Полный текст

Введение В строительстве, как и других областях народного хозяйства, первые автоматизированные технологии создавались и внедрялись там, где были сложные задачи и большие объемы вычислений [1]. Одной из целей создания автоматизированного программного обеспечения являлось облегчение работы сотрудникам путем автоматизации расчетов по нужным формулам и правилам, повышение эффективности в процессе анализа получаемой информации и принятия решений. В период 1960-1970-х гг. широко проводились отечественные исследования в области кибернетики, автоматизации и информатизации производства. У истоков этого направления стояли П.К. Анохин, А.И. Берг, О.М. Белоцерковский, Г.С. Поспелов, В.М. Глушков, Н.П. Бусленко. Существенный вклад в развитие направлений автоматизации строительства внес А.А. Гусаков. И в этот период определилось основное направление его исследований - системотехника строительства, как наука о создании сложных автоматизированных технических систем в строительстве [2]. В рамках этого направления школой А.А. Гусакова создано представление о процессе строительства, как о сложной вероятностной динамической системе, подверженной многочисленным внешним и внутренним воздействиям и находящейся в постоянном изменении и развитии. В вероятностных динамических системах влияние лишь одного фактора не всегда можно оценить, так как конечный результат зависит не только от одного изучаемого в данном случае фактора, а от взаимодействия комплекса факторов [2, 3]. Из практики видно, что достаточно сложно создавать идеальную модель строительства, в которой отсутствуют простои, отказы, полностью соблюдаются заданные параметры времени и стоимости, что и обуславливается влиянием случайных факторов. С учетом этого в модели предусматриваются и возможные риски с целью их минимизации. Одной из моделей в организации и управления строительства является календарный план. По мнению автора [4], календарный план незаменим для задач организации, планирования и управления строительным производством в условиях ограничения реализации строительного проекта по времени, многих случайных и не прогнозируемых факторов. Календарные планы строительства объекта входят в перечень обязательных документов проекта организации строительства и проекта производства работ. На их основе решаются такие задачи, как планирование, организация, учет, контроль и регулирование строительства объекта [5]. Графики строительства обеспечивают решение управленческих задач необходимой информацией при строительстве типовых и несложных объектов. Со сложностью, уникальностью объекта капитального строительства или при стесненности условий производства работ такие графики теряют свою эффективность, поскольку на их основании становится трудно прогнозировать в динамике строительства изменения, риски. Они позволяют лишь до начала строительства произвести предварительное планирование производства работ и организовать строительную площадку. Одно лишь перемещение бригады на новый фронт или монтажного крана на новую стоянку в процессе строительства не по плану, ввиду непредвиденных обстоятельств, например отсутствия зоны складирования поступивших материалов, может привести к необходимости перепланирования всех смежных работ, поскольку для планирования строительно-монтажных работ необходимо учитывать не только технологические связи и зависимости, но и организационные. Подобного рода изменения происходят повсеместно, зачастую их не фиксируют, календарные графики оставляют без изменений. Возникает двойственность требований к источнику информации, т.е. к графику строительства [5]. С одной стороны, он не должен изменяться, поскольку уже согласован с заинтересованными сторонами и утвержден, с другой стороны - график должен быть реальной моделью и информационным источником принятия рациональных управленческих решений в случаях появления непредвиденных факторов. С отклонением от плана и организации строительства управление строительством по статической модели, например «бумажной версии» проекта производства работ, становится формальностью, поскольку она не содержит в себе тех изменений, которые происходят на строительной площадке, что в итоге приводит к появлению пространственно-временных коллизий производства работ, простоев, перерасходу времени и финансов подрядных организаций и заказчика. Так, в строительстве подобные простои оценивают в более чем 30 % от общей продолжительности строительства [6]. Нельзя недооценивать важность полноты информации о текущей системе строительства, поскольку это влияет на адекватность принимаемых решений в организационных системах. Предвидеть и принять рациональные управленческие решения в условиях недостатка информации затруднительно. При отсутствии сбора, обработки и хранения информации в ходе строительства эффективное управление сводится на нет, поскольку увеличивается информационная неопределенность [5, 7, 8]. До сих пор процесс организационно-технологического проектирования и возведения объектов строительства гораздо менее формализован и, следовательно, автоматизирован, чем процесс создания, например, печатной платы электронной схемы или машиностроительной детали. На большинстве строительных площадок в нашей стране отсутствуют технологии агрегации информации этапов строительства в единую информационную систему. Потоки информации ведутся разрозненно и не доходят своевременно до всех заинтересованных участников строительства. В таких условиях отсутствует классификация рисков или возможности их систематизации, так как каждый участник строительного процесса отвечает лишь за свои участки и этапы (А.