Элементы сетевого графика
ЛЕКЦИЯ 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Модели, применяемые в организации строительства
Модель представляет собой абстрактное отображение наиболее существенных характеристик, процессов и взаимосвязей реальных систем. Модель – это условный образ объекта, сконструированный для упрощения его исследования.
Различают 2 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 масштабной (например, макет здания, строительной конструкции и т.п.) или аналоговой, построенной на основании того или иного физического процесса, протекающего в моделируемом явлении (например, динамическая модель гидроэлектростанции и т.п.).
Символические (абстрактные) модели создаются с помощью языковых, графических, математических средств описания и абстрагирования.
К моделям предъявляются 2 требования:
1) адекватность (соответствие);
В связи с этим модель включает только наиболее существенные для проводимого исследования свойства.
Одной из распространенных моделей, применяемых в строительстве является сетевая модель. Первая попытка использовать сетевую модель для целей планирования хода работ и контроля относится к 1956 г., когда крупными компаниями «Дюпон» и др. был разработан метод под названием «Метод критического пути» (исследования М. Уокера и Д. Келли – младшего).
В настоящее время методы сетевого планирования и управления широко используются в планировании и управлении строительного производства.
Сетевые графики строительства отдельных объектов и комплексов
Элементы сетевого графика
Сетевая модель изображается в виде графика, состоящего из стрелок и кружков.
Сетевой график представляет собой сетевую модель с рассчитанными временными параметрами. В основе построения сети лежат понятия «работа» и «событие».
Работа – это производственный процесс, требующий затрат времени и материальных ресурсов и приводящий к достижению определенных результатов (монтаж конструкций, устройство фундамента и т.д.). Работу на СГ изображают одной стрелкой. Под стрелкой указывают наименование работы, а над стрелкой – продолжительность работы в рабочих днях (рис. 5.1).
Ожидание – процесс, требующий только затрат времени и не потребляющий никаких материальных ресурсов. Ожидание является технологическим или организационным перерывом между работами (перерыв в работе по благоустройству до наступления теплого времени года для сезонных работ по озеленению) (рис. 5.2).
Зависимость (фиктивная работа) вводится для отражения технологической и организационной взаимосвязи работ и не требует ни времени, ни ресурсов (рис. 5.3).
Событие – это факт окончания одной или нескольких работ, необходимый и достаточный для начала следующих работ. Событие изображается кружками, внутри которых указывается определенный номер – код события.
Начальное событие определяет начало данной работы и является конечным для предшествующих работ.
Конечное событие определяет окончание данной работы и является начальным для последующих работ.
Исходное событие – событие, которое не имеет предшествующих работ в рамках рассматриваемого СГ.
Завершающее событие – событие, которое не имеет последующих работ в рамках рассматриваемого СГ (рис. 5.4).
Сложное событие – событие, в которое входят или из которого выходят 2 или более работы (рис. 5.4).
Путь – непрерывная последовательность работ в СГ. Его длину определяют суммой продолжительности составляющих его работ.
Определим все возможные пути графика (рис. 5.5) от исходного события к завершающему и подсчитаем в табл. 5.1 их продолжительность.
Критическим путем называется полный путь, имеющий наибольшую длину (продолжительность) из всех полных путей. Его длина определяет срок выполнения работ по СГ. Работы, лежащие на критическом пути, называются критическими.
Сетевое моделирование строительного производства
В настоящее время и в ближайшем будущем потребуется внедрение в строительство систем автоматизированного планирования и управления. В этом случае (и в ряде других) сетевое моделирование оказывается незаменимым.
Сетевое моделирование целесообразно использовать в следующих случаях
— для увязки и координации деятельности различных подрядных организаций с целью создания сложного объекта (к таковым относятся, например, железная дорога) в оптимальные сроки, с минимальной стоимостью и трудоемкостью;
— оптимизации производственной деятельности строительного предприятия — определения очередности ввода объектов в эксплуатацию, распределения финансовых, материальных и людских ресурсов в соответствии с возможностями как самой организации, так и предприятий поставщиков;
— для оперативного управления строительным производством, своевременного регулирования его хода;
— для определения степени вероятности завершения строительства в установленные сроки (с использованием методов теории вероятности).
