Разработка экономических механизмов ресурсного обеспечения строительных проектов тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Разработка экономических механизмов ресурсного обеспечения строительных проектов"

На правах рукописи

Симоненко Анна Николаевна

РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ

Специальность: 08.00.05 - «Экономика и управление народным хозяйством (Экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами - строительство)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

11 ДЕК 2013

Москва - 2013 г.

005543433

005543433

Работа выполнена на кафедре «Управление проектами и программами» ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им Г.В. Плеханова»

Научный руководитель: доктор экономических наук

Владимирова Ирина Львовна

Официальные оппоненты: Юсим Вячеслав Наумович

доктор экономических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им Г.В. Плеханова», кафедра «Экономика и организация производства»

Горшков Роман Константинович

доктор экономических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет (МГСУ)», кафедра «Экономика и управление в строительстве»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится «27» декабря 2013 года в 13-00 час. на заседании Диссертационного Совета Д 212.196.10 при ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова» по адресу: 117997, Москва, Стремянный пер., 36, корп. 3, ауд.353

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном библиотечном центре им. академика Л.И. Абалкина ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова» по адресу: 117997, Москва, ул. Зацепа, д. 43.

Автореферат разослан «27» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат экономических наук, доцент

(

! ^ М.А. Моторина

Общая характеристика исследования

Актуальность темы. Решение приоритетных задач инновационного развития экономики страны возможно в первую очередь при ведущей роли строительной отрасли, создающей и обновляющей основные фонды страны. По данным аналитиков, около 75% инвестиций реализуется в виде строительных проектов в сфере возведения новых объектов, их реконструкции, модернизации. В инвестиционно-строительной сфере, оцениваемой триллионами рублей, участвуют государство и коммерческие отечественные и зарубежные компании, идёт процесс усложнения, как самих объектов строительства, так и взаимоотношений участников. С целью повышения эффективности управления строительством современным подходом стала методология управления проектами, позволяющая обеспечить высокую степень обоснованности принятия решений относительно целевых показателей проекта: сроков, стоимости, качества. При этом основными инструментами в механизмах управления строительными проектами являются ресурсы и технологии, исследование которых становится актуальным в рыночных условиях.

Имеются научные и практические разработки по планированию, назначению ресурсов на работы проекта, их выравниванию. В то же время, механизмы и модели управления ресурсным обеспечением строительных проектов, позволяющих системно решать задачи распределения ресурсов с учётом имеющихся приоритетов и ограничений по их объёму, применяемым организационно-технологическим схемам возведения объектов, а также в зависимости от форм взаимоотношений участников проекта ещё недостаточно разработаны.

Актуальность диссертации определяется необходимостью систематизации точных, аналитических и эвристических правил и моделей управления ресурсным обеспечением строительных проектов и на их основе разработки экономических механизмов управления ресурсным обеспечением проектов на основе моделирования ресурсного критического пути применительно к различным условиям строительства.

Цель и постановка задач исследования. Целью диссертации является разработка экономических механизмов управления ресурсным обеспечением строительных проектов на основе формирования ресурсного критического пути для различных организационно-технологических схем строительства.

Достижение цели работы потребовало решения следующих основных

задач:

1. Провести классификацию ресурсов строительного проекта, описать их характеристики и выявить степень влияния на целевые показатели проекта.

2. Выполнить анализ методических подходов, организационно-экономических механизмов и моделей управления ресурсным обеспечением строительного проекта и сформулировать принципы и правила построения ресурсного критического пути (РКП).

з N

3. Исследовать и разработать механизмы управления ресурсным обеспечением проекта на основе использования эвристических правил формирования РКП с учётом критериев сроков, комплексных оценок работ и максимальных эффективностей работ в проекте.

4. Разработать модели управления ресурсным обеспечением строительных проектов в зависимости от организационно-технологических схем их реализации.

5. Выполнить расчёты по апробации предложенных механизмов и моделей на примере строительных проектов, входящих в программу комплексного развития территории.

Объектом исследования является ресурсное обеспечение строительных проектов, реализуемых в рамках программ комплексного развития территории.

Предметом исследования выступают экономические механизмы и модели управления ресурсным обеспечением строительных проектов.

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

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

1. Проведена классификация ресурсов строительного проекта, сформулированы характеристики ресурса типа «мощность» и выявлено ключевое влияние этого ресурса на сроки и бюджет строительного проекта.

2. Обоснован принцип управления ресурсным обеспечением проектов в строительно-инвестиционной сфере на основе ресурсного критического пути с учётом объёмов доступных ресурсов типа мощности и организационно-технологических схем реализации программ и проектов.

3. Разработаны механизмы формирования ресурсного критического пути на основе эвристических правил: по возрастанию первых разностей работ проекта, по возрастанию величины комплексных оценок работ и по максимальным эффективностям работ в проекте; сформированы области их применения.

4. Разработаны модели управления ресурсным обеспечением проектов для различных организационно-технологических схем выполнения строительных проектов: технологически независимых, зависимых, а также с учётом перебазировки ресурсов типа мощности с объекта на объект.

Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на примере проектов комплексного развития территорий, производственными экспериментами и проверкой при внедрении в практику управления строительными проектами.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основании выполненных автором исследований разработаны механизмы и модели, позволяющие управлять ресурсным обеспечением строительных проектов с

учётом ресурсных ограничений РКП и организационно-технологических схем их реализации.

Использование разработанных в диссертации моделей и механизмов позволяет их многократно применять, тиражировать и осуществлять массовое внедрение для достижения сроков и бюджета строительных проектов.

