1 = 0,4 |
ϒ5,2 = 0,67 |
ϒ5,3 = 0,5 |
ϒ5,4 = 2 |
ϒ5,5 = 1 |
0,77 |
0,13 |
||
|
Мероприятие 5(М5) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 =1,33 |
ϒ1,3 = 0,8 |
ϒ1,4 = 4 |
ϒ1,5 = 2 |
1,54 |
0,27 |
||
|
ϒ2,1 =0,75 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 0,6 |
ϒ2,4 = 3 |
ϒ2,5 = 1,5 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ3,1 =1,25 |
ϒ3,2 =1,67 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 = 5 |
ϒ3,5 = 2,5 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ4,1 =0,25 |
ϒ4,2 =0,33 |
ϒ4,3 = 0,2 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 0,5 |
0,38 |
0,07 |
||
|
ϒ5,1 = 0,5 |
ϒ5,2 =0,67 |
ϒ5,3 = 0,4 |
ϒ5,4 = 2 |
ϒ5,5 = 1 |
0,77 |
0,13 |
||
|
Мероприятие 6(М6) |
||||||||
|
ϒ1,1 = 1 |
ϒ1,2 =1,33 |
ϒ1,3 = 0,8 |
ϒ1,4=4 |
ϒ1,5 = 2 |
1,54 |
0,27 |
||
|
ϒ2,1 = 0,75 |
ϒ2,2 = 1 |
ϒ2,3 = 0,6 |
ϒ2,4 =3 |
ϒ2,5 = 1,5 |
1,15 |
0,2 |
||
|
ϒ3,1 = 1,25 |
ϒ3,2 =1,67 |
ϒ3,3 = 1 |
ϒ3,4 =5 |
ϒ3,5 = 2,5 |
1,92 |
0,33 |
||
|
ϒ4,1 = 0,25 |
ϒ4,2 =0,33 |
ϒ4,3 = 0,2 |
ϒ4,4 = 1 |
ϒ4,5 = 0,5 |
0,38 |
0,07 |
||
|
ϒ5,1 = 0,5 |
ϒ5,2 = 0,67 |
ϒ5,3 = 0,4 |
ϒ5,4 =2 |
ϒ5,5 = 1 |
0,77 |
0,13 |
||
|
|
||||||||
При комплексном построении матриц парных сравнений полученные данные использованы для определения важности критериев по заданным мероприятиям при выполнении ремонтно-строительных работ. В качестве исходных данных применены векторы приоритетов с учетом их нормализации и ранжированные критерии, соответствующие данным мероприятиям (таблица 5).
Таблица 5 – Исходные данные для оценки значимости критериев по заданным мероприятиям при выполнении ремонтно-строительных работ
|
Значимость мероприятий |
Значимость оценочных критериев |
|||||
|
К1 |
К2 |
К3 |
К4 |
К5 |
||
|
М1 |
n1 =0,19 |
n 1R1 = 0,33 |
n 2R1 = 0,13 |
n 3R1 = 0,07 |
n 4R1 = 0,2 |
n 5R1 = 0,27 |
|
М2 |
n 2 =0,286 |
n 1R2 = 0,33 |
n 2R2 = 0,2 |
n 3R2 = 0,27 |
n 4R2 = 0,07 |
n 5R2 = 0,13 |
|
М3 |
n 3 =0,238 |
n 1R3 = 0,33 |
n 2R3 = 0,13 |
n 3R3 = 0,27 |
n 4R3 = 0,2 |
n 5R3= 0,07 |
|
М4 |
n 4 = 0,143 |
n 1R4 = 0,33 |
n 2R4 = 0,2 |
n 3R4 = 0,27 |
n 4R4 = 0,07 |
n 5R4 = 0,13 |
|
М5 |
n 5 = 0,048 |
n 1R5 = 0,33 |
n 2R5 = 0,27 |
n 3R5 = 0,07 |
n 4R5 = 0,2 |
n 5R5 = 0,13 |
|
М6 |
n 6 = 0,095 |
n 1R6 = 0,27 |
n 2R6 = 0,2 |
n 3R6 = 0,33 |
n 4R6 = 0,07 |
n 5R6 = 0,13 |
Рис. 1. Показатели важности оценочных критериев для мероприятий при выполнении ремонтно-строительных работ
Оценка значимости критериев для мероприятий проводится по всем критериям:
Критерий К1: 0,19 х 0,33 + 0,286 х 0,33 + 0,238 х 0,33 + 0,143 х 0,33 + 0,048 х 0,33+ 0,095 х 0,27 = 0,324;
Критерий К2: 0,19 х 0,13 + 0,286 х 0,2 + 0,238 х 0,13 + 0,143 х 0,2 + 0,048 х 0,27+ 0,095 х 0,2 = 0,173;
Критерий К3: 0,19 х 0,07 + 0,286 х 0,27 + 0,238 х 0,27 + 0,143 х 0,27 + 0,048 х 0,07+ 0,095 х 0,33 = 0,228;
Критерий К4: 0,19 х 0,2 + 0,286 х 0,07 + 0,238 х 0,2 + 0,143 х 0,07+ 0,048 х 0,2+ 0,095 х 0,07 = 0,132;
Критерий К5: 0,19 х 0,27 + 0,286 х 0,13 + 0,238 х 0,07 + 0,143 х 0,13 + 0,048 х 0,13+ 0,095 х 0,13 = 0,142.
Заключение
По результатам проведенных численных исследований следует, что для мероприятий критерий К1 - универсальность технологии для различных видов объектов капитального ремонта является наиболее значимым (рис.1).
Внедрение ТИМ в проектирование и организационно-технологическое моделирование являются основными мероприятиями по степени значимости при выполнении ремонтно-строительных работ, так как за счет применения данных цифровых технологий снижается количество ошибок и упущений при проектировании, сокращаются сроки организационного моделирования рабочих процессов.
ТИМ позволяют одновременно и удаленно соединить проектные, производственные, управленческие и финансовые процессы. В результате мы получаем модели полного жизненного цикла. Применение этих технологий существенно экономит средства и время в процессе проектирования, строительства и эксплуатации зданий.
1. Король М. Г. BIM-эволюция в России / М.Г. Король // Отраслевой журнал «Строительство». - 2016. - № 7-8. - С. 50-52.
2. Король М. Г. Внедрение BIM в РФ на уровне отрасли: технологические, психологические, социальные и даже политические аспекты появления новых сводов правил / М.Г. Король // Isicad. Ваше окно в мир САПР. - 2017. - № 151 URL:http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=19037(дата обращения 18.09.2018).
3. Мищенко В.Я., Колодяжный С.А., Горбанева Е.П., Овчинникова Е.В. Применение алгоритмов поиска кратчайшего пути в ориентированном графе при планировании капитального ремонта жилищного фонда // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2018 году : сб. науч. тр. РААСН. М., 2019. С. 326-338.
4. Король О.А. Концептуальные основы формирования нормативной базы капитального ремонта общего имущества многоквартирных жилых домов. БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 11 (1011). С. 20-21.
5. Король Е.А., Котова Л.О. Инновационные технологии капитального ремонта многоквартирных жилых домов. // Строительство - формирование среды жизнедеятельности : XXI Международная научная конференция : сб. мат. сем. «Молодежные инновации». 2018. С. 341-344
6. Король О.А., Старостин А.Р. Сравнительный анализ технических параметров лифтового оборудования при замене на стадиях текущего и капитального ремонта объектов недвижимости // Недвижимость: экономика, управление. 2018. № 2.
7. Король О.А., Кузнецов Г.С. Многокритериальный анализ мероприятий при проведении капитального ремонта многоквартирных жилых домов // Недвижимость: экономика, управление. 2017. № 1.
8. Король О.А. Основные подходы и принципы формирования методики оценки эффективности энергосберегающих мероприятий в строительном производстве. Научное обозрение. 2015. № 12. С. 393-396.
9. Korol Е.А., Petrosyan R.S. 2020 Methodological approaches to the formation of the organizational and technological mechanism for improving the manufacturability of work during the overhaul of buildings IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 753 032057 DOIhttps://doi.org/10.1088/1757-899X/753/3/032057.
10. Matreninskiy S., Mischenko V., Chertov V. Formation of classes of urban environment areas for their renovation // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 01014. DOI:https://doi.org/10.1051/matecconf/201819301014.
11. Korol O., Dudina A. Engineering and Technical support of territories for implementation of renovation projects of the housing stock. E3S Web of Conferences. 2019; 97:06027. DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199706027.