По сравнению с раннее рассмотренными графическими формами, используемыми в планировании строительного производства, сетевое моделирование имеет ряд преимуществ:
— на сетевых графиках наглядно видна технологическая и организационная последовательность работ;
— сетевые модели в основном безмасштабные. Поэтому изменение срока отдельных работ не приводит к перестановлению графика. Меняется лишь время выполнения работ и производится его перерасчет;
— наличие критического пути, определяющею общую продолжительность сооружения объекта. Благодаря этому облегчается управление строительством, поскольку в сфере внимания руководителя проекта в основном находится ограниченное количество работ;
— возможность использования современной компьютерной техники, в частности, для расчета первичного графика и его перерасчетов в ходе оперативного управления строительством, нахождения оптимальных вариантов организации и производства работ.
Состав сетевой модели
Сетевая модель состоит из следующих элементов:
Работа— любой процесс, требующий затраты времени и ресурсов.
Изображается сплошной стрелкой. Над ней пишется «наименование работы», под ней «продолжительность»
Продолжительность в строительстве обычно приводится в днях или числах.
 |
Под понятие «работа» подпадает и процесс, требующий затраты только времени. Например, твердение бетона, сушка краски и т.д.;
зависимость(логическая связь) — технологическая или организационная взаимосвязь между работами, изображается пунктирной стрелкой. Временной продолжительности не имеет. Показывает, что результат одной или нескольких предыдущих работ нужен для начала данной работы;
событие— результат завершения одной или нескольких работ, создающих предпосылки для начала следующих. Временной протяженности не имеет. Изображается кружком.
В сетевом моделировании принято предыдущие работы обозначать буквами латинского алфавита:
Понятие пути
Путь в сетевой модели непрерывная последовательность работ и зависимостей. Наглядно представить, что такое «путь», можно из рассмотрения графика
График состоит из следующих путей, представленных в табл (события пронумерованы (закодированы) цифрами).
| Пути в сетевой модели | |||
| № пути | Шифр | Продолжительность, дни | Запас времени |
| 1-2-5-6 | |||
| 1-3-4-6 | |||
| 1-2-3-4-6 | |||
| 1-3-4-5-6 | |||
| 1-2-3-5-6 | |||
| 1-2-3-4-5-6 |
Каждый из шести путей имеет свою продолжительность. Максимальная продолжительность пути № 4 — 23 дня. Он и определяет срок строительства. Путь максимальной длины носит название «критический». Все остальные пути имеют запас времени, равный разности между длиной критического и данного пути. Путь, у которого запас времени минимальный (№ 6 — запас 1 день) носит название «подкритического». Наряду с критическим путем, продолжительность работ на котором нельзя увеличивать, внимание руководителя должно быть обращено и на подкритический путь.
Стоит задержать одну из работ этого пути на 1 день, и он становится критическим.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Б) Сетевое моделирование строительства.
Модель представляет собой абстрактное (отвлеченное) отображение наиболее существенных характеристик, процессов и взаимосвязей реальных систем. Сетевые модели изображаются в виде сети. В основе сетевого планирования лежит теория графов раздел математики). Графом называют геометрическую фигуру, состоящую из конечного или бесконечного множества точек и соединяющих эти точки линий.
В основе построения сетевой модели лежат понятия «работа»и «событие».
Работа –этопроизводственный процесс, требующий затрат времени и материально-технических ресурсов. Работу на сетевом графике изображают сплошной немасштабной стрелкой, длина которой не связанна с продолжительностью работы (но практикуются и сетевые графики, вычерченные в масштабе времени, – это удобно при графическом определении резервов времени, при построении диаграммы наличия на объекте рабочих-строителей и др.). Под стрелкой обычно указывают наименование работы, а под стрелкой – продолжительность работы в днях, сменность и количество рабочих.
Кладка стен из кирпича
Ожидание –процесс, требующий только затрат времени и не требующий материальных затрат (схватывание бетона, сушка штукатурки, т.д.). Оно изображается сплошной стрелкой без цифр.
схватывание бетона
Она определяет последовательность свершения событий (из события №2«Перекрытие смонтировано» в событие №3«Начало кирпичной кладки перегородок»).
зависимость
Событие –это факт окончания одной или нескольких работ, который необходим и достаточен для начала последующей работы.