Разработанные модели используются в практике управления реализацией строительных проектов в ООО «Стройиндустрия».

Модели и расчётные примеры, разработанные в диссертационной работе, включены в состав учебных курсов и дисциплин: «Инвестиционные конкурсы и подрядные торги», «Современные методы управления инвестиционно-строительным комплексом города» в ФБГОУ ВПО «РЭУ им. Г.В.Плеханова».

Материалы диссертации, ее основные положения и результаты доложены и обсуждены на республиканских конференциях, симпозиумах и научных совещаниях в 2010-2013 гг.: Двадцать первых, двадцать вторых Международных Плехановских чтениях, научно-практической конференции преподавателей и аспирантов «Образование-наука-производство-управление», в ноябре 2010г. в Старом Осколе, ежегодной международной научно-практической конференции «Современные проблемы управления проектами в инвестиционно-строительной сфере и природопользовании» (г.Москва, 2012, 2013гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ общим объемом 6,17 п.л. (авт.2,9п.л.), в том числе 4 работы - в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 149 страницы основного текста, 22 рисунка, 35 таблиц. Библиография включает 165 наименований.

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

Первая глава. «Анализ теоретических и методических основ управления ресурсным обеспечением строительных проектов»

Проведён анализ характеристик строительных проектов, выявлены управляемые параметры и сделано описание их ресурсов. Исследованы виды ресурсов, используемые при реализации строительных проектов, в том числе, материальные, трудовые, финансовые, ресурсы строительных машин и механизмов, управленческие. Предложена классификация ресурсов проекта по типу их влияния на целевые показатели проекта, в том числе: невоспроизводимые, складируемые, накапливаемые и воспроизводимые, нескладируемые, ненакапливаемые. К воспроизводимым отнесли синтетический ресурс типа мощности, объединяющий трудовые и машинные факторы производства. Выявлено, что нерациональное использование именно этого вида ресурсов (простои, неполная загрузка, использование не на тех видах работ по квалификации, численности и др.) приводят к

конечным экономическим потерям, как для сроков, так и бюджета строительного проекта. Определено, что организационно- экономической формой единицы ресурса типа «мощность» строительных проектов является бригада рабочих, оснащенная необходимыми механизмами, машинами, инструментом, производительность которых преимущественно и определяет их мощность (табл.1)

Таблица 1.

Классификация ресурсов строительного проекта по степени влияния _на целевые параметры и методам управления_

Вид ресурсов Характерист ика ресурса Влияние на целевые показатели проектов (Сроки и Бюджет) Особенности Методы управления

Невоспроизводимые складируемые накапливаемые ресурс типа энергия Можно накапливать с последующим расходованием запасов Поставка партиями Методы и модели логистики снабжения

Воспроизводимые Нескладируемые ненакапливаемые синтетически й ресурс типа «мощность» Окончательные потери для проекта (критическое влияние на целевые показатели проекта) Динамические характеристики: производительное ть, интенсивность, скорость использования Организационно-технологическое моделирование РКП

Сделана постановка цели и задач исследования, состоящих в разработке механизмов и моделей управления обеспечением строительных проектов ресурсами типа «мощность» при использовании различных критериев и организационно-технологических схем их реализации. При этом основной задачей является обеспечение соответствия привлекаемых ресурсов типа «мощность» работам проекта и обоснование назначения и движения бригад по работам и объектам, позволяющих получить минимальный срок строительства и экономический эффект за счёт рационального использования ограниченных ресурсов проекта. Таким образом, сформулирован принципиальный подход к моделированию ресурсного обеспечения проекта: использование методологии ресурсного критического пути.

Ресурсный критический путь (РКП) определяет истинную продолжительность проекта, так как учитывает все ограничения, в том числе ресурсные. В общем виде определяется РКП аналогично традиционному, в то же время, при расчёте этого пути учитываются ресурсные ограничения. Однако теория и практика использования этого показателя в управлении проектами выявила проблемы, связанные с механизмами формирования РКП, которые требуют исследований. В частности, точные методы расчёта сложно

б

применить на стадии обоснования, разработки планов проекта и его ресурсного обеспечения, интуитивно в настоящее время используются логические подходы в назначениях ресурсов.

Для решения задачи формирования РКП исследованы методы моделирования проекта, в том числе календарное, циклограммное, сетевое. Установлено, что для решения задач планирования ресурсного обеспечения целесообразно применять сетевые графики типа «вершина - работа».

Сделана постановка и исследована задача приоритетного распределения ресурсов по участникам проекта с учётом требуемых объёмов и их эффективности.

Общая схема исследования приведена на рис.1.

РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОЕКТОВ

Актуальность Обусловлена проблемой отсутствия научно обоснованных методик и механизмов решения задач управления ресурсами типа «мощность» при реализации строительных проектов

Гипотеза Управление ресурсным обеспечением для достижения целевых показателей проектов по срокам и бюджету целесообразно осуществлять на основе формирования ресурсного критического пути для различных организационно-технологических схем строительства.

Цель диссертации Разработка экономических механизмов управления ресурсным обеспечением строительных проектов на основе моделирования ресурсного критического пути для различных организационно-технологических схем строительства.

Задачи Результат

1. Провести классификацию ресурсов строительного проекта, описать их характеристики и выявить степень влияния на целевые показатели проекта. Классификация ресурсов строительного проекта по критерию степени влияния на целевые показатели проекта; сформулированы характеристики ресурса типа «мощность» и выявлено его ключевое влияние на сроки и бюджет строительного проекта.

2.Анализ методических подходов, организационно-экономических механизмов и моделей управления ресурсным обеспечением строительного проекта и обоснование принципов построения ресурсного критического пути Обоснован принцип управления ресурсным обеспечением строительных проектов на основе ресурсного критического пути с учётом объёмов доступных ресурсов типа «мощность»

(РКП)

3.Исследование и разработка механизмов формирования РКП с использованием эвристических правил распределения ресурсов проекта Разработаны механизмы формирования ресурсного критического пути на основе эвристических правил приоритета базирующихся на критериях оценки работ проекта, в том числе: по возрастанию первых разностей работ проекта, по возрастанию величины комплексных оценок работ и по максимальным эффективностям работ в проекте и определены условия их применения.

4.Разработка моделей управления ресурсным обеспечением строительных проектов в зависимости от организационно-технологических схем их реализации Разработаны модели управления ресурсным обеспечением проектов и определены условия их применения для различных организационно-технологических схем реализации строительных проектов: РКП для независимых, зависимых объектов строительства, а также с учётом перебазирования ресурсов типа «мощность»

5. Расчёты по апробации предложенных механизмов и моделей на примере строительных проектов. Расчётные РКП строительных проектов, оценки сокращения их продолжительности и экономии бюджета с учётом доступности и выравнивания ресурсного обеспечения. Подтверждение гипотезы.

Рис. 1. Схема исследования

Во второй главе «Исследование и разработка экономических механизмов распределения ресурсов строительного проекта» для

обоснования подходов к формированию РКП исследованы общие правила разработки экономических механизмов управления обеспечением ресурсами строительного проекта.

Исследования показали, что формирование и сокращение критического пути проекта возможны двумя путями: либо за счет насыщения фронтов работ ресурсами, либо за счёт внедрения инновационных технологий, позволяющих существенно повысить производительность труда. В производственной практике эти два пути осуществляются совместно, в то же время в условиях принятых технологических решений в рамках проекта целесообразно рассматривать первый путь: насыщение фронта работ ресурсами типа «мощность», на котором базировались дальнейшие исследования в настоящей работе. При этом следует отметить, что насыщение фронта работ ресурсами не может осуществляться до бесконечности, так как требуемые на строительной площадке условия

безопасного проведения работ не могут этого позволить. Приведенные выше рассуждения можно резюмировать в виде следующих двух положений, которые приняты как основание для формирования механизма РКП.

Во-первых, в организационно-экономических системах, в которых отсутствует синергетический эффект, функция зависимости времени выполнения работы от количества используемых ресурсов типа «мощность» имеет выпуклый характер в том случае, когда увеличение количества ресурсов в п раз приводит к сокращению продолжительности выполнения также в п раз.

Во-вторых, в организационно-экономических системах, функция зависимости времени выполнения работы от количества используемых ресурсов типа «мощность» имеет вогнутый характер в том случае, когда первые разности возрастают по мере увеличения количества распределяемого ресурса и выпуклый характер - когда убывают.

Вследствие этого отмечается, что если первые разности изменяются произвольно с увеличением количества распределяемого ресурса, то зависимость времени выполнения работы от количества используемых ресурсов типа «мощность» имеет выпукло-вогнутый характер.

В связи с этим, решение задачи формирования РКП, было сформулировано следующим образом. В составе проекта возводится п объектов и имеется т единиц однотипного ресурса типа «мощность», подлежащих распределению по этим объектам. Также известна величина продолжительности 6у выполнения работ при назначении на г'-й объект ресурса в количестве j. Введем независимую переменную ху, которая принимает значение равное 1 в том случае, если на г-й объект назначен ресурс в количестве j и ноль в противоположном случае. Тогда задача будет заключаться в распределении имеющегося ресурса таким образом, чтобы максимальным образом сократить продолжительности выполняемых работ. В этом случае в качестве целевой функции целесообразно принять суммарную продолжительность всех работ, которая должна стремиться к минимуму:

я и

ZZX*!/-»»"1' (О

М у-1

при ограничениях

я т т _

2л-1» i=1,п; ^-двоичныепеременные; (2)

1-1 j-l ]ш\

где М- количество имеющегося ресурса.

При этом первое ограничение характеризует дефицитность распределяемого ресурса и является «бюджетным»; ограничение второго типа отражает условие необходимости назначить минимум по одной единице ресурса (строительной бригаде) на каждый проект; данное ограничение может и отсутствовать и имеет смысл только для случая, когда М>п, то есть число единиц распределяемого ресурса больше числа объектов. Отметим, что случай, когда М<п, рассматривался в работах A.M. Потапенко.

Задача (1) - (2) относится к классу задач комбинаторного программирования и в общей постановке может быть решена методом решения целочисленных задач типа метода ветвей и границ. Для повышения скорости и качества её решения в работе предложено выбрать и использовать вспомогательную задачу линейного программирования из списка, а также обосновать её переменную.

Доказано, что выбор целесообразно осуществлять с помощью эвристического правила, которое даёт возможность получить решение неточное, но достаточно близкое к оптимальному, значительно снижая при этом трудозатраты и продолжительность его получения.

Эвристическое правило: обосновывая распределение ресурса проекта, позволяющее получить оптимальный РКП, необходимо выбирать варианты с максимальными значениями первых разностей. При этом алгоритм решения задачи предполагает распределение ресурсов по возрастанию первых разностей и дает оптимальное решение задачи (1) - (2).

Далее исследовалась задача распределения ресурсов в строительной организации, имеющей в портфеле п проектов, одновременное выполнение которых невозможно из-за ограниченности ресурсов типа «мощность». Необходимо распределить объёмы ресурсов по этим проектам с учётом очередности их выполнения, имея в качестве критерия не только время завершения каждого проекта, определенного контрактом, но и рассмотреть другие факторы, характеризующие процесс реализации проектов. Таким образом, в отличие от существующих методов и механизмов распределения ресурсов, ориентированных на решение однокритериальной оптимизационной задачи, когда принимается распределение ресурсов, доставляющее экстремум одному критерию, в настоящей работе исследована группа критериев и сформирован подход к определению приоритетности на основе оценки многих факторов.

Разработанные ранее механизмы распределения ресурсов, для случая полной информированности на стадии планирования, то есть когда отсутствует возможность манипулирования информацией, предполагают использование приоритетных механизмов распределения ресурсов.

В этом случае при определении уровня ресурсного обеспечения каждого из проектов используются показатели приоритета проектов, предполагаемых к реализации. Приоритетные механизмы в общем случае описываются следующей процедурой:

где п - число проектов; в! - потребность ¿-го проекта в ресурсе; х, -выделяемое количество ресурса для реализации ьго проекта; Я - объем распределяемого ресурса; г)^;) - функции приоритета проектов; у -нормировочный параметр, выбираемый из условия

если < Я м

(3)

если

1X1111'

J'íí.Cr,)} = Д,

i-1

Выражение (3) предполагает, что проект получает ресурс в количестве, не большем заявленной величины.

Таким образом, согласно (3) ресурсы распределяются пропорционально приоритетам. Но в современных исследованиях практически отсутствуют рекомендации по выбору функции приоритета проектов за исключением случаев распределения ресурсов в многоуровневой организационной системе, когда в качестве функции приоритета принимается заявка исполнителя проекта на распределяемый ресурс. Причем истинный уровень потребности в ресурсах лицу, принимающему решение, неизвестен, что приводит к возможности сознательного искажения объемов заявок с целью получения большего количества ресурсов. Именно в этом случае рассматриваемый механизм будет функционировать согласно известному правилу - «больше просишь - больше получишь».

Для формирования группы необходимых и достаточных критериев, которыми руководствуются специалисты строительных организаций для определения приоритетности проектов, принимаемых к реализации, была проведена процедура экспертного опроса в форме коллективной генерации идей.

Необходимое число экспертов, участвующих в процессе проведения экспертного опроса, определено согласно простым эвристическим правилам:

- количество экспертов должно быть не меньше числа факторов или вариантов, подлежащих ранжированию;

- количество экспертов не менее 7 и не более 30 человек, так как достаточно малое количество экспертов приводит к недостоверности групповой оценки, а слишком большое - к сложности организации экспертного опроса.

Исходя из этого, в настоящем исследовании число экспертов принималось равным 17, так как количество факторов, влияющих на выбор проекта, может быть достаточно большим, достигая порядка двенадцати-пятнадцати. Формирование группы экспертов осуществлялось из представителей семи строительных компаний.

Результат опроса позволил определить следующий набор критериев, учитываемых при определении приоритетности проекта: рентабельность проекта; затраты на реализацию проекта; влияние участия в проекте на деловую репутацию предприятия; размер штрафных санкций по условиям контракта; обременение проекта; сроки выполнения; полнота разрешительной и проектно-сметной документации; особенности архитектурно-планировочных решений; особенности организационно-технологических решений; обеспеченность ресурсами; расположение объекта; назначение объекта.

С учётом полученных результатов, процесс распределения ресурсов представляет собой многокритериальную задачу, когда приходится учитывать сразу несколько факторов, характеризующих набор проектов

подлежащих выполнению и распределение ресурсов осуществлять на основе оценки комплекса критериев.

Для решения задачи распределения ресурсов при нескольких критериях были применены методы многокритериальной оптимизации, основанные на применении векторного критерия качества распределения ресурсов, когда критерий эффективности, выраженный через показатели исходов операции, заменяют скалярным на основе функции свертки.

В данном случае, учитывая особенности поставленной задачи, была построена функция приоритетов т^) на основе исходных данных о предпочтительности проектов, принятых для реализации на основе проведения экспертного опроса.

В расчётах был использован алгоритм построения оценок проектов, базирующихся на результатах однократного экспертного опроса, который основан на использовании метода парных сравнений.

Алгоритм позволяет привести одну задачу распределения ресурсов между п проектами к последовательности элементарных задач распределения ресурсов между двумя проектами, то есть необходимо решить п{п — 1)/2 элементарную задачу распределения ресурсов.

В качестве подготовительного шага алгоритма, на котором осуществляется подготовка исходных данных, проводится экспертный опрос: каждому эксперту предлагается заполнить матрицу, описывающую его представления о важности каждого из проектов. Произвольный элемент матрицы, заполняемой экспертом, ац показывает, какую часть имеющегося ресурса, по мнению эксперта, необходимо выделить на реализацию г-го проекта с тем, чтобы оставшуюся часть направить на выполнение у'-го проекта. Не нарушая общности дальнейшего решения, полагаем, что объем распределяемого ресурса равен 1, то есть Д=1. В процессе заполнения матрицы, эксперту запрещается использовать предельные значения показателя, то есть а/к) ФО и я,-,® Таким образом, оценки, проставленные к-ым экспертом должны удовлетворять следующему свойству

а/}=1 - а}к) (#Д и = й; к = й, (4)

где т - количество экспертов, привлекаемых для экспертного опроса.

Диагональные элементы матрицы в данном случае заполняются, чтобы при дальнейшем решении избежать неопределенности, так как используется процедура парного сравнения. Следуя логике заполнения остальных элементов матрицы, принимаем каждый диагональный элемент равным 0,5, то есть

ай№=0,5, г = 17«; к = йт

Следует отметить, что при заполнении матрицы эксперт может руководствоваться либо собственными интуитивными представлениями, либо использовать уже известные модели распределения ресурсов.

В результате проведения экспертного опроса получено т матриц, по числу экспертов, отражающих индивидуальное представление каждого эксперта о реализуемых проектах. Для получения согласованного мнения

экспертов осуществлено осреднение первоначальных матриц. В том случае, когда согласованность экспертов будет невысокой, рекомендуется повторить процедуру экспертного опроса по методу Дельфы. Таким образом, результирующая матрица составляется из средних значений, найденных по первичным данным. Произвольный элемент результирующей матрицы находится по выражению

1 т

<^=-14 т

По результирующей матрице, отражающей интегральное представление экспертов о ресурсных приоритетах реализуемых проектов, получены интегральные оценки для каждого проекта в наиболее полной степени учитывающие мнения экспертов. Обозначив вектор этих оценок через г = {?|>?2>->9«} > сформулировано нормировочное условие для компонент этого вектора, отражающее наличие бюджетного ограничения: объем распределяемого ресурса равен единице

¿*,=1- (5)

(=1

Очевидно, что интегральную оценку /-го проекта должна быть увязана с его потребностью в ресурсах: чем больше потребность в ресурсах у проекта, тем выше его оценка. Поэтому отношение элементов результирующей матрицы должно равняться отношению их интегральных оценок, то есть для всех / и/ должно выполняться соотношение

аи1ап=ЧМ1, (6)

Данное соотношение в интерпретации к задаче распределения ресурса является математическим выражением аксиомы независимости: отношение ресурса, выделяемого г'-му проекту, к ресурсу, выделяемому потребителю уму проекту, не зависит от того, какие еще проекты участвуют в процедуре распределения.

Для дальнейшего решения осуществлён переход к матрице, составленной из исходной результирующей матрицы по следующему правилу: произвольный элемент матрицы Д, будет вычисляться по элементам исходной матрицы по формуле:

Д, = а,Ч= «,/а-«,), = Д; /(1 + д,). (?)

Полученная матрица будет представлять положительно определенную обратно симметричную матрицу, обладающую следующими свойствами:

Д,= 1, Д, = 1//?„,

По условиям задачи, матрицы ||а,.| и должны быть согласованны. Это означает, что должно выполняться условие транзитивности, которое для матрицы |ду| записывается в виде

Д,=Д*-Д„ (и*- и........И) (8)

В том случае, если данные экспертного опроса будут являться согласованными, вычисление комплексных оценок по проектам q¡

осуществляется исходя из следующих представлений: верное для всех значений i тождество вида может быть записано в виде

1 5А 2?

>1 1-1 / >1 41 >1 "(,■

Таким образом, комплексная оценка ¡-го проекта определяется по данным матрицы ¡¡/?--|| по следующей формуле:

(10)

IР,

У-1

К сожалению, на практике исходные данные имеют степень согласованности гораздо ниже требуемой, поэтому, прежде чем использовать выражение (10) необходимо провести процедуру согласования исходных данных. Для этого может быть использована имеющее место избыточность исходных данных. Избыточность данных появляется в результате требования выполнимости условий транзитивности (8). Данное требование означает, что матрицу можно составить используя только одну из строк (любую), а так

как строк и, то и возникает ситуация переопределения задачи. В том случае, когда исходные данные будут согласованы, полученные по любой из строк матрицы ||д,|| будут совпадать или же отличаться незначительно, что будет приемлемо для принятой точности вычислений. Если же исходные данные плохо согласованы, то матрицы ||/?#||, получаемые из различных строк

исходной матрицы, будут различаться весьма существенно, поэтому необходимо провести сглаживание исходных данных.

Для сглаживания данных целесообразно применять их осреднение. Поэтому необходимо провести осреднение результатов формирования матриц из различных ее строк. Но для этой цели удобнее перейти к вспомогательной матрице произвольный элемент которой ёу будет являться логарифмом соответствующего элемента /?,,. То есть

5ц=1п Ду. (11)

Тогда условие транзитивности будет записано в виде

<5у= <5,*+ - <5*/+ (12)

Проведение сглаживания данных осуществляется следующим образом: пусть известна только первая строка матрицы тогда используя

соотношение транзитивности (8) получаем остальные члены матрицы и фиксируем вновь полученную матрицу которая будет являться

согласованной. Операцию повторяем для каждой строки исходной матрицы . В итоге получаем п матриц, на основе которых строим единственную

согласованную матрицу Ц^Ц

п

Получив сглаженную матрицу переходим к матрице

используя операцию потенцирования

Имея матрицу согласованных данных на основании соотношения

(10) получаем интегральные оценки рассматриваемых проектов.

Таким образом, алгоритм построения интегральной оценки проектов осуществляется в следующей последовательности:

1 шаг. Проведение экспертного опроса, в результате которого получаем т матриц экспертного опроса

2 шаг. Получение результирующей матрицы по формуле

1 т а..=-Уак..

3 шаг. Построение матрицы |[д| с использованием выражения (7).

4 шаг. Построение матрицы по формуле (11).

5 шаг. Проведение сглаживания данных. Для этой цели по каждой из строк исходной матрицы с использованием условия транзитивности (8)

строятся согласованные матрицы Ц^].

6 шаг. По согласованным матрицам Ц^Ц осуществляется осреднение по формуле (13). Получаем единственную матрицу

7 шаг. По матрице находим матрицу |/3,*|, используя операцию потенцирования

8 шаг. По матрице Ц/^Ц вычисляем интегральные оценки проектов, используя выражение

?/=--•

Основным достоинством предлагаемого алгоритма является его простота и вычислительная устойчивость. В то же время при росте числа проектов, принятых к реализации, происходит резкое возрастание сложности составления матрицы результатов экспертного сравнения. В этом случае задачу целесообразно решать в два этапа: на первом этапе производится группировка проектов по некому существенному признаку; на втором этапе решается задач распределения ресурса между группами, а затем внутри каждой из групп.

Третий исследуемый вариант формирования РКП был рассмотрен с учётом технологических взаимосвязей. Действительно, достаточно часто последовательность выполняемых работ определяется технологическими особенностями реализуемого проекта, а не представлениями менеджера проекта о значимости данной работы. Это накладывает ограничения при формулировании оптимизационных задач, которые являются аналитическим, учёт которых возможен только с помощью теории графов, когда для описания технологической последовательности выполняемых работ по проекту используется граф, получивший название технологического. Таким образом, возникает проблема одновременного учета ограничений различной природы, то есть ресурсного и логического типов.

Для решения такого рода задач в диссертации предлагается использовать двойную сетевую модель, требующую построения двух типов графов, получивших название: Л-сеть - традиционный технологический граф и Д-сеть - граф перемещения ресурсов, которые затем увязываются в единую, объединенную, ЛЯ-сеть. Доказано, что технологический граф строительного проекта является агрегируемым или способным к преобразованию, допускающему агрегирование, в условиях, когда каждая работа технологического графа может быть выполнена при различном ресурсном обеспечении, причем величина ресурса носит дискретный характер.

Далее распределение ресурсов осуществляется на основе принципа максимальной эффективности их использования, в качестве критерия которой предлагается использовать разработанную комплексную оценку вариантов распределения ресурса типа «мощности». Для этого случая поставлена и решена задача выбора пути максимальной эффективности по заданному графу, характерная для этапа предварительного планирования проекта.

Третья глава «Моделирование оптимального распределения ресурсов типа мощности на основе РКП строительных проектов»

Исследования, выполненные в третьей главе, позволяют моделировать применение эвристических механизмов формирования РКП с учётом особенностей взаимодействия генподрядной и субподрядных организаций в процессе реализации проектов при различных организационно-технологических схемах строительства: планирование потоков ресурсов на технологически независимых и зависимых объектах, в том числе с учётом перебазирования мощностей с одного объекта на другой.

Предлагается решать задачу, используя эвристические подходы в графической интерпретации метода ветвей и границ.

Для варианта технологически независимых объектов на первом этапе определяется простая последовательность перехода субподрядных и генподрядных бригад, затем анализируются ограничения по ресурсам, и корректируется график РКП.

Для зависимых объектов дополнительная технологическая связь накладывает ограничение на произвольность расстановки бригад на объектах

в потоке, что соответственно отражается в матрице переходов, далее применяется алгоритм решения задачи редактора на основе нахождения матрицы бинарных сравнений. Установлено, что увеличение числа субподрядчиков практически не сказывается на объеме задачи, так как количество объектов не меняется, а, следовательно, размерность матриц останется прежней.

Также решена задача обеспечения строительства бригадами с учётом времени их перебазировки с объекта на объект, которая использовала алгоритм классической задачи коммивояжера.

Общая схема применения разработанных экономических механизмов и моделей управления ресурсным обеспечением строительных проектов приведена на рис. 2.

Предлагаемые экономические механизмы формирования РКП с учётом организационно-технологических схем возведения объектов были применены при планировании проекта комплексного развития территории: реконструкции и развития социально-бытовой и культурно-спортивной сферы микрорайона на территории реорганизации электроподстанции Бескудниково в г. Москва.

Застройка проектируемых жилых микрорайонов предусматривается многоэтажными жилыми домами по индивидуальным проектам различных типов и этажностью до 25 этажей. Единое планировочное решение базируется на сохранении озелененной пешеходной оси, пронизывающей территорию проекта планировки с северо-востока на юго-запад. В связи с переустройством электроподстанции «Бескудниково» на освобождаемой территории планируется освоение участка вдоль Высоковольтного проезда (район Отрадное) (состав объектов табл.2).

Произведем расчет общей продолжительности выполнения работ по всем проектам, не используя эвристических правил распределения ресурсов. Результаты расчета приведены в табл. 3. В процессе расчета учитывалось, что первый вид работы (первая колонка табл. 3) выполняется одной бригадой генподрядной организации, а второй вид работы (вторая колонка табл. 3.) -ресурсами субподрядных организаций, которые должны обеспечить параллельное выполнение работ. Основное условие при этом - наличие свободного фронта работ.

При увязке третьего вида работ обращается внимание на наличие свободного фронта работ и бригады, способной выполнять этот вид работы.

Таким образом, расчет по исходным данным показал, что весь комплекс объектов должен быть завершен в течение 836 дней.

Ресурс типа "мощность"

Точные методы управления

Эвристические методы управления

Аналитические методы управления

Возрастание первых разностей работ проекта

Формирование ресурсного критического пути (РКП)

» *

Возрастание величины комплексных оценок работ проекта

Максимальные эффективности работ проекта

Количество ресурсов типа "мощность" недефицитно

Имеется один или несколько критических видов ресурсов

Имеются технологические и ресурсные ограничения

Технологически независимые объекты: Учет имеющихся

ресурсов субподрядных и генподрядных организаций на базе обобщения задачи редактора

^ Технологически^^ зависимые объекты: Наложение на принятый алгоритм

бинарных сравнений жестких связей сетевого графика

Перебазировка ресурса с объекта

на объект: Оценка совокупных затрат строительных бригад на базе применения задачи о коммивояжере с замкнутым циклом

Ресурсы проекта

Методы управления

Принцип управления

Экономические механизмы формирования РКП

Области применения экономических механизмов фоомивования РКП

Модели оптимального распределения ресурсов типа "мощность" в зависимости от организационно-технологической схемы реализации

пппектпк

Рис.2. Схема применения экономических механизмов и моделей оптимального распределения ресурсов проектов

В диссертации выполнены расчёты по оптимальному распределению ресурсов типа мощности во взаимной увязке работ, выполняемых генподрядной и субподрядной организациями. Для этой цели был использован алгоритм решения классической задачи «редактора» В табл. 2. приведены данные о продолжительностях выполнения работ по каждому проекту генподрядной и субподрядными организациями, здесь же представлены данные о значениях параметров и

Таблица 2

Состав и параметры объектов по проекту комплексного развития территории

Наименование объекта Стоимост ь млн. руб. Продолж ительнос ть,дн Генпод ряд. (а1) Субподря дная орг.(Ы) Генподря дная орг.(а) ¿г=С|-а 41=31+ ь, Место

16-ти этажный цом (башня) 215 182 57 102 23 -34 159 VI

25-ти этажный дом (башня) 297 219 87 91 41 -46 178 V

19-ти этажный дом (4 секции) 359 239 98 105 36 -62 203 п

17-ти этажный дом (5 секций) 462 287 109 136 42 -67 245 I

19-ти этажный дом (3 секции) 284 172 64 73 35 -29 137 VII

Школа на 1250 мест 216 138 67 51 20 -47 118 VIII

Детский сад на 325 мест 77 127 48 53 26 -22 101 IX

Гараж-стоянка емкостью - 7520 маш/мест 148 198 71 112 15 -56 183 IV

Цосуговый центр 387 235 83 119 33 -50 202 III

ИТОГО 2445

Применяя правило: сначала выполняются работы, для которых /,> 0 в очередности возрастания а затем - работы, для которых /,< 0 в очередности убывания дПолученные при этом результаты представлены также в табл. 2.

Определив очередность выполнения работ при реконструкции социально-бытовой и культурно-спортивной сферы района Бескудниково, построена увязка работ, соответствующая принятой очередности работ (табл.4). В процессе расчета предполагалось, что последовательность работы бригад генподрядной организации на отдельных проектах при выполнении третьего вида работ не изменяется.

Таким образом, общая продолжительность реализации строительного проекта по реконструкции социально-бытовой и культурно-спортивной сферы района Бескудниково составит 736 дней, то есть уменьшилась на 100 дней, что составляет 12% от первоначальной продолжительности.

Таблица 3. Распределение ресурсов по первоначальному базовому плану

Таблица 4.

Распределение ресурсов по алгоритму задачи «редактора» с неизменным порядком следования объектов

проекта

0 57 159

57 102 23 I

57 159 182

57 114 205

87 91 41 II

114 205 246

114 242 347

98 105 36 III

242 347 383

242 351 487

109 136 42 IV

351 487 529

351 415 529

64 73 35 V

415 488 564

415 482 564

67 51 20 VI

482 533 584

482 530 584

48 53 26 VII

530 583 610

530 601 713

71 112 15 VIII

601 713 728

601 684 803

83 119 33 IX

684 803 836

0 109 145

109 136 42 I

109 145 187

109 207 312

98 105 36 II

207 312 ■ 348

207 209 348

83 119 33 III

209 328 381

290 361 473

71 112 15 IV

361 473 488

361 448 539

87 91 41 V

448 539 580

448 505 607

57 102 23 VI

505 607 630

505 569 642

64 73 35 VII

569 642 677

569 636 687

67 51 20 VIII

636 687 707

636 684 737

48 53 26 IX

684 737 736

Проведённая апробация и выполненные вариантные расчёты по моделированию управления ресурсным обеспечением строительных проектов на основе их РКП показали эффективность применения эвристических подходов для различных организационно-технологических схем строительства объектов

В заключении сформулированы основные выводы и рекомендации, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. В результате анализа существующих моделей распределения ресурсов было установлено, что все разнообразие ресурсов, используемых в проекте, подразделяются на две группы: складируемые или материально -технические ресурсы и нескладируемые или ресурсы типа «мощность». В процессе формирования организационно - технологических решений

возникает проблема распределения ресурсов типа «мощность» по фронтам работ, что порождает различные варианты производства работ. В то же время соблюдение договорных сроков требует на этапе подготовки производства организации управления продолжительностью выполнения работ. Следовательно, возникает задача разработки комплекса механизмов и моделей, позволяющих осуществить рациональное распределение ресурсов типа «мощность» по фронтам работ, что обеспечивает соблюдение общих сроков реализации строительного проекта и повышает экономическую эффективность реализации проекта и всех его участников.

2. Предложен принципиальный подход к управлению ресурсным обеспечением проектов в инвестиционно-строительной сфере на основе ресурсного критического пути, формируемого с использованием эвристических механизмов распределения ресурсов типа «мощность», обеспечивающих различную степень насыщения фронтов работ строительными бригадами, что позволяет получать значения, близкие к оптимальным, исключая итерационные процедуры нахождения точного решения.

3. Разработаны механизмы формирования ресурсного критического пути на основе эвристических правил приоритета и выявлено три основных правила построения эвристических механизмов формирования РКП: по возрастанию первых разностей работ проекта, по возрастанию величины комплексных оценок работ и по максимальным эффективностям работ в проекте, и сформированы области их применения.

4. Исследование экономических механизмов распределения ресурсов типа «мощность» на основе сформулированных эвристических правил формирования РКП позволило определить условия их эффективного применения. Использование первого правила эвристических механизмов формирования РКП позволило выявить условия его безусловной оптимальности для работ проекта и показало, что данное правило применимо для случая, когда сокращение времени выполнения работ осуществляется за счет насыщения фронта работ ресурсами, то есть на одну работу может направляться не единица ресурса, а больше, то есть количество ресурсов типа мощности превышает количество работ, подлежащих выполнению. Второе правило эвристических механизмов построения РКП целесообразно применять в случае, когда при распределении ресурсов учитывается несколько характеристик работ. Такая ситуация возникает, когда при реализации проекта имеется один или несколько дефицитных, критических видов ресурсов, при распределении которых приходится учитывать целый комплекс факторов. Областью применения третьего правила при формировании РКП проекта является случай, когда по каждой из работ определяется количество вариантов ее ресурсного обеспечения, и каждый из вариантов характеризуется комплексной оценкой, что дает возможность привести задачу распределения ресурсов на сети к задаче поиска пути максимальной эффективности. Такая ситуация возможна на этапе предварительного планирования выполнения проекта.

5. Установлено, что при решении задач моделирования передачи фронтов работ от генподрядчика к субподрядчику и планирования назначений на них ресурсов типа «мощность», целесообразно использовать эвристические правила

6. Получена модель распределения ресурсов типа «мощность» в процессе выполнения строительных проектов для случая технологической зависимости между этапами проекта на базе обобщения задачи редактора, отличающейся применением особенностей поточной организации работ с учетом технологических связей между этапами проекта и позволяющей осуществить минимизацию сроков строительства.

7. Моделирование оптимального распределения ресурсов типа «мощность» проекта строительства независимых объектов с учётом имеющихся субподрядных и генподрядных организаций следует осуществлять по РКП с использованием эвристического механизма по первому правилу приоритетов. Решение аналогичной задачи планирования ресурсов проекта строительства зависимых объектов включает наложение на принятый алгоритм бинарных сравнений жёстких связей сетевого графика.

8. Модель оптимального распределения ресурсов типа «мощность» строительного проекта, с учетом их перебазировки с объекта на объект, строится по критерию минимизации общих затрат на переход бригад с техникой, оптимальное решение получается путём применения задачи о коммивояжере с замкнутым циклом.

9. Апробация разработанных эвристических механизмов формирования РКП при планировании проектов программы реконструкции социально-бытовой и культурно-спортивной сферы района Бескудниково показала их эффективность при применении различных правил приоритета в размере до 12 % сокращения продолжительности строительства за счёт выравнивания ресурсного обеспечения проектов, что приводит к прямой 2% экономии сметной стоимости строительно-монтажных работ.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих изданиях:

Статьи, опубликованные в рецензируемых изданиях

1. Симоненко А.Н. Формирование стратегии централизованного обеспечения ресурсами строительных проектов / В.И.Ресин, И.Л.Владимирова, А.Н. Симоненко //Вестник Российской экономической академии,- 2011.- №6 (42) С. 102-106 (0,4 пл., авт.0,1 пл.).

2. Симоненко А.Н. Адаптивные правила приоритета работ / П.Н.Курочка, М.А. Моторина, А.Н. Симоненко //Системы управления и информационные технологии. Научно-технический журнал.- 2011.- №3.1 (45) С.168-172 (0,37 п. л., авт. 0,1 пл.).

3. Симоненко А.Н. Многокритериальная задача распределения ресурсов / П.Н. Курочка, А.Н. Симоненко / Системы управления и информационные технологии Научно-технический журнал.- 2013.- №3 (53).- С. 85-91 (0,4 пл., авт. 0,2 пл.).

4. Симоненко А.Н. Модели распределения ресурсов в строительном проекте / П.Н. Курочка, А.Н. Симоненко, Н.Д. Чередниченко // Технология и организация строительного производства, МГСУ.- 2013.- №4(5).

Другие публикации по теме диссертационного исследования

5. Симоненко А.Н. Определение рационального варианта ресурсного обеспечения /А.Н.Симоненко// Научный вестник ВГАСУ. серия Управление строительством,- 2011,- №3,- с.52-59 (1 п.л.)

6. Симоненко А.Н. Методы решения задачи минимизации затрат и штрафов / П.Н. Курочка, М.А. Моторина, А.Н. Симоненко // Научный вестник ВГАСУ. серия Управление строительством,- 2011.- №3.- С.86-94 - (1 п.л., авт.- 0,5 п.л.)

7. Симоненко А.Н. Исследование экономических механизмов распределения ресурсов/ С.А. Баркалов, И.Л. Владимирова, А.Н. Симоненко // Научный вестник ВГАСУ. серия Управление строительством.- 2011.- №3.- С.95-105 (1,3 п.л., авт.- 0,4 п.л.)

8. Симоненко А.Н. Механизм выбора стратегии при определении конкурентоспособности товара / В.Б. Курносов, П.Н. Курочка, А.Н. Симоненко // Научно-практич. конф. преп-лей и асп. «Образование-наука-производство-управление», Том 2, 24-25 ноября, 2010г. Старый Оскол. - С. 187 - 195 (0,7 п.л., авт.-0,3 п.л.)

Напечатано в типографии ФГБОУ ВПО «Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова». Тираж 100 экз. Заказ № 135 -з.