Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Управление в социальных и экономических системах

Диссертационная работа:

Новиков Андрей Алексеевич. Модели и эвристические алгоритмы определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.10 Воронеж, 2007 153 с., Библиогр.: с. 136-150 РГБ ОД, 61:07-5/4553

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТ
РАМИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ 17

  1. Моговариантность строительного производства 17

  2. Управление временными параметрами проекта 26

  3. Параметры и характеристики строительных работ 28

  4. Определение последовательности реализуемых проектов 38

  5. Задача оптимального включения объектов в поток 47

  6. Выводы и постановка задач исследования 51

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ОЧЕРЕДНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ
СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ ПО КРИТЕРИЮ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНО
СТИ 55

2.1. Ресурсное обеспечение производственной программы предпри
ятия 55

  1. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов на основе обобщения задачи о редакторе 68

  2. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом технологической связи объектов 78

  3. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом перебазировки ресурсов 85

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РЕАЛИЗУЕМЫХ ИН
ВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ 98

  1. Задачи выбора вариантов реализации портфеля проектов 98

  2. Определение оптимальной очередности реализации проектов, ми- 104 нимизирующих размер привлекаемых средств

  3. Решение двухкритериальной задачи 111

  4. Определение оптимальной очередности для случая проектов одина-

ковой продолжительности 118
3.5. Минимизация кредитных обязательств предприятия, привлекаемых

для выполнения производственной программы 125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134

Литература 136

Приложение 1 151

Приложение 2 152

Приложение 3 153

Введение к работе:

Актуальность темы. Управление проектом - это искусство руководства и координации людских, временных и материальных ресурсов на протяжении жизненного цикла проекта путем применения современных методов и техники управления для достижения определенных в проекте результатов по составу и объему работ, стоимости, времени, качеству и удовлетворению участников проекта. Одной из основных задач управления проектами является задача составления расписания работ с тесной увязкой необходимых для их выполнения ресурсов. При этом следует отметить, что одной из основных задач календарного планирования является привязка по времени наступления ключевых событий проекта, а также согласование действий всех участников проекта во времени. Таким образом, время является одним из определяющих факторов в оценке успеха проекта. Будучи основным ресурсом проекта, оно требует особого внимания, поскольку потерянное время не может быть восполнено.

Функция управления временем включает в себя определение продолжительности, сроков начала и завершения проекта, его частей, важнейших (контрольных) событий и каждой из выполняемых работ; минимизацию (оптимизацию) временных характеристик; разумное использование резервов времени; контроль та развитием проекта по его временным характеристикам; прогнозирование сроков завершения работ, этапов и проекта в целом; принятие решений по ликвидации нежелательных временных отклонений.

Процесс управления строительным производством включает в себя комплекс мероприятий направленных на формирование производственной программы строительного предприятия, подготовку к реализации этой программы и сам процесс реализации. Сам процесс управления характеризуется многовариантностью, то есть имеется несколько возможных путей достижения поставленной цели.

При этом следует учесть основные особенности строительного производства, к которым следует отнести: длительный производственный цикл,

территориальное закрепление объектов строительства, необходимость привлечения большого количества субподрядчиков на различных стадиях реализации строительного проекта, которые должны перемещаться с одного объекта на другой. Анализируя сроки реализации строительных проектов, следует отметить, что достаточно значительные временные потери возникают в процессе взаимодействия с субподрядными организациями, что объясняется простоями фронтов работ. Отсюда следует отметить, что одной из основных задач подготовки строительного производства является определение сроков выполнения субподрядных работ на объектах, включенных в производственную программу предприятия, выполняющего функции генерального подрядчика.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что одной из основных задач управления проектами является задача составления расписания работ с тесной увязкой функционирования субподрядных организаций по временным параметрам.

Основные исследования, получившие отражение в диссертации, выполнялись по планам научно-исследовательских работ:

федеральная комплексная программа «Исследование и разработки по приоритетным направлениям науки и техники гражданского назначения»;

госбюджетная научно - исследовательская работа «Разработка и совершенствование моделей и механизмов внутрифирменного управления».

Цель и постановка задач исследования. Целью диссертации является разработка, моделей определения оптимальной очередности строительства объектов по критерию минимальной продолжительности и критерию минимума привлекаемых кредитных ресурсов.

Достижение цели работы потребовало решения следующих основных задач:

1. Проанализировать существующие методы и модели определения оптимальной очередности реализации строительных проектов с учетом перебазировки ресурсов и взаимодействия с субподрядными организациями.

  1. Построить модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом возможностей субподрядных организаций.

  2. Разработать модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом времени на перемещение строительных бригад на основе незамкнутой задачи коммивояжера с несимметричной матрицей расстояний.

  3. Получить модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов при наличии возможных технологических связей между объектами на основе обобщения задачи о редакторе.

  4. Построить модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов, отличающаяся использованием алгоритма целенаправленного перебора на основе учета бюджетных ограничений.

  5. Разработать модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном сроке реализации производственной программы предприятия.

Методы исследования. В работы использованы методы моделирования организационных систем управления, теории активных систем, системного анализа, математического программирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

  1. Построена модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом возможностей субподрядных организаций, отличающейся сведением исходной задачи к задаче отыскания гамиль-тонова контура с минимальной оценкой длин дуг и позволяющей минимизировать общую продолжительность реализации комплекса проектов.

  2. Разработана модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом времени на перемещение строительных бригад на основе незамкнутой задачи коммивояжера с несимметричной

матрицей расстояний, отличающаяся применением алгоритма на основе построения матриц парных сравнений, что позволяет получить решение за меньшее количество шагов, чем по известным алгоритмам Литтла или ветвей и границ.

  1. Получена модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов при наличии возможных технологических связей между объектами на основе обобщения задачи о редакторе, отличающейся использованием матриц парных сравнений и правил увязки объектов в потоке с учетом имеющихся технологических связей между объектами, что позволяет минимизировать общую продолжительность реализации комплекса строительных проектов.

  2. Построена модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов, отличающаяся использованием алгоритма целенаправленного перебора на основе учета бюджетных ограничений, что позволяет отсеивать неудовлетворительные варианты, и делает процедуру более эффективной, чем простой перебор.

  3. Разработана модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном сроке реализации производственной программы предприятия, отличающаяся тем, что минимизируются средства предприятия, направляемые на обеспечение кредитных обязательств предприятия, привлекаемых для выполнения производственной программы.

Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на примерах, производственными экспериментами и многократной проверкой при внедрении в практику управления.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основании выполненных автором исследований разработаны модели определения оптимальной очередности строительства объектов по критерию минимальной

продолжительности и критерию минимума привлекаемых кредитных ресурсов.

Использование разработанных в диссертации моделей и механизмов позволяет многократно применять разработки, тиражировать их и осуществлять их массовое внедрение с существенным сокращением продолжительности трудозатрат и средств.

Разработанные модели используются в практике работы ООО «Агрокс - 2», корпорации ЗАО «Воронеж - Дом».

Модели, методы, алгоритмы и механизмы включены в состав учебных курсов, читаемых в Воронежском высшем военном авиационном инженерном училище (военном институте).

На защиту выносятся;

  1. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом возможностей субподрядных организаций.

  1. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом времени на перемещение строительных бригад на основе задачи коммивояжера.

  2. Модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов при наличии возможных технологических связей между объектами на основе обобщения задачи о редакторе.

  3. Модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном бюджете.

  4. Модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном сроке реализации производственной программы предприятия с учетом обеспечения кредитных обязательств предприятия, привлекаемых для выполнения производственной программы.

Апробация работы.

Основные результаты исследований и научных разработок докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах, совещани-

ях и научных сессиях: Четвертая международная конф. «Системы управления эволюцией организации» (Китайская Народная Республика, г. Санья, 2007 г.), научно-практическая конф. «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол, 2006г.), 60 - 62 научно-технические конференции по проблемам архитектуры и строительных наук (Воронеж, ВГАСУ, 2005 -2007 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве, состоит в следующем: в работах [1], [2], [3] автору принадлежит модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом возможностей субподрядных организаций; в работах [5], [6], [9] автору принадлежит модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов с учетом времени на перемещение строительных бригад на основе задачи коммивояжера; в работах [4], [3] автору принадлежат модель определения оптимальной очередности выполнения строительных проектов при наличии возможных технологических связей между объектами на основе обобщения задачи о редакторе; в работах [3], [10] автору принадлежит модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном бюджете; в работах [6], [10] автору принадлежит модель; в работах [7], [8], [10] автору принадлежит модель определения оптимальной очередности выполнения независимых строительных проектов при фиксированном сроке реализации производственной программы предприятия с учетом возможность взятия.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 153 страницы основного текста, 14 рисунков, 29 таблиц и 3 приложения. Библиография включает 173 наименования.