В сетевой модели события устанавливают технологическую последовательность работ. События изображаются кружками (или любыми другими геометрическими фигурами), внутри которых указывается определенный номер – код события. Конкретные события ограничивают работу и по отношению к ней являются либо начальным, либоконечным. Начальное событие – определяет начало данной работы и является конечным для предшествующей работы. Конечное событие – определяет окончание данной работы и является начальным для последующей работы.
Исходное событие – это событие, которое не имеет предшествующих работ в рамках данного сетевого графика. Исходному событию присваивается №1. Завершающее событие – это событие, которое не имеет последующих работ в рамках рассматриваемого сетевого графика.
Сложное событие – событие, в которое входят или из которого выходят две и более работ.
Начальное начальн.событие начал. событие Конеч.событие
событие работы.1-2 работы 2-3 работы 3-4 работы 3-4
Работы, которые заканчиваются завершающим событием, называются завершающими (их может быть несколько, например: отделка фасада и благоустройство)
исходная работа завершающая работа.
Путь – этонепрерывная последовательность работ на сетевом графике от исходного до завершающего события.
Критический путь –это полный путь, имеющий наибольшую длину (продолжительность) из всех полных путей; его длина определяет срок выполнения всех работ на сетевом графике. В сетевом графике может быть один или несколько критических путей. Работы, лежащие на критическом пути, называются критическими. Они не имеютрезервов времени. Поэтому сокращения критического пути можно добиться лишь путем прибавления работников в одну смену или направления их во вторую смену.
Пути записывают в соответствии с нарастанием значений кодов событий, составляющих путь.
1 2 3
2 3 4
Путь L1=1-2-3-7=1+2+3=6дн. L2=1-4-6-7=2+3+4=9 дн.
В этом сетевом графике критический путь описывается следующими событиями: 1-4-6-7=2+3+4=9
Критический путь на сетевом графике выделяется (жирной стрелкой, красной пастой).
Правила построения сетевых моделей:
1) Направление стрелок ставить слева направо
2) Большинство работ изображать горизонтальными линиями
4) При выполнении параллельных работ (когда одно событие служит началом двух и более работ, заканчивающихся другим событием) для (n-1) работы вводится дополнительное событие и логическая связь (иначе разные работы будут иметь одинаковый код).
Если те или иные работы начинаются после частичного выполнения предшествующей работы, то эту работу следует разбить на части.
5) Для изображения поточности работ на сетевой модели здание разбивается на захватки.
Например, надо поточным способом выполнить следующие циклы работ:
— устройство кровли (ук)
— отделочные работы (ор)
В этом случае первоначальная сетевая модель примет следующий вид:
нцIнцIIнцIII
МкIмкIIмкIII
УкIукIIукIII
Ор I ор II ор III
1 этап: после окончания НЦ на I захватке приступаем к МК на Iзахватке.
2 этап: приступаем к МК11 на второй захватке: для этого должен быть готов фронт работ по НЦ на IIз и бригада по МК смогла перейти на IIз. Работа по МК на IIз зависит технологически от НЦ на второй захватке и от МК на Iзахватке. Поэтому следует указать две соответствующих зависимости.
МК на IIIз зависит от окончания НЦ на IIIзахватке и от окончания МК на IIзахватке. Поэтому и здесь следует ввести две логические связи (зависимости).
3 этап: выполнение работ по УК на Iзахватке можно начать после окончания МК на Iзахватке, и так далее.
4 этап: ликвидация лишних зависимостей и событий (оптимизация).
Методы расчета сетевых графиков:
а) аналитический (расчет параметров ведется по формулам);
б) табличный (расчет ведется на специальной матрице, параметры в которой расположены в определенной последовательности для удобства расчета);
в) секторный (расчет параметров ведется непосредственно на графике чисто механически);
г) на ЭВМ (по специальной программе на персональном компьютере).
Наиболее простым и наглядным является расчет сетевого
графика секторым (секторно-графическим) методом, который в общих чертах заключается в следующем:
2) над каждой стрелкой «работа» проставляются следующие три цифры: «продолжительность данной работы»-«сменность»-«число рабочих»;
3) заполняется левый сектор круга событий – сначала путем прибавления к нулевому значению левого сектора исходного (то есть самого первого) события «продолжительности работы» между исходным и последующим событием (если от исходного события выходят две и более работы, то суммирование осуществляется аналогично); затем по такому же начину заполняется левый сектор следующего на очереди события,- то есть к левому сектору предыдущего события прибавляется значение продолжительности работы, и так далее – до завершающего события;
ВНИМАНИЕ: когда в круг входит две и более работ (от двух и более событий), в левый сектор записывается наибольшее значение суммы предыдущего события и ведущей от него работы. При этом в нижний сектор записывается номер того события, от которого взята эта наибольшая сумма;
5) что касается критического пути, то он вычерчивается жирной линией механически – движением от завершающего события справа налево в направлении тех событий, что указаны в нижнем секторе.
