Науково-акомодативні засади ресурсно-календарного моделювання будівельного виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Науково-акомодативні засади ресурсно-календарного моделювання будівельного виробництва

Спеціальність 05.23.08 - «Технологія та організація промислового та цивільного будівництва»

Антипенко ЄВГЕН ЮРІЙОВИЧ

Київ - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі менеджменту в будівництві Київського національного університету будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий консультант доктор технічних наук, професор,

Лагутін Геннадій Володимирович,

Київський національний університет будівництва і архітектури, проректор з навчальної роботи та комплексного розвитку, завідувач кафедри менеджменту в будівництві

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Тян Рево Борисович,

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедри «Фінанси»;

доктор технічних наук, професор

Цюцюра Світлана Володимирівна,

Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри інформаційних технологій;

доктор технічних наук, професор

Друкований Михайло Федорович,

Вінницький державний технічний університет, професор кафедри промислового та цивільного будівництва.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Сутність науково-прикладної проблеми, що вирішується у роботі, полягає в створенні сучасного науково-аналітичного інструментарію взаємопов'язаних комплексів та окремих моделей ресурсно-календарного планування різного функціонального змісту і практичного значення, який на новітній теоретичній та концептуальній основі визначає раціональні параметри реалізації процесів та проектів будівельного виробництва.

Головною метою оновлення та вдосконалення наукових та теоретичних засад ресурсно-календарного планування та моделювання (РКПМ) проектів підготовки, зведення та впровадження об'єктів будівництва, є потреба та можливість суттєвого покращення планування, організації і акомодації будівельних процесів, у відповідності до забезпечення їх ефективної реалізації, з урахуванням існуючих обмежень та суперечливих вимог, що і визначається як провідна гіпотеза роботи.

Актуальність теми. Перетворення, що відбуваються в економіці країни зумовили зміни існуючих підходів до обґрунтування та прийняття господарських рішень. В умовах трансформації ринкових відносин активну роль відіграють будівельні організації які володіють достатньо високими показниками ефективності реалізації проектів будівельного виробництва, отже, і потенціалом для вирішення багатьох соціально економічних проблем розвитку держави в умовах глобальної економічної кризи.

Загальна підготовка проектів впровадження та зведення об'єктів будівництва (П-ВЗОБ) включає, насамперед, стадію їх якісного обґрунтування. Важливими процесами при розробці технології та організації проектів підготовки, впровадження та зведення об'єктів будівництва (П-ПВЗОБ) є пошук оптимального розподілу ресурсів та формування раціональних планів у складі ПВР. Тому, основним документом на стадії підготовки П-ВЗОБ є ПВР з відповідними календарними планами та графіками використання проектних ресурсів. Слід зазначити, що П-ПВЗОБ вважається успішним, коли вдається досягти поставленої мети при дотриманні встановлених термінів та бюджету проекту. На відміну від проектів багатьох інших галузей економіки держави, П-ПВЗОБ розвиваються в умовах негативного впливу великої кількості випадкових факторів зовнішнього та внутрішнього середовища. Ключовими параметрами, що впливають на результати П-ПВЗОБ, є їх тривалість та вартість, які, в свою чергу, залежать від часових та матеріально-фінансових обмежень. Наявність, непередбаченого на стадії обґрунтування дефіциту фінансових ресурсів при реалізації П-ПВЗОБ призводить до збільшення тривалості проекту (а в деяких випадках призупинення), його знецінення та погіршує фінансове і матеріальне становище будівельної організації.

Враховуючі, що діяльність будівельної організації є, по суті, реалізацією окремих будівельних проектів або договорів підряду, доцільно дослідити та сформувати сучасні теоретико-методологічні основи їх ресурсно-календарного моделювання, як основу для забезпечення підвищення ефективності діяльності будівельних підприємