Надежность зданий и сооружений непрерывно формируется на всех этапах их существования. На стадии проектирования определяются нагрузки и воздействия, осуществляется выбор материалов и разрабатывается конструктивное решение, учитывающее основные факторы условий эксплуатации объекта.
Тем самым формируется первоначальный уровень долговечности и безотказности здания и его элементов. Принятые в конструктивном решении соединения отдельных элементов формируют ремонтопригодность конструкций и инженерного оборудования. Кроме того, при проектировании закладывается определенный запас в основные параметры объекта (прочность, деформативность и т.п.), который называется начальным резервированием (рис. 1).
При возведении зданий и сооружений качество монтажных работ, соответствие применяемых материалов проекту и правильное выполнение технологических процессов вносят определенную корректировку в свойства безотказности и долговечности элементов объекта. Выполнение ремонтных работ, замена изношенных элементов в определенной мере восстанавливает уровень безотказности конструкций и оборудования. Использование при ремонтах новых технологий и материалов, предупреждающих износ, повышает долговечность конструкций и оборудования, и наоборот, нарушение правил эксплуатации, несвоевременное проведение предупредительных ремонтов приводят к уменьшению расчетного уровня долговечности.
СТРОИТЕЛЬСТВО КАРКАСНОГО ДОМА монтаж обвязки свайного винтового фундамента для повышения надежности.
Применение при плановых ремонтах новых конструктивных решений может повысить уровень ремонтопригодности объекта. Оперативное устранение возникающих в процессе эксплуатации дефектов не позволяет им перерасти в отказ, и тем самым обеспечивается требуемый уровень надежности зданий и сооружений.
При проектировании (см. рис. 1, кривая 2) можно за счет удорожания объекта достичь высокого уровня начальной безотказности (ввести начальное резервирование) таким образом, чтобы с учетом снижения во времени безотказность достигла минимально допустимого уровня к концу расчетного срока эксплуатации. Можно предположить объект и без начального резервирования, что экономичнее первого варианта, и предусмотреть такую последовательность капитальных ремонтов (кривая 1), которая бы обеспечивала уровень безотказности не ниже требуемого на всем этапе эксплуатации. Такой подход потребует больших по сравнению с первым вариантом эксплуатационных затрат.
Таким образом, обеспечение требуемого уровня надежности зданий и сооружений в процессе их существования может выполняться техническими и организационными методами и должен обосновываться комплексными оценками: социальными, техническими, экономическими, экологическими и др.
При любых, даже самых совершенных технических решениях, вероятность отказа конструкций и оборудования всегда остается. Предотвратить отказы или сделать их последствия минимальными, призваны организационные методы обеспечения надежности. Организационным обеспечением надежности зданий и сооружений занимаются эксплуатационные службы, выполняющие две основные задачи:
Усиление старых кирпичных стен здания методом торкретирования. УГМК.
- * выявление первых признаков возникновения отказа конструкций или оборудования и предотвращение его дальнейшего развития;
- * снижение предупредительными мероприятиями (плановые ремонты, техническое обслуживание и т.п.) вероятности возникновения отказов.
Вероятность безотказной работы является функцией времени. Чем дольше объект находится в эксплуатации, тем больше вероятность того, что произойдет отказ в его работе. Заблаговременное проведение планово-предупредительных замен конструкций или их элементов до момента возникновения отказа повышает вероятность безотказной работы, но влечет за собой увеличение эксплуатационных затрат. Найти приемлемое соотношение между требуемым уровнем надежности объекта и материальными затратами, связанными с ее обеспечением, можно посредством разработкиоптимальной стратегии выполнения ремонтов.
Критериями оптимальной стратегии выполнения ремонтов служат частота возникновения отказов и экономический показатель. Суммарные материальные затраты, связанные с возникновением и существованием отказа, с мероприятиями по его предупреждению и ликвидации, отнесенные к единице времени, называются интенсивностью эксплуатационных затрат.
Для каждой конструкции существует некоторый предельный уровень частоты отказов Iдоп, который должны обеспечить эксплуатационные службы. Обеспечить допустимый уровень частоты отказов можно за счет изменения периода проведения плановых замен конструкции или ее элементов.
Ожидаемая частота отказов при периодических плановых заменах конструкции рассчитывается поформуле:
где ^ Тпл — назначаемая периодичность проведения плановых замен конструкции (или ее элементов);
Тср — средний срок службы конструкции.
Задача обеспечения требуемого уровня частоты отказов сводится к выполнению неравенства:
Отсюда определяется периодичность проведения плановым замен конструкции:
Любой межремонтный период, удовлетворяющий приведенному неравенству, является приемлемым с точки зрения обеспечения надежности конструкции, Далее решается экономическая задача: из всех возможных межремонтных периодов, удовлетворяющих условию обеспечения надежности конструкции, выбрать тот, при котором интенсивность эксплуатационных затрат наименьшая. Для решения этой задачи строится график зависимости интенсивности эксплуатационных затрат от межремонтного периода конструкции, по которому определяется наименьшее значение функции. Это значение ординаты и будет соответствовать оптимальному межремонтному периоду.
Источник: vuzlit.com
Пути повышения организационно технологической надежности строительных систем.
Задача обес-я надежности стр-го про-ва и потока состоит в том, чтобы решить проблему организационно-технологической надежности (ОТН) стр-го пр-ва, под которой понимают способность организационных, технологических и экономических решений сохранять в заданных пределах свои запроектированные качества в условиях воздействия возмущающих факторов, присущих строительству как весьма сложной вероятной системе.