Например, сетевой график разработки ТЭО (технико-экономического обоснования) строительстваобъекта может состоять из следующих сгруппированных работ (событий):
Рис. 2.Сетевой график разработки ТЭО и принятия решения по строительству объекта
Формирование сетевого графика производится по следующим правилам:
1) нумерация событий должна выполняться так, чтобы каждая стрелка была направлена от меньшего номера к большему;
2) график не должен иметь тупиковых событий кроме первого и последнего;
3) график не должен иметь замкнутых циклов;
4) на графике не должно быть параллельных работ.
При необходимости вводится дополнительное
событие, которое соединяется
фиктивной безразмерной работой,
обозначаемой пунктирной линией ( такие работы показаны бледным цветом и обозначены цифрой «0»). Это означает, что (в нашем примере) событие «4» (Общий вид объекта с технико-экономическими параметрами разработан) не может наступить раньше, чем свершится событие «3» (Предварительные экономические расчеты выполнены).
Сетевой график имеет множество путей от начального события J до конечного C, проходящих через непрерывную последовательность стрелок.
Заполнение сетевого графика осуществляется в следующем порядке:
1) в верхнем секторе кружков ставятся порядковые номера событий согласно таблице расчетов (в примере от 1 до 8);
2) события соединяются стрелками работ и возле каждой стрелки ставится цифра продолжительности соответствующей работы (в том числе и нулевой работы). Стрелка с нулевой (безразмерной) работой вычерчивается тонкой либо пунктирной линией;
3)движением слева-направо поочередно (в примере от 1 до 8) заполняются левые секторы кружков путем прибавления к цифре левого сектора предыдущего события цифры работы у стрелки, направленной к последующему событию (в нашем примере – это: 0+7=7, 7+3=10,10+5=15, а также по другой ветви 7+3=10 и 10+3=13);
4) после заполнения левого сектора последнего кружка записывают такую же цифру в его правом секторе и проводят заполнение правого сектора других кружков движением справа-налево (в нашем примере – от №8 к №1) и вычитанием из цифры предыдущего кружка величины соответствующей работы;
5) проводится вычитание цифры левого сектора из цифры правого сектора, и разница записывается в нижний сектор, это и есть резерв времени в данном сетевом графике;
LJ—C = L kp – критический путь. Он определяет продолжительность минимальновозможного (без резервов) времени выполнения всего комплекса работ.
Любое затягивание работ по критическому пути вызовет соответствующее увеличение продолжительности всего цикла работ. Поэтому руководитель проекта, управляя всем комплексом работ, должен контролировать ход выполнения работ критического пути и подкритических путей.
Работы не на критическом пути могут иметь различный резерв времени. Увеличивать их длительность на величину этого резерва можно не нарушая длительность критического пути.
Оптимизация сетевого графика производится путем перебрасывания части работ с критического пути на некритические, имеющие резерв времени. Обеспечение равномерной потребности в ресурсах на протяжении выполнения всего комплекса работ достигается за счет установления рациональных сроков начала и окончания работ некритических путей. Тем самым уменьшаются суммарные пиковые нагрузки по исполнителям.
Для этого работы графика изображаются в масштабе: критический путь – в виде непрерывной линии, разрывы – пунктиром; на работах наносится количество исполнителей. Перемещая работы в пределах их резервов, можно добиваться равномерных эпюр потребности в ресурсах.
В общем виде порядок формирования системы сетевого планирования слагается из следующих операций:
1) определяются ответственные исполнители отдельных частей комплекса работ;
2) ответственные исполнители разрабатывают сетевые графики для своих подразделений;
3) сшивается общая сеть и производится оптимизация комплексного сетевого графика;
4) определяются документация и порядок поступления информации по ходу процесса и распоряжений по корректировке работ.