А. Лапидус, Г.Б. Сафарян [9], А.А. Лапидус [10], Л.А. Коклюгина, А.В. Коклюгин [11]). При отсутствии аналитики, измерений эффективности строительного производства, адаптаций к меняющимся условиям, а также анализа выявленных аномалий в строительных процессах на одном объекте на последующих объектах строительным организациям достаточно сложно адекватно управлять строительным производством, поскольку от объекта к объекту обнаруживаются систематические сбои, простои, в том числе из-за разрозненности, недостатка или некорректности информации у различных служб. Чтобы определить реальный вклад каждого отдела и каждого сотрудника, а также определить слабые стороны структуры управления, необходимо получить обратную связь со строительной площадкой. Эта обратная связь может быть выражена в фиксации того или иного отказа возникшего на монтаже, с присвоением ему причины. С возникновением кибернетики как науки об управлении, показавшей, что информация имеет непосредственное отношение к процессам управления и развития, обеспечивающим устойчивость и выживаемость разных систем, информацию стали рассматривать как механизм, уменьшающий информационную неопределенность [8, 12]. Основной задачей информатизации является организация потоков информации, их стыковка, взаимоувязка, исключение дублирования информации, обеспечение ее корректности. Поэтому информационное обеспечение принятия управленческих решений, в том числе в строительстве, является важным в теории и практических методах организации управления. С развитием науки и техники появляется более совершенное программное обеспечение. На смену небольшим программам, решающим отдельные организационные и управленческие задачи, пришли крупные программные комплексы, позволяющие загружать больше информации, решать комплексно ряд задач и создавать более благоприятные условия для пользователя [13-15]. Общемировая тенденция развития современных цифровых технологий потребовала внедрения в проектирование, строительство и эксплуатацию технологии информационного моделирования [16]. Информационное моделирование объектов строительства - процесс создания и использования информации по строящимся, а также завершенным объектам строительства в целях координации входных данных, организации совместного производства и хранения данных, а также их использования для различных целей на всех стадиях жизненного цикла (СП 333.1325800.2020 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла»). По своей концепции технология информационного моделирования предусматривает наполнение информационных моделей необходимыми данными и атрибутами, а также агрегацией и дополнением новыми данными на последующих этапах реализации строительного проекта. Сбор, обработка и анализ поступающей информации со строительной площадки должны проводиться и учитываться в принятии оперативных управленческих решений. Согласно СП 333.1325800.2020 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла», при переходе строительного проекта со стадии проектирования в строительство предусматривается формирование строительной модели, исходной информацией для которой служит проектная модель (рисунок) [17]. Благодаря существующим программным комплексам информационного моделирования можно создавать цифровые информационные модели: проектную информационную модель, включающую представление объекта в виде 3D-модели, а в последующем - строительную информационную модель, включающую визуализацию строительного производства объекта в виде 4D-модели (строительной цифровой информационной модели) (С.И. Пименов [17, 19], J.P. Zhang, Z.Z. Hu [18], С.В. Бовтеев [20, 21], Sh. Staub-French, A. Khanzode [22]). Рис. Стадии жизненного цикла объекта капитального строительства и связанные с ними информационные модели: ПИМ - проектная информационная модель; СИМ - строительная информационная модель; ИИМ - исполнительная информационная модель; ЭИМ - эксплуатационная информационная модель Fig. Stages of the life cycle of a capital construction object and related digital information models: Notes: PIM - project information model, CIM - construction information model, IMM - executive information model, EIM - operational information model Строительная цифровая информационная модель как элемент строительной информационной модели, представляет собой динамическую информационную модель строительного производства, включающую, помимо представления объекта капитального строительства, информационную модель местности, календарно-сетевой график производства работ, объемы по фронтам работ, назначенные трудовые, технические и материальные ресурсы и их движение в процессе строительства. Такая цифровая модель позволяет наглядно планировать, анализировать график строительства объекта, вносить корректировки и проще управлять им [23]. Заложенные организационно-технологические решения в строительную цифровую информационную модель до и во время этапа строительства могут быть наглядно проанализированы путем моделирования нескольких вариантов с целью поиска и выбора наиболее эффективного, с заблаговременным обнаружением пространственно-временных конфликтов на рабочих участках. В этих условиях, с наличием более полной информации, вероятность выработки рациональных управляющих решений становится выше. В данной статье управление строительством рассматривается как управление сложной динамической системой. Влияние внешних и внутренних факторов при строительстве требует применения новых подходов к повышению эффективности организационно-технологического моделирования и снижения информационной неопределенности в управлении, например, использованием строительной информационной модели. Термин «информационная неопределенность» можно рассматривать как недостаток, некорректность, несогласованность информации. Целью данной работы является обоснование снижения информационной неопределенности в оперативном управлении строительства путем изменения структурных связей в системе управления строительством и применением строительной информационной модели как динамической организационно-технологической модели. Материалы и методы Информационная неопределенность в оперативном управлении строительства неразрывно связана со структурными связями в организационной структуре управляющей системы. В литературных источниках приводится разный набор характеристик, которым должна отвечать современная организационная структура системы управления. К некоторым из них относятся: адаптивность, устойчивость, оперативность, коммуникативность, надежность, организационная культура. На основании ряда указанных характеристик в статье приводится сравнение организационных структур управляющих систем: классической и предлагаемой с применением СИМ. В работе использованы общенаучные методы исследования: моделирование, классификация, логический анализ. Результаты и обсуждение Переход на технологии информационного моделирования требует от основных участников инвестиционно-строительного проекта изменения формы их взаимодействия [21]. Помимо этого, требуется и внесение изменений в схему структурных связей отдельных организаций, в том числе с изменением функций и обязанностей для ряда сотрудников. Так, например, для строительных организаций взамен проведения периодических совещаний (штабов) должно осуществляться непрерывное управление с ситуационно-моделирующего центра, организованного на территории строительной площадки (предпочтительней), с очным или дистанционным участием служб заказчика, генерального проектировщика, генерального подрядчика, заводов - производителей изделий, конструкций, оборудования, надзорных органов как в период подготовительных работ, так и в течение основного периода строительства. Одним из основных требований правильного использования СИМ является ее систематическое наполнение актуальными данными, т.е. СИМ должна в ежедневном/еженедельном режиме генерировать потоки информации, поступающие со строительной площадки (по радио и мобильной связи, фото- и видеоотчетам через специализированное программное обеспечение с привязкой к участку строительных работ), путем внесения в нее данных сотрудником, отвечающим за ведением строительной информационной модели. Внося записи о корректировках целевого плана, данные о фактических сроках, движении материально-технических ресурсов, проводя учет объемов выполненных работ, контроль качества выполнения работ позволят в режиме реального времени поддерживать строительную информационную модель в актуальном состоянии, которая послужит обобщенной моделью и источником достоверной информации для оперативного анализа комплекса параметров, что обеспечит уменьшение неопределенности в управлении. Это обуславливается тем, что будет известно больше актуальных параметров системы на момент принятия решения. И в этой связи информация из СИМ будет являться основой принятия управленческих решений в ситуационно-моделирующем центре, как на уровне заказчика, так и главного инженера, начальника участка или прораба. В таблице приводится сравнение схем связей в организационных структурах управления строительной организацией: классической