Повышение ОТН возведения объектов может достигаться двумя различными путями:
1.снижение величины факторов, нарушающих надежность функционирования строительных систем, что не всегда возможно;
1. разработкой систем, надежно функционирующих в условиях воздействия этих факторов(чаще используется)
Повышение надежности строительной системы означает достижение такого положения, при котором безотказная работа системы могла бы выступать как неизбежность (закономерность).
Надежность системы можно повысить, используя так называемый принцип избыточности. Можно выделить несколько видов избыточности:
-структурная избыточность направлена на повышение надежности системы за счет замены вышедшего из строя элемента равнозначным запасным (холодное резервирование) или за счет неполной загрузки работающих элементов (теплое резервирование.
-информационная избыточность направлена на обеспечение полной и достоверной информацией о функционировании системы;
-игровая или тактическая избыточность, принимающая вид перестроек структуры системы в зависимости от сложившейся ситуации;
-временная избыточность обеспечивает дополнительное время на принятие рационального решения или выполнения непредвиденного объема работ.
С увеличением надежности срок строительства убывает, а экономический эффект от ввода объекта в эксплуатацию в более ранние сроки увеличивается, происходит это до определенного предела, после которого дальнейшее увеличение надежности становится убыточным.
Организационно-технологическая надежность системы строительного производства в значительной степени формируется и предопределяется на стадии проектирования зданий и сооружений, а также проектирования методов их возведения.
Организационно-технологическое проектирование с заданным уровнем надежности включает проектирование:
-вероятностных параметров (продолжительность и интенсивность работ) на основе разработанной модели возведения строительных объектов и комплексов;
— детерминированных параметров (количество и размер захваток, тип и количество монтажных кранов и др.), которые требуют учета конструктивных и объемно-планировочных особенностей отдельных типов зданий.
Классификация организационно-технологических моделей.
Для получения оптимального результата по окончании строительства следует необходимо до начала строительства проанализировать весь его ход с учетом возможного влияния всех факторов во всех вариантах.Для этого разработаны различные виды организационно-технологических моделей строительства зданий и сооружений. При выборе того или иного вида моделей следует исходить из оценки эффективности ее применения.
Модель – это условный образ объекта, сконструированный для упрощения его исследования.
Различают два вида моделей: физические и символические (абстрактные).
Физическая модель представляет собой некоторую материальную систему, которая отличается от моделируемого объекта размерами, материалами и т.п. Физическая модель может быть безмасштабной (аналоговой), построенной на основании того или иного физического процесса, протекающего в моделируемом явлении (например, динамическая модель гидроэлектростанции) и масштабной (например, макет здания строительной конструкции и т.п.).
Символические (абстрактные) модели создаются с помощью языковых, графических, математических средств описания и абстрагирования.
Наибольшее распространение нашли математические модели благодаря их свойству и возможности использования в разных совершенно несложных ситуациях. Разработаны и используются группы математических моделей:
а) в зависимости от характера математических зависимостей — линейные, когда все зависимости связаны линейными соотношениями, и нелинейные при наличии хотя бы частично нелинейных соотношений;
б) детерминированные, в которых учитываются только усредненные значения параметров, и вероятностные, предусматривающие случайный характер тех или иных параметров и процессов;
в) статические, фиксирующие только один период времени и динамические, в которых рассматриваются и рассчитываются параметры по различным периодам, этапам;
23.Линейные модели, способы построения, назначение.
Линейный график выполнения работ
Математически линейная модель описывается как набор фиксированных значений сроков начал и окончаний работ без указания взаимосвязи между ними
где Р – календарный график (расписание работ);
– срок начала работы i;
– срок начала работы i;
n – последовательность номеров работ линейного графика.
При выполнении простых производственных процессов руководитель имеет возможность, опираясь на собственный опыт и память, координировать деятельность отдельных исполнителей. Однако с усложнением организации объем, и сложность комплексов операций непрерывно увеличивается, возрастает число операций в производственном цикле, усложняется связь между ними, требуется большее число исполнителей разной квалификации, возрастают и усложняются функции и обязанности руководителя, поэтому «жесткий» одновариантный характер линейных графиков препятствует их использованию в качестве ОТМ для решения разнообразных задач.
К основным недостаткам линейных календарных графиков можно отнести следующие:
1. линейный календарный график статичен, и не отображает динамики строительного процесса, нуждается в постоянной корректировке (разработка, согласование и утверждение);
2. по графику тяжело определить, как идет строительство в каждый момент времени (с опережением или отставанием) и какова величина этого опережения или отставания;
3. линейный календарный график не позволяет установить, как задержка или невыполнение одной или нескольких работ отразится на сроках выполнения других работ и на общей продолжительности строительства;
4. график не дает четкой графической модели технологической взаимосвязи между работами, и по нему трудно проследить технологическую и организационную взаимосвязь между ними;
5. в линейном календарном графике не выделены главные, определяющие общую продолжительность строительства работы (а также работы второстепенные);
6. сложность применения современных математических методов и ЭВМ для расчета параметров графика.
Однако, несмотря на указанные недостатки, линейные календарные графики не потеряли своего значения и в настоящее время. Они применяются при строительстве небольших объектов, выполнении отдельных видов работ, в процессе оперативного планирования и в ряде иных случаев, где это целесообразно.
Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 665 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник: studopedia.net
Методы повышения надежности строительных процессов
Повышение уровня надежности строительных процессов является, в конечном счете, одним из существенных факторов экономической эффективности строительного производства. Известно, что в строительстве скрытые и явные потери рабочего времени составляют до 30%.
Поэтому проектирование и осуществление строительно-монтажных работ не могут основываться только на жестко детерминированных параметрах, установленных в ЕНиР, так как влияние многочисленных производственных факторов приводит к срыву выполнения запланированных объемов работ и намеченных сроков ввода объектов в эксплуатацию. ЕНиР представляют собой нормативы, рассчитанные на высокоэффективное и высокомеханизированное производство работ при благоприятных метеорологических условиях, своевременных поставках строительных материалов и конструкций, бесперебойной работе строительных машин и механизмов, строго определенном численном и квалификационном составе звеньев и бригад рабочих.
В действительности, строительство ведется в несколько других условиях, которые оказывают часто негативное влияние на фактическую величину параметров строительных процессов. Причем, наибольшее влияние на эти процессы оказывают такие факторы, как вид и назначение строительного объекта, уровень механизации строительных процессов, а также их технологические особенности, природные и метеорологические условия.
Многие из перечисленных факторов могут быть устранены, — например, недостатки в материально-техническом снабжении, организации труда, неполная загрузка рабочих мест, ряд простоев, отсутствие фронта работ, рабочей документации и др. В целях повышения производительности труда время простоя может быть использовано для выполнения других процессов и операций на объекте, для чего их необходимо предусматривать в проектах производства работ.
Поэтому, в качестве первого направления повышения уровня надежности строительства ряд строительных организаций специально разрабатывают и внедряют в практику проектирования и строительства производственные нормативы, учитывающие фактически необходимое время на выполнение работ в данных организационно- технических и территориальных условиях. Такие нормативы учитывают конкретную структуру объемов работ, уровень технического обеспечения и организации строительных процессов, состав и квалификацию рабочих и др. условия, характерные именно для данной строительной организации. Эти нормы постоянно контролируются и ежегодно переутверждаются руководством строительной организации (стройтрест, объединение, корпорация).
Вторым направлением повышения организационно-технологической надежности строительных процессов является устранение причин возникновения отказов. Эти причины весьма разнообразны и их удобно классифицировать по следующим видам:
Для нас в данном случае наибольший интерес представляют технико-технологические причины возникновения отказов, например, выход из строя инженерных сетей, оборудования, машин, механизмов, инструмента, приборов в результате поломки; низкое качество материалов, конструкций, изделий; нарушение требуемой технологии работ, недостаточная квалификация рабочих, ошибки проектирования и ряд других.
Учитывая, что устранение причин возникновения отказов является очень эффективным средством повышения надежности строительных процессов, необходимо, чтобы в каждой строительной организации был хорошо налажен их оперативный учет и анализ.
Рассматривая основные причины возникновения случайных отказов, можно всегда выделить ряд наиболее часто повторяющихся причин, характерных для условий работы каждой конкретной строительной организации или каждого конкретного строительного процесса. В результате анализа разрабатываются специальные организационно-технические мероприятия по устранению или уменьшению влияния на продолжительность простоев ведущих процессов.
Случайные отказы, возникающие в период производства строительно-монтажных работ, можно разделить на две группы с точки зрения возможности их устранения самой строительной организацией – устранимые и неустранимые. К первой группе относятся отказы, которые могут устранены в результате оперативно- производственных мер, принятых руководством строительной организации. Ко второй группе следует отнести случайные события, вызывающие отказы, которые не могут быть устранены или их устранение связано с неоправданно большими затратами. Это могут быть, например, отказы из-за плохих метеорологических условий, из-за отключения электроснабжения района строительства, возникновение чрезвычайных ситуаций и т.п.
Удельный вес факторов второй группы и степень их влияния зависит от географического района размещения строительства (т.е. региона). Влияние факторов первой группы может быть устранено или значительно снижено проведением соответствующих организационно-технических мероприятий. К их числу можно отнести совершенствование системы материально-технического снабжения строительства, организация диспетчерского управления и связи, создание необходимых запасов материалов и изделий, внедрение прогрессивных технологий и форм организации труда, организация специализированных оперативных ремонтных бригад, осуществляющих контроль за исправной работой оборудования, машин, механизмов и инструмента и ряд других мероприятий.
Повышение уровня надежности резервированием – это третье направление совершенствования организации и технологии строительных процессов.
Резервирование является наиболее действенным методом повышения безотказности системы и представляет собой включение избыточных дублирующих элементов, обеспечивающих работу строительного потока (или строительной организации в целом) при отказе основных элементов.
В технических системах и изделиях резервирование обеспечивает высокий уровень их надежности.
Что касается сферы строительного производства, то здесь резервирование отличается целым рядом существенных особенностей. Так, полное дублирование строительной организации и даже конкретного строительного процесса практически невозможно и экономически нецелесообразно. Весьма трудно дублировать основные строительные машины, механизмы и особенно трудовые ресурсы, так как они ограничены определенными лимитами, а часто их просто не хватает даже для нормального производства работ. Некоторые возможности резервирования имеются в ряде случаев в обеспечении материалами, техническими либо финансовыми ресурсами. Однако, наиболее эффективным в строительстве является резервирование времени и фронта работ.
В технических системах в зависимости от схемы подключения резервирование делится на общее, групповое и поэлементное.
При общем резервировании для повышения надежности дублируется вся система, при групповом — дублируется только группа элементов, обычно наименее надежных, при поэлементном — дублируются все элементы, входящие в состав системы.
В зависимости от числа резервных элементов различают одно, двух, трех и многократное резервирование. Для расчета надежности обычно применяют логические структурные схемы элементов, в которых различают два основных вида соединения – последовательное и параллельное.
Последовательным соединением элементов называется такое, при котором выход из строя хотя бы одного элемента приводит к отказу всей системы. Последовательное соединение эквивалентно системе без резервных элементов и может быть представлено в виде цепочки элементов, включенных друг за другом.
Параллельное соединение – такое, при котором отказ наступает после выхода из строя всех параллельно включенных элементов. Процесс может проходить через любой из параллельных элементов и прерывается тогда, когда в работе не останется ни одного исправного элемента.
Расчет надежности системы с помощью структурных схем заключается в следующем.
Первоначально на основании описания работы системы составляют её логическую структурную схему, изображая все элементы системы и их взаимосвязи. Затем, используя формулы, каждую из цепочек последовательно или параллельно включенных элементов заменяют одним эквивалентным элементом с вероятностными характеристиками, аналогичными тем, которые он замещает. Последовательно проводя такие преобразования, получают простейшую систему с рассчитанными параметрами.
В строительных процессах при возможности создания резервных элементов применяют большей частью резерв с замещением (так называемый ненагруженный или «холодный» резерв). Такой резерв, как известно, может быть немедленно включен в работу в случае выхода из строя основного элемента. Его отличительной особенностью является последовательная работа элементов во времени, что должно быть отражено в структурных схемах.
Если принять, что в системах с резервированием замещением основной элемент А и резервный Б до включения работоспособны, то вероятность безотказной работы такой резервированной системы Pc(t) может быть представлена следующим образом:
2.2. Методы математического анализа особенностей коэффициента риска через его эластичность 79
2.3. Формирование эмпирической шкалы и индекса риска 86
2.4. Методические подходы к оценке влияния качества информации на определение качественной и количественной величины риска в строительстве 90
2.4. Методика комплексной оценки рисков исходя из качества информации о строительстве или реконструкции транспортного объекта 92
2.5. Методика определения качественной оценки риска на основе табличного метода 95
2.6. Методика оценки проектов организации строительства с позиции риска КЛ
Выводы по главе 2 124
Глава 3. Методы совершенствования выработки управленческих решений при строительстве или реконструкции транспортного объекта с позиции теории оптимального управления с учетом риска 125
3.1. Математические методы нахождения оптимальных решений в управленческих задачах строительного производства с учетом риска 125
3.2. Выбор управленческих решений на основе методов математического моделирования управленческих процессов 126
3.3. Эффективность управления рисками при строительстве 136
В ыводы поглавеЗ 141
Глава 4. Методические подходы к решению организационно-технологических задач при строительстве и реконструкции транспортного объекта с учетом риска 14?
4.1. Организация увязки возведения водопропускных сооружений и земляных работ железнодорожной линии и притрассовой автодороги и работ по верхнему строению пути и повышение надежности их ведения с учетом риска 142
4 4.2. Методика решения задач организации и технологии ведения путевых и отделочных работ на железных дорогах с использованием методики теории вероятностной оценки риска (ТВОР) 160
4.3. Совершенствование организационных структур аппарата управления с учетом риска 187
4.4. Методические подходы к определению эффективности методов повышения надежности обоснования организационных и технологических решений возведения объектов транспорта с учетом риска 193
Выводы по главе 4 209
Общие выводы по диссертации 211
Список использованной литературы
Введение к работе
Транспорт, обеспечивающий совместно с энергокоммуникациями и связью материальные, энергетические и информационные потоки создает необходимые условия существования современного общества, поступательного его развития и эффективного размещения производственных сил. Мировой и отечественный опыт свидетельствуют, что уровень, характер и темпы взаимосвязанного развития вышеуказанных составляющих комплекса инфраструктуры транспорта могут служить индикатором развития экономики страны и отдельных регионов. Современные объемы производства колоссальны и без разветвленного и мощного транспортного комплекса невозможно эффективное хозяйственное сотрудничество регионов и отдельных предприятий, т.е. научно-производственное и экономическое единство страны.
С позиции ресурсоемкое создания коммуникаций (инвестицией, материалов, времени и др.) ведущее место в транспортном комплексе принадлежит: железным дорогам, автомагистралям, водным путям и т.д.
Другая важная народнохозяйственная задача, решаемая транспортом — это хозяйственное освоение новых или удаленных от центра регионов.
Как показывает опыт, принципы стратегии развития транспортной инфраструктуры реализуются через новое транспортное строительство или реконструкцию транспортных объектов. К сожалению, принятая ранее вышеуказанная стратегия не учитывала возникающих на практике неопределенности производственных и политических ситуаций и связанных с ними рисков, т.е. не учитывала ущерба от стратегических ошибок.
Проблеме оценки надежности строительства и реконструкции транспортных объектов (ТО) с учетом риска не уделялось и не уделяется должного внимания. Нет должной методики повышения надежности с учетом риска при проектировании строительства реконструкции и эксплуатации транспортного объекта. Это послужило причиной необходимости анализа надежности и риска и разработки методики по его учету при возведении транспортных объектез. Учет риска позволяет не только предвидеть нештатные ситуации при проекти-
ровании, строительстве и реконструкции объектов, но и снизить потери расходования материальных и денежных средств на этапах жизненного цикла транспортных объектов, в частности железной дороги.
Цель работы: Разработка методов повышения надёжности с учётом риска при проектировании организации, технологии и управления строительством и реконструкцией транспортного объекта (железнодорожной линии) в условиях неопределённости.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
о Анализ и исследование методов повышения организационно-технологической надежности с учетом риска при строительстве и реконструкции транспортного объекта;
о Анализ и исследование видов рисков и классификация их для решения задач повышения надежности организации, технологии и управления строительством транспортного объекта;
о Разработка методик и инструментария количественной оценки риска и снижения потерь организации, благодаря учету его;
о Разработка методики повышения надежности информационного обеспечения при выработке управленческих решений с учетом риска;
о Разработка методики повышения надёжности проектирования организации строительству возведения транспортных объектов в различных регионах страны с учётом риска.
Методы исследования и обоснования решений. Системный анализ, теория вероятности принятия решений, математическое моделирование, имитационное моделирование, теория игр, теория полезности, одномерная и многомерная оптимизации.
Научная новизна работы и личный вклад соискателя состоят в следующем:
S Разработана классификация рисков и выделены наиболее характерные из них для транспортного объекта, влияющие на организационно-технологическую надёжность возведения и реконструкцию объектов;
S Разработана методика количественного расчёта коэффициента риска в условиях неопределённости с учётом функции полезности;
S Разработана методика повышения надёжности при разработке проектов организации строительства (ПОС) объектов транспорта для реальных железнодорожных линий в различных регионах страны и снижения потерь времени их возведения из-за учёта риска;
S Разработана методика определения риска в зависимости от снижения неопределённости информации с применением экспертного метода её оценки;
S Разработана методика совершенствования организационных структур строительно-монтажных организаций, благодаря учету риска, с целью повышения качества выработки управленческих решений при строительстве или реконструкции объектов транспорта;
S Разработана методика повышения качества управления деятельностью строительно-монтажными организациями, благодаря применению методов: теории игр, одномерной и многомерной оптимизации, руководством строительными подразделениями, и его эффективности из-за снижения риска и активизации действий управленческого персонала, основываясь на расчете характеристик риска и обеспечения ресурсосбережения на строительных объектах;
S Разработан алгоритм снижения вероятностного отказа работы производственных модулей строительных машин, техники и оборудования, благодаря учёту риска;
S Разработана методика ресурсосбережения материалов, благодаря технологии ведения работ по устройству земляного полотна, увязанной с использованием притрассовой автодороги, снижающей риск и повышающей эффективность работы модулей строительных машин.
Объект исследования. Организация и технология возведения транспортного объекта (железной дороги) как динамической управляемой системы в условиях неопределенности.
8 Предмет диссертационного исследования. Повышение надежности с
учетом минимизации риска проектирования организации и технологии ведения
строительных и реконструкционных работ на объекте транспорта (железнодо-
Ш рожной линии).
Практическая реализация:
Методика реализована при разработке организационных решений строительства железной дороги Обская-Бованенково (справка №10-2/1245 от 09.7.2004);
Разработанная автором методика по учету теории вероятностного отказа работы (ТВОР) позволила снизить простои машин и предвидеть возможные отклонения от директивных сроков при строительстве железнодорожной магистрали Обская-Бованенково ОАО «Ямалтрансстрой» (справка №10-4/1244 от 09.07.2004);
Доклады, статьи и тезисы, опубликованные и доложенные на различных научно-практических конференциях и напечатанные в сборниках научных трудов, в частности МИИТа, ПГУПСа, РГУПСа;
ной линии Холмск-Южно-Сахалинск с позиции риска при использовании при-трассовой автодороги проверена на ряде вопросов по данным позиций проекта организации строительства железной дороги ООО «Дальтоннельстрой» (справ-
г — ка №1312 от 22.07.2004г.);
Вопросы организационно-технологической надежности, представлен
ные в работе, помогли строителям в практике организации возведения мосто
вых переходов в ОАО Дальмостострой (справка от 08. сентября. 2004г.)
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 статей.
В развитие организации, технологии и управления транспортным строи-тельством внесли ученые в области организации и технологии железнодорожного строительства: Г.Л. Аккерман, А.Ф. Акуратов, В.Б. Бобриков, Г.Л. Борода, В.В.
Виноградов, Б.А. Волков, И.А. Грачев, А.А. Гусаков, Г.Н. Жинкин, Н.А.
9 Зензинов, М.И. Иванов, С.Я. Луцкий, А.О. Нейман, Г.С. Переселенков, СП.
Перший, A.M. Призмазонов, И.В. Прокудин, А.Н. Сессаревский, Э.С Спиридонов, П.М. Токарев, М.А. Фищуков, Н.И.
Хвостик, А.А. Цернант, Н.А. Шадрин, Г.М. Шахунянц, Е.Г. Шевелев, Т.В. Шепитько, В.Я.
Шульга, Е.А. Яковлева и другие ученые.
Вопросам организационно-технологической надежности строительства посвящены труды ученых: Г.Л. Аккермана, А.И. Берга, В.В. Виноградова, Б.В. Гнеденко, И.А. Грачева, А.А.
Гусакова, М.И. Иванова, М.С Клыкова, В.М. Круглова, С.Я. Луцкого, В.Н. Мастаченко, Ю.Б. Нарусова, А.О. Неймана, Г.С. Переселенкова, А.А.
Сидракова, Э.С. Спиридонова, И.А. Ушакова, А.А. Цер-нанта, Г.Л. Шаталина, Т.В.
Шепитько, а так же работников проектных и научно-исследовательских институтов: «Гипрожелдорстрой», ЦНИИСа, ВНИИНТПИ Госстроя РФ, ВНИИЖТа, университетов и институтов отрасли и другие ученые.
В изучение и реализацию вопросов риска и обеспечения безопасности внесли большой вклад ученые: И.Т. Балабанов, СП. Баранова, Н.А. Бондарева, Ю.А. Быкова, Б.А. Волков, П.Г.
Грабовой, А.В. Зозолюк, М.Н. Каменецкий, Ю.Г. Куракина, Г.Д. Мальцев, Мараша Бассам Сайел, Д. Месена, Д. Мико, Г.С. Переселенков, В.А. Перламутров, С.Н.
Петрова, СИ. Полтавцев, В.И. Ротарь, В.Г. Севруг, В.П. Сидоров, А.А. Сидраков, А.П. Синицын, А.И.
Солодий, Э.С. Спиридонов, И.С Степанов, Е.А. Ступникова, СА. Тимошев, E.J. Henley, Э.А. Уткин, А.Н. Хорин, Э. Хусти, Т.Н.
Дай и другие ученые.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем — 223 страницы, в том числе 64 рисунка и 17 таблиц. Список использованной литературы содержит 117 наименований.
Основные характеристики и критерии надёжности и риска строительного производства
Организационно-технологическая надежность [1,6,24,54] строительного производства характеризуется рядом различных свойств, с помощью которых необходимо решать следующие задачи: определить уровень надежности в условиях конкретной строительно-монтажной организации; сформулировать требования к надежности организационно-технологических решений при проектировании организации строительства; сравнить надежность различных технологических процессов, строительных подразделений и систем управления строительством; рассчитать условия надежного функционирования строительного потока, деятельность строительного подразделения в условиях риска; наметить пути повышения уровня надежности и снижения риска и т.д.
Для этих целей необходимо принять критерии надежности. Критерий надежности — это признак, по которому оценивается надежность строительного производства.
Организационно-технологическая надежность в строительстве, являющаяся сложной вероятностной системой, зависит от множества производственных факторов, большинство из которых — случайные события. Надежность трудно измерить, так как не существует прибора, который мог бы указать величину надежности данного конкретного строительного процесса или строительного подразделения. Поэтому достаточно полно оценить такое свойство строительного производства как надежность, можно только с помощью большого числа критериев.
Для технических систем и изделий ГОСТ 27.004 — 85 определяет следующие критерии надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, исправность, работоспособность. Однако для строительного производства многие из них не характерны, а те, которые могут оценить их, должны быть переосмыслены с точки зрения особенностей строительного производства.
Характеризовать же зависимость между временными составляющими нормального цикла строительного производства работ удобно с помощью коэффициентов, устанавливающих связь между временем работы и временем простоя.
Отказы и временные составляющие нормального производственного цикла можно рассматривать как случайные процессы. Тогда количественные показатели надежности будут иметь вероятностный характер. При этом количественным показателям полезно давать статистическое и вероятностное толкование. Первое оказывается необходимым при определении количественных показателей надежности из опыта, второе — при теоретическом анализе надежности.
Перечень критериев надежности: вероятность безотказной работы, среднее время между отказами, интенсивность отказов, их частота, коэффициенты надежности и соответствующих им показателей, а также их определения приведены в таблице 1.1.
Количественные показатели надежности могут быть получены на основе законов распределения вероятностей отказов, возникающих при возведении транспортных объектов, а так же жилых и гражданских зданий. Это непростая задача и она требует глубокого самостоятельного рассмотрения. В теории надежности используются методы теории вероятностей и математической статистики. В тоже время применение математического аппарата не превращает теорию надежности в раздел прикладной математики, она остается инженерной дисциплиной, так как с ее помощью решаются реальные задачи, которые выдвигает практика (в нашем случае организация транспортного строительства).
В большинстве публикаций, как в нашей стране, так и за рубежом [1, 6, 7, 9, 11, 15, 24, 26, 46, 54] понятию надежность дают самые различные толкования, содержащие количественные и качественные определения надежности. Стремление выразить надежность числом и наличие ряда аналитических зависимостей между разнообразными характеристиками привели к тому, что многие определения надежности носят количественный характер [1, 6, 7, 15, 24, 54], но это не исчерпывает все явления в целом, т.е. определение надежности должно иметь и качественные характеристики.
Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных приделах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях технического производства модернизации, ремонтов, хранения и транспортировки.
Усложнение современных технических систем привело к тому, что для описания качественного их функционирования пришлось применять новые, более полные и сложные определения и показатели [1]. Однако при производстве строительно-монтажных работ необходимо знать не только то, работает система или не работает, но и как она работает. Иначе говоря, возникает вопрос о задании требований на эффективность функционирования системы с учетом надежности [6].
Оценка неопределенности как рискообразующего фактора при расчете коэффициента риска
Проанализируем возможности количественного выражения, т. е. оценки неопределенности и изменения риска, связанные с управленческими решениями и их последствиями.
Пусть формула = G(r) = G(r„r2. rJ характеризует зависимость некоего показателя от ряда величин г і ,r2. rn (например, трудозатрат). Если через АЕ и А 7> обозначим системы погрешностей, которые могут быть оценены из непосредственных организационных, технических или экономических соображений элементарными расчетами, то эти пределы погрешностей могут быть исчислены следующим образом:
Ясно, что для такой количественной оценки необходимо выражение зависимости G(r) в явном виде. А оно, как известно, если принять за оценку базовые данные ( rt), то с помощью зависимости G
На формирование результата Е воздействует множество случайных факторов, и таким образом Е, естественно, является случайной переменной с интервалом изменения ее значений —Е±АЕ.
Заметим, что ошибка 10-20 % при оценке пределов погрешностей основных данных имеет меньшее влияние на искомый результат (для значительной части распределений вероятностей), чем аналогично искаженные оценки дисперсии основных данных. Поэтому будем здесь пользоваться пределами погрешностей, отражающих величины самых крайних данных, которые теоретически могут быть использованы. Основной задачей является получение распределения Е. Оно зависит от примененного метода исследования, от уровня анализа, от конкретных организационных, технических или экономических условий.
Тип распределения остается постоянным в довольно широких пределах, и поэтому с изменением параметров он сглаживается, приближаясь к реальным данным, однако априорно это нельзя утверждать.
Наиболее типичным решением представляется сглаживание нормального распределения по направлению к области
Его среднеквадратическое отклонение по правилу «трех сигм» может быть оценено следующим образом: = (Е-АЕ)+(Е + АЕ)=2Е = АЕ Е 6 6 3 Пологая ткЕ и 8= SE, получим следующий вид функции плотности сглаженного (теоретически) нормального распределения: 1 С -«»)2
Использование преобразованного таким образом нормального распреде ления дает возможность сделать сразу ряд выводов. Правило трех сигм говорит о том, что при нормальном распределении область возможных значений практически может отклоняться от средней величины на ±35, т. е. на интервале в 6 «единиц». Заметим, что площадь заштрихо ванного пространства на рис.2.1. вследствие конструкции функции плотности f(x), показывает вероятность того, что достигаемая когда-либо величина результата ., может находиться в пределах (Е;Е?). На рис.2.1 в первую очередь находит отражение тот факт, что действительный результат может отклониться в любом направлении вследствие случайных воздействий от рассчитанного во время составления годового или бизнес плана ожидаемого значения величины Ем, но большие отклонения от запланированного уровня вряд ли могут иметь место.
Тем не менее, можно ожидать, что закономерность проявления случайного фактора имеет асимметричную форму, и этим нельзя пренебрегать.
Что касается распределения Е, то применение другого, отличающегося от нормального, гипотетического распределения представляется немотивированным. Ошибочным может быть признано применение равномерного распределения, которое сильно упрощает расчеты.
Пусть, например, для организации максимально допустимым отклонением от запланированного показателя Е будут q%. Границами для него будут
Вероятность того, что достигаемый результат Е будет находиться в допустимых пределах, можно представить как: где f(x) переменная, обозначающая пока считающуюся неизвестной функцию плотности распределения величины Е, символ Р обычно обозначает вероятность. Желаемый результат на основании сказанного может быть получен подсчетом площади заштрихованного участка на рис.2.2.
Выбор управленческих решений на основе методов математического моделирования управленческих процессов
Выбор из множества организационно-технологических решений оптимальных еще не означает действительного достижения эффективности. Реализация решений в строительстве сопряжена с необходимостью прогнозировать, учитывать и компенсировать воздействие на строительный процесс помех различной природы. Достижение на практике эффективности от тщательно обоснованного решения, определяется умением предвидеть помехи. Их ликвидация достигается наличием в распоряжении руководителя временных, материальных и прочих ресурсов и резервным количеством их.
Основными причинами, вызывающими перерывы в ходе работ, можно считать отказы производственного оборудования (машин, механизмов, энергоснабжения и т.п.) влияние природных факторов (метео- гидрогеологических), непоставку в срок материалов, изделий, конструкций и т.п.
Эти же причины лежат в основе нарушения согласованной работы всей производственной системы, но последствия этих нарушений затрагивают не только саму производственную ячейку как элемент системы, а могут опосредованно парализовать работу других производственных ячеек и сказаться на результативности всей системы в целом.
Определение же ущерба от некомпенсированной помехи должно учитывать как вероятностные характеристики помех, так и стратегии противодействия этим помехам. Решить такую задачу можно методами математического мЪ-делирования управленческих процессов и, в частности, теории игр [20, 47]. Природа помех такова, что они «не стремятся» нанести производственной системе максимально возможный ущерб. Поэтому можно использовать разновидность игр — игру против природы.
Для обеспечения возможности математического анализа в теории игр должны быть сформулированы: правила игры; система условий, регламентирующая возможные варианты действий игроков; объем информации каждой стороны о поведении другой; результат (исход) игры, к которому приводит каждая данная совокупность ходов.
Приведем пример методики проведения деловой игры, характерный для решения организационных и управленческих задач в сфере строительного производства, отличающихся стохастичностью и изменениями во времени и пространстве. В общую методику ведения игры включен критерий, оценивающий риск при принятии управленческого решения.
Обозначим буквой а выигрыш игрока А, а буквой Ъ — выигрыш игрока В в игре с нулевой суммой.
Так как а = -Ь, то при анализе такой игры нет необходимости рассматривать оба эти числа, а достаточно рассматривать выигрыш одного из игроков (пусть это будет, скажем, игрок А.) Развитие игры во времени будем представлять состоящим из ряда последовательных этапов или «ходов». Ходом в теории игр называют выбор одного из предусмотренных правилами игры действий и его осуществление. Ходы бывают личные и случайные.
Личным ходом называется сознательный выбор игроком одного из возможных вариантов действий и его осуществление. Случайным ходом называют выбор из ряда возможностей, осуществляемый не игроком, а каким-либо меха-низмом случайного выбора (например, бросанием монеты и др.). Для каждого случайного хода правила игры определяют распределение вероятностей возможных исходов.
Важнейшим из ограничений математической теории игр является то, что выигрыш искусственно сводится к одному единственному числу (реально — это некоторый набор параметров эффекта: завоевание большей доли строительного рынка, рост престижа строительной организации или инвестора и т.д.). Стратегия, оптимальная по одному показателю, необязательно будет оптимальной по другим.
Модель игры рассматривается следующим образом. Рассматривают конечную игру, в которой игрок А имеет т стратегий, а игрок В имеет п стратегий. Такая игра называется игрой тхп. Стратегии, соответственно, обозначим: Ai, А2. Ат — для игрока А; Вь В2. Вп — для игрока В.
Если игра СОСТОИТ только из личных ходов, то выбор стратегий А; и Bj игроками однозначно определяет исход игры — наш выигрыш ау. Если известны ц для всех сочетаний стратегий, то они образуют платежную матрицу размером m х п, где: m — число строк матрицы, an- число его столбцов.
Если игра содержит кроме личных ходов и случайные ходы, то выигрыш при паре стратегий АІ И BJ есть величина случайная, зависящая от исходов всех случайных ходов. В этом случае естественной оценкой возможного выигрыша является математическое ожидание случайного выигрыша.
Поставим задачу: определить наилучшую среди наших стратегий Аь А2 , . Ат. Условимся рассматривать только чистые стратегии. Затем проанализируем последовательно каждую из них от А і до Ат. Выбирая АІ5 следует рассчитывать, что противник ответит на нее той из стратегий Bj, для которой наш выигрыш минимален. Найдем минимальное из чисел ц а в і-той строке и обозначим его cij:
Совершенствование организационных структур аппарата управления с учетом риска
В строительном комплексе важное место отводится реконструктивным мероприятиям. Ввиду сокращения финансирования на строительство транспортных магистралей, за исключением автодорог, строительные организации переориентируются на реконструкцию дорог, усиление и модернизацию существующих магистралей и в том числе на выполнение строительно-монтажных работ при электрификации железных дорог. Учет влияния риска при проведении вышеуказанных работ очень важен. К сожалению, научные изыскания по учету риска в этом направлении не получили должного развития.
В исследовании организация и технология ведения реконструктивних мероприятий рассматривается для случаев ведения путеукладочных и строи тельных работ при оценке монтажного крана для установки опор контактной сети при электрификации железных дорог.
В железнодорожном строительстве приняты два комплекса работ: устройство верхнего строения пути (ВСП) и нижнего строения пути (НСП). Сооружение верхнего строения пути: монтаж рельсошпальной решетки, балластировка пути, отделка пути и др. Для вновь строящихся и реконструируемых железных дорог сооружение ВСП один из главных технологических процессов. Сбои в ведении этого технологического процесса ведут к срыву срока строительства или реконструкции железной дороги. Поэтому уменьшение риска на этих работах очень важно.
Алгоритм методики снижения вероятностного отказа работы производственных модулей строительных машин и техники при ведении работ по сооружению верхнего строения пути на основе рассмотрения технологических процессов с использованием дерева цели, являющегося одной из основных составляющих системы теории вероятностной оценки риска (ТВОР), приводится ниже.
К системам уменьшения риска относятся: 1. физические препятствия; 2. системы нормального контроля; 3. системы аварийной безопасности; 4. комплекс мер по предотвращению внешних и внутренних последствий. Повышение организационно-технологической надежности разных процессов, работы машин и агрегатов может быть достигнуто за счет анализа отказов в работе систем и применения теории вероятностной оценки риска (ТВОР). В теории вероятностной оценки риска (ТВОР) вводится понятие, провоцирующее событие (ПС), то есть начало процесса, ведущее к созданию рисковой ситуации, что может быть инициатором отказа или аварии. ТВОР является методологией, которая позволяет трансформировать ПС в кривые риска (КР).
Для проведения путевых и отделочных работ провоцирующее событие -отказ от проведения капитального ремонта пути.
Провоцирующее событие следует рассматривать как сложное событие. Кривые риска для определенного объекта формируются из соотношения произ веденного ущерба и частоты возникновения нештатных или чрезвычайных ситуаций.
Внутренние и внешние последствия могут быть предотвращены ищі уменьшены в процессе управления риском, который состоит из четырех этапов: 1. Предотвращение ПС; 2. Предотвращение распространения; 3. Смягчение внутренних событий-последствий; 4. Смягчение внешних последствий ее.
Вероятность возникновения ПС уменьшается превентивными действиями. Даже в случае единовременного возникновения ПС оно является поводом к предотвращению распространения ПС. В случае развития ПС вступает в силу смягчение внутренних и внешних последствий для предотвращения отказа или аварии и смягчения последствий.
Для того чтобы возникли последствия, необходимо наличие ПС. Оно должно перерасти в ЧС или аварию, которые приводят к внутренним и внешним последствиям. ПС преобразуются в КР, которые зависят от своевременного процесса управления риском. ТВОР базируется на системном подходе для внесения преобразования провоцирующего события в кривые риска.
В представленном дереве целей анализа работы машины ВПО-3000 используется принцип дерева отказов для получения, путем обратного рассмотрения, численных значений вероятности Р (рис.4.6).
Источник: www.dslib.net