Во введении обосновывается актуальность, описывается цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе показано, что деятельность любого предприятия, в том числе и строительного, можно представить как последовательность реализуемых проектов. Следует отметить, что особенности строительного производства, делают эту отрасль наиболее соответствующей технологиям проектного управления. Причем, как правило, в каждый момент времени в портфеле предприятия находится несколько проектов в различной стадии реализации. Анализ состава организационно - технологической документации строительного производства показал, что основной набор документов посвящен подготовки к строительству конкретного объекта и подготовки конкретной организации к возведению этого объекта.

Проблеме увязки строительства комплекса объектов в составе организационно - технологической документации посвящен проект организации строительства. Но если рассматривается комплекс технологически несвязанных объектов, общей чертой которых является только тот факт, что они возводятся одной генподрядной организацией, то процедура увязки таких объектов в составе производственной программы предприятия, выполняющего функции генерального подрядчика, в современных организационно - технологических документах никак не регламентирована. Естественно возникает вопрос о рациональной последовательности строительства объектов и, связанный с этим, вопрос о календарных сроках выполнения субподрядных работ на каждом из объектов.

Вполне понятно, что в процессе перемещения производственных бригад с объекта на объект необходимо в общем случае выполнение двух условий: готовность фронта работ и наличие свободной бригады. Общая продолжительность выполнения производственной программы генподрядной организации будет складываться из времени выполнения работ на объектах, что определяется, в основном, количеством используемых ресурсов и условиями выполнения работ и времени затрачиваемом на организационные простои, связанные с движением бригад и строительной техники с объекта на объект.

Известно, что согласно нормативным документам существует минимальная численность бригады для выполнения конкретного технологического процесса (меньшее количество рабочих для выполнения такого технологического процесса поставить нельзя). Максимальная численность рабочих, выполняющих данный технологический процесс, ограничивается конкретными условиями выполнения этого процесса (в данном случае приходится руководствоваться соблюдением безопасных условий труда, обеспечением конструктивной целостной возводимого здания или же его частей, а также рациональным использованием рабочих кадров). Таким образом, на стадии организационно - технологического проектирования влияние на продолжительность выполнения работ достаточно ограничено и, как правило, в организационно - технологических документах величина продолжительности уже определена с учетом всех вышеуказанных критериев и может считаться близкой к рациональной для данных условий возведения здания силами конкретных строительных организаций. Следовательно, возможность, влияния на общую продолжительность строительства с этой стороны надо признать практически исчерпанной.

Существенным резервом сокращения общей продолжительности строительства комплекса объектов, является сокращение организационных перерывов, возникающих в процессе перемещения ресурсов строительной организации с объекта на объект. Возникновение таких перерывов связано, прежде всего, с несогласованностью продолжительностей выполнения отдельных работ на различных объектах и с необходимостью перебазирования бригад и строительной техники с одного объекта на другой. Причем, если организационные перерывы, вызванные несогласованностью продолжительностей выполнения отдельных работ на различных объектах, возможно сократить на стадии организационно - технологического проектирования, то перерывы, обусловленные перебазировкой, можно только учесть и постараться свести их негативное влияние к минимуму.

С другой стороны производственная деятельность строительного предприятия представляет собой непрерывный процесс для обеспечения которого требуются финансовые ресурсы. Понятно, что сальдо денежных потоков будет зависеть от того, в какой последовательности реализуются строительные проекты. Естественно, что если в какой - то момент времени сальдо денежных потоков будет отрицательным, то это приводит к необходимости привлечения кредитных средств, что негативно сказывается на общем финансовом результате строительной организации. Очевидно, что каждый из объектов, включенных в производственную программу, строительной организации имеет различные параметры по расходом и доходам, то есть время и величина прихода и расхода денежных средств для каждого объекта различны. Поэтому, меняя последовательность реализации строительных проектов, можно получить оптимальную последовательность реализации проектов с точки зрения минимизации привлекаемых кредитных средств.

Таким образом, учитывая, что в составе современной организационно - технологической документации отсутствуют документы, регламентирующие порядок реализации объектов, включенных в производственную программу строительной организации, возникает задача построения моделей определения оптимальной очередности строительства объектов по критерию минимальной продолжительности и критерию минимума привлекаемых кредитных ресурсов.

Во второй главе рассматривается двойственный характер процесса строительства, как и всякой производственной деятельности: с одной стороны осуществляется работа по возведению некоторого объекта, достаточно сложного с технической стороны, причем работы ведутся специализированными организациями, действия которых необходимо координировать, с другой - деятельность специализированных фирм осуществляется непрерывно, в динамике, и работы по возведению данного объекта являются только производственным эпизодом для организаций - участниц строительства, то есть

соответствующие предприятия должны быть подготовлены для выполнения конкретных работ в определенные сроки.

Следовательно, подготовка к реализации проекта, связанная с возведением объекта сводится к трем стадиям: общая подготовка строительного производства; подготовка к строительству объекта; подготовка генподряд-.ных строительных организаций.

Общая подготовка производства включает в себя предпроектную стадию проведения работ, заключающуюся в экономическом обосновании необходимости строительства и его увязки с комплексной программой развития региона и разработка проектно - сметной документации на проектируемый объект.

Подготовка к строительству объекта предполагает определение номенклатуры возводимых объектов, сроков их возведения и последовательности, распределения капитальных вложений и объемов строительно - монтажных работ, потребности в материально - технических и трудовых ресурсах. Все эти проблемы решаются в проекте организации строительства (ПОС). ПОС служит основой для разработки проекта производства работ (ППР). Из состава организационно - технологической документации, становится ясным, что основными задачами теории управления проектами, является построение календарного плана реализации проекта и его увязка с возможностями материально - технического обеспечения всех участников реализации строительного проекта.

Но, в процессе выполнения строительного проекта, как правило, задействовано несколько предприятий, одно из которых выполняет функции генерального подрядчика, а остальные - субподрядчиков. Естественно, что на стадии организационно - технологического проектирования необходимо определить сроки выполнения субподрядных работ с целью обеспечить возможность планирования своей деятельности каждому из субподрядчиков. При этом необходимо учитывать два момента: готовность фронта работ к выполнению субподрядных работ и наличие свободной бригады, выполняю-

щей данный вид работы. Любое отклонение будет приводить к простою либо бригады, либо фронта работ, что в целом приводит к увеличению сроков строительства комплекса объектов, входящих в производственную программу генподрядной организации.

Рассмотрим взаимодействие генподрядной организации с одним субподрядчиком. Общая схема взаимодействия этих организаций такова: предприятие, выполняющее функции генерального подрядчика, ведет работы на нескольких объектах, включенных в его производственную программу. Выполнение работ на каждом из объектов предусматривает использование ресурсов субподрядной организации, то есть первоначально на объекте выполняет работы генподрядная организация, затем фронт работы передается субподрядной организации. После завершения работ субподрядной организацией, на объекте продолжает выполнение работ генподрядная организация. Таким образом, в самом простом случае на каждом из объектов выполняется три вида работ. Причем работы первого и третьего вида выполняются силами организации, имеющей статус генерального подрядчика и второй вид работы выполняется усилиями субподрядной фирмы (таких предприятий может быть несколько).

Ресурсы генподрядной организации ограничены, и выполнение работ на объектах она может вести, как правило, последовательно, то есть будем считать, что работы первого и третьего видов выполняются единицей ресурсов, то есть одной бригадой. В этом случае при увязке работ первого вида необходимо учитывать наличие свободной бригады, а при увязке работ третьего вида - наличие свободной бригады и готовность фронта работ, то есть необходимо контролировать завершение работ второго вида на рассматриваемом объекте. Работы, отданные на субподряд, могут производиться параллельно, то есть по мере готовности фронта работ. В том случае, когда ресурсов одной субподрядной фирмы не хватает, можно осуществить привлечение других аналогичных предприятий. Таким образом, можно придти к заключению, что работы второго вида могут выполняться параллельно, то есть произвольным числом бригад. Это означает, что в процессе проектирования организации работ второго вида на объектах необходимо учитывать

только готовность фронта работ, то есть время завершения работ первого вида на каждом из объектов.

Общая продолжительность выполнения работ на всех объектах будет зависеть не только от продолжительности отдельных работ, но также и от величины организационных перерывов в работе бригад и от простоя фронтов работ. Задача организационно - технологического проектирования строительного производства будет в этом случае заключаться в том, чтобы свести прости, как бригад, так и фронтов работ к минимуму. Понятно, что общая величина простоев будет зависеть от соотношения продолжительностей выполнения работ различных видов на различных объектах. Рассмотрена задача определения оптимальной очередности выполнения работ на объектах, включенных в производственную программу генпод-рядной организации при различных критериях эффективности.

В третьей главе отмечается, что строительство связано с отвлечением значительных финансовых ресурсов на значительный срок. Строительное центр, как правило, участвует в реализации нескольких строительных проектах, которые не имеют технологической связи друг с другом, то есть являются независимыми и могут быть реализованы в любом порядке. Естественно возникает вопрос об определении порядка, в котором будет осуществляться производственная программа предприятия. При этом в процессе реализации проекта возникает ситуация, когда проект начинает приносить отдачу в виде денежных поступлений, которые могут быть использованы для выполнения работ по другим проектам. Очевидно, что размер поступающих средств будет зависеть от очередности выполнения проектов. При этом в основу критерия выбора очередности могут быть положены различные критерии. Рассмотрим наиболее характерные постановки задач определения оптимальной очередности реализации проектов.

В условиях дефицита свободных оборотных средств, по-прежнему характерного для большей части российской экономики, одной из первостепенных задач управляющего проектом является проблема реализации проекта с привлечением минимальных средств. В том случае, если составные элемен-

16 ты проекта после успешного окончания способны приносить некоторый доход (возможно, не компенсирующий затрат на их выполнение), имеется возможность выбрать план реализации, наиболее эффективно возвращающий этот доход в оборот, то есть в случае нехватки исходных средств некоторые операции могут выполняться за счет доходов от уже выполненных операций. Существенно, что при этом варьируется величина общей продолжительности реализации всех проектов.

При рассмотрении возможных постановок задач будем пренебрегать возможными технологическими зависимостями между проектами (ограничениями, учитывающими, что i-ый проект не может быть начат до тех пор, пока не завершен или выполнен на определенный процент объема j-ый проект), то есть, считаем, что проекты могут выполняться в любой последовательности, и произвольное количество их может выполняться параллельно. Задачи определения оптимальной (с той или иной точки зрения) последовательности реализации проектов, связанных технологическими ограничениями, решаются в теории сетевого планирования и управления.

Учитывая, что процесс реализации строительного проекта весьма длительный, а расчеты с поставщиками материалов и заказчиками осуществляются достаточно регулярно на протяжении всего периода реализации проекта, то приведенные выше рассуждения справедливы и относительно отдельных частей каждого проекта, включенного в производственную программу предприятия. То есть часть работ по реализации одного проекта в какой - то период времени может выполняться за счет средств другого проекта. Рассмотрена задача определения оптимальной очередности выполнения проектов при различных критериях.

Подобные работы
Гельруд Яков Давидович
Циклическая стохастическая сетевая модель оптимизации управления проектами
Сад дин Алхарири Абд Алкарим
Разработка моделей управления продолжительностью информационного проекта
Ходусов Николай Васильевич
Разработка моделей оценки эффективности инвестиционных проектов в производственной сфере
Гилязов Наиль Мунирович
Модели и методы управления проектами реформирования предприятия
Сухачев Кирилл Андреевич
Модели и методы управления проектами в сетевых организациях
Алимбекова Софья Робертовна
Автоматизированное управление проектами на основе процессной модели : На примере приборостроительного предприятия
Колпачев Виктор Николаевич
Оптимизационные модели в управлении строительными проектами
Лихотин Юрий Петрович
Модели и механизмы управления проектами с учетом перемещения ресурсов
Толстикова Олеся Николаевна
Разработка и исследование моделей формирования и функционирования команд проекта
Матвеев Алексей Александрович
Модели и методы управления портфелями проектов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net