и с применением СИМ. Сравнение схем связей в организационных структурах управления строительной организацией Comparison of linkage schemes in the organizational management structures of the construction organization Параметр Схемы связей в организационной структуре классическая (иерархическая) предлагаемая с СИМ (смешанная центричная) Схема связей в организационной структуре и передачи информации между службами Транзакционные издержки между подразделениями, службами + - Информационная насыщенность - + Согласованность информации между подразделениями, службами (коммуникативность) - + Оперативность согласованного принятия решений - + Устойчивость системы управления к внешним и внутренним факторам - + Организационная надежность - + Затраты на покупку специализированного программного обеспечения, ведение СИМ - + Предлагаемая схема связей в организационной структуре с применением СИМ изменяет в положительную сторону следующие характеристики управляющей системы: сокращает транзакционные издержки между подразделениями, службами; обеспечивает высокую информативность; улучшает согласованность информации между службами благодаря анализу данных из единого источника; ускоряет процесс принятия решений; увеличивает устойчивость системы управления с учетом внешних и внутренних факторов; повышает организационную надежность. К недостаткам можно отнести: необходимость закупки специализированного программного обеспечения, прохождение обучения сотрудников, ведение СИМ. Безусловно, ведение строительной информационной модели становится более затратным процессом, чем классическая разработка организационно-технологической документации и использование несовершенного программного обеспечения по календарно-сетевому планированию, однако с учетом вышеперечисленных положительных изменений шансы реализовать строительный проект надлежащего качества, в директивный срок и с непревышением бюджета увеличатся. Предполагается, что с функционированием ситуационно-моделирующего центра и применением технологии информационного моделирования строительная информационная модель должна наиболее полно предоставлять информацию сотрудникам подрядных организаций, координировать их работу, поскольку именно от деятельности подрядных организаций напрямую зависит эффективность реализации строительного проекта. За счет централизованного ресурсного планирования работ с учетом имеющихся и появляющихся в ходе строительства различных ограничений, неопределенность в оперативном управлении уменьшится. Это можно объяснить тем, что будет налажено эффективное взаимодействие основных участников проекта для согласования вариантов организационно-технологических решений строительства, заложенными в строительную информационную модель, как на этапе подготовительных работ, так и с ее актуализацией в ходе строительства; будет предоставляться достоверная информация для основных участников строительства о сроках строительно-монтажных работ, движении рабочей силы, машин и механизмов, графиках поставок материально-технических ресурсов и т.п. из строительной информационной модели; благодаря сбору актуализированной информации становится точнее проведение анализа расходования ресурсов, сравнение с плановыми показателями проекта, анализа и проведения мероприятий по снижению рисков для приближения реализации проекта к плановым показателям. Выводы Выявлено отсутствие технологии агрегации информации этапов строительства в единую информационную систему. Потоки информации ведутся разрозненно и не доходят своевременно до всех заинтересованных участников строительства. В таких условиях отсутствует классификация рисков и возможность их систематизации. Установлено, что для повышения эффективности реализации строительных проектов требуется применение новых подходов к организационно-технологическому моделированию, например использование динамической модели - строительной информационной модели. С применением строительной информационной модели необходимо внесение изменений в структурные связи управляющей системы, в том числе с изменением функций и обязанностей для ряда сотрудников. Предложена схема структурных связей управляющей системы, предусматривающая применение строительной информационной модели, которая позволит снизить информационную неопределенность и изменить в положительную сторону следующие характеристики управляющей системы: сократить транзакционные издержки между подразделениями, службами; предоставлять отдельным службам согласованную информацию; увеличить оперативность принятия решений; повысить устойчивость системы управления. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов. Все авторы сделали равный вклад в подготовку публикации.

Об авторах

С. И. Пименов

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Л. А. Коклюгина

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 125

PDF (Russian) - 87

Ссылки

• Ссылки не определены.