Организация строительного производства. Расчет параметров неритмичных потоков

Организация строительного производства.

Расчет  параметров неритмичных потоков

Поточная организация  строительного производства является одной из предпосылок повышения эффективности организации выполнения строительных и монтажных работ.

В работе изложены основные принципы проектирования неритмичных потоков, их основные разновидности, параметры и методы расчета. В настоящей работе мы ограничимся матричным алгоритмом расчета параметров неритмичных потоков. В этом случае неритмичный поток представлен в виде матрицы размерностью х, где n- количество объектов, m-количество технологических комплексов или этапов работ, технологических процессов (табл.I).

Таблица I

Матрица неритмичного потока.

 

Объекты	Процессы
n/m	1	2	…	n
I	T11	t12	…	t1n
II	T21	122	…	t2n
…	…	…	…	…
М	tm1	tm2	…	tmn

Величина t_ij, i= j= характеризует продолжительность выполнения технологического комплекса j на объекте i. Расчетными параметрами потока являются: время начала и окончания комплексов на объектах t , t , расчетный срок строительства объектов (или t _тп), время организационных перерывов между смежными технологическими комплексами работ на объектах, показатели эффективности потока.

Отметим, что в таком  представлении проектируемый поток обеспечивает непрерывную загрузку специализированных бригад (звеньев) при переходе с объекта на объект. Простои фронта работ на объектах имеются.

Предполагается также, что технология строительства жестко закреплена (по матрице слева направо), т.е. комплекс может быть выполнен только после безусловного окончания комплексов j-1. Возможно, также выполнение отдельных процессов параллельно и независимо друг от друга, т.е. комплекс j и j-1 независимы, а их начало выполнения зависит от безусловного окончания комплекса j-1.

В более обобщенном случае возможно использование совмещения последовательно выполняемых комплексов (матрица неритмичного потока с совмещением процессов). В этом случае начало комплекса j меньше окончания комплекса j-1 на величину, определяемую коэффициентом совмещения этих комплексов.

Одним из ограничений матричного алгоритма является закрепление комплексов работ за отдельными специализированными бригадами (звеньями).

Очередность  возведения  объектов   при   использовании   матричного алгоритма может быть установлена различная. Это является основой для последующего улучшения принятой организации производства работ. Для расчета общего срока строительства используется формула

         To  =  _j  +    _in     +   _j τ_j  ,       1.1             

 

 

где _ij   представляет собой суммарную продолжительность выполнения всех комплексов работ на первом объекте (j=1,2,...,m);

_in - продолжительность выполнения последнего комплекса работ на всех объектах, кроме первого (i=2,3,... ,n);

1.2

 

τ_{j  =  ;}

 

Символ  означает, что суммируются только положительные значения .

 

После определения общего срока  строительства находятся начало и

окончание каждого технологического комплекса работ:

1.3

Для определения степени рациональности поточной организации строительства  определяется коэффициент плотности  матрицы Кпл и коэффициент  совмещения процессов Ксов:

                                            1.4

где                       - суммарные организационные перерывы по объекту i (простои фронта работ).

                                          1.5

 

Чем выше коэффициент плотности  матрицы, тем меньше простои фронта работ, а чем выше коэффициент совмещения процессов , тем короче общий срок строительства.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий расчет параметров матрицы неритмичного потока. Пусть исходные данные характеризуются табл. 2

Таблица 2

	Технологические комплексы  работ (процессы)m
i  /   j	1	2	3	4
I	3	5	1	2
II	4	2	6	3
III	1	5	2	2
IV	7	3	6	5

 

Для комплексов 1 и 2

Для комплексов 2 и 3

=1

=0

Для комплексов 3 и 4

 

=1

=7

Общий срок строительства составит:

Т₀ = (3+5+1+2) + (3+2+5) + (1+7)= 29 дней. 

Остальные результаты расчетов приведены в табл.3.

Таблица 3

Пример расчета  матрицы НП

	Технологические комплексы  работ (процессы)m
i  /   j	1	2	3	4
I	0           3	3          8	9         10	17         19
II	3            7	8         10	10        16	19         22
III	7            8	10       15	16        18	22        24
IV	8            15	15        18	18       24	24        29

Простои фронта работ по объектам : 
=(3-3) + (9+8) +(17-10) = 8 дней 
=(8-7) + (10-10) + (19-16) = 4 дня 
=(10-8) + (16-15) + (22-18) = 7 дней 
= (15-15) + (18-18) + (24-24) = О 
Коэффициент плотности матрицы: 
                    57 57

К_ш=     _____________   =     _________= 0,78

57+ (8+4+7) 57+19

Коэффициент совмещения процессов:

К_сов=(57-29)/57 = 0,49.

После расчетов параметров неритмичного потока с помощью алгоритма анализируется возможность уменьшения общего срока строительства. Этого можно достигнуть за счет:

• изменения очередности возведения объектов по сравнению с 
  первоначально заданной;
• параллельного    и    независимого    выполнения    отдельных 
  технологических комплексов работ;

• совмещения процессов во времени.

Задание 1.

Рассчитать  основные параметры неритмичного потока при следующих условных данных:

Объекты, n	Процессы, m
i  /   j	1	2	3	4	5
I	4	3	4	7	6
II	8	5	2	2	4
III	9	6	1	8	2
IV	6	3	6	5	1

 

Дополнительные данные:

а) все процессы выполняются строго  последовательно

б)  2 и 3   процессы параллельны и независимы

в) 1 и 2      и   4 и 5 процессы параллельны и независимы

1. Определение оптимальной очередности  строительства объектов в потоке

Решение задачи определения  оптимальной очередности строительства объектов может дать значительный экономический эффект за счет сокращения общего срока строительства без привлечения дополнительных ресурсов. Определение оптимального порядка включения объектов в поток путем прямого перебора различных вариантов весьма  затруднительно, поскольку общее их число составляет n! , где n - количество объектов.

Математический аппарат, позволяющий находить абсолютно оптимальный вариант строительства объектов, на сегодняшний день не разработан. В связи с этим нами предлагается ряд эвристических методов решения этой задачи, позволяющих при сравнительно небольших затратах времени получать решения, достаточно близкие к оптимальному. Ниже предлагается один из таких алгоритмов, основанный на направленном переборе и оценке вариантов.

Алгоритм

 

Постановку задачи в  общем случае можно сформулировать следующим образом. Даны n объектов, по которым известны продолжительности выполнения основных строительно-монтажных работ

 

-номер работы. При этом  предполагается, что число рабочих в каждой бригаде, выполняющей определенный вид работы, являются постоянным. Требуется определить такую очередность строительства объектов в потоке, при которой общая продолжительность объектного потока была бы минимальной.

Решение задачи состоит из ряда этапов.

1. Фиксируется произвольная  исходная очередность возведения  объектов и определяется общая  продолжительность строительства  при этой очередности:

,                                               1.6

где

 

τ_{j  =  ;              1.7}

 

 

 

Символ δj означает, что суммируются  только положительные значения

 

2. Определяются все возможные комбинации попарного возведения 
объектов в очередности i—>к (i k ). Очевидно, что общее количество таких 
комбинаций будет равно n (n-1).

3. Рассчитываются показатели продолжительности цикла для каждой 
пары объектов при очередности i —> k  и k -> i.

 

Продолжительность возведения пары объектов в очередности i —> k определяется по формуле

1..8.

 

 

То же при очередности k i:

1.9

В формулах 1.8 и 1.9 последние две  составляющие  означают, соответственно, продолжительность выполнения всех процессов на первом объекте и продолжительность последнего процесса на втором объекте.

4. Строится   вспомогательная   матрица,   размерностью   n   х   n 
Элементами этой матрицы являются числа 0 и 1. При этом, если Т < T , то на пересечение строки 1 и столбца 1с заносится 1, а на пересечение строки k  и столбца i - 0. В случае Т = T , в обе клетки заносится 1.

5. На основе вспомогательной матрицы строятся все полные 
допустимые последовательности объектов.

Последовательность объектов i , i ,…, i называет допустимой, если для любой пары смежных объектов i i элемент вспомогательной матрицы в клетке (k, 1) равен 1. Таким образом, переход с объекта к на объект 1 разрешается, если Т < Т . Последовательность объектов является полной, если она содержит все n объектов без повторений.

Полные допустимые последовательности объектов строятся путем последовательного "считывания" вспомогательной  матрицы.

6. Среди всех полных допустимых последовательностей объектов 
выбирается последовательность, соответствующая минимальной общей 
продолжительности строительства.

ПРИМЕР. Рассмотрим алгоритм решения задачи на методическом примере. Заданы четыре объекта, возводимые одним объектным потоком. Исходные данные представлены в табл. 4.

Таблица 4

Матрица исходных данных

 

i/j	1	2	3	4
1	6	4	8	3	21
2	4	3	5	2	14
3	2	3	6	8	19
4	4	2	4	6	16

Общая продолжительность строительства  при исходной очередности 1-2-3-4 согласно 1.6 составит То= 21+16+6=43

Количество вариантов попарного  возведения объектов (т.е. объекта i за объектом к, i k) равно n*(n-1) =4*3=12.

Рассчитаем показатели продолжительности цикла для  каждой пары объектов при очередности i —>k и k —> i по формулам 1.8 и 1.9. Расчеты  производятся непосредственно на матрице  исходных данных.

Т =2+21+2=25

Т =9+14+3=26

Т =1+21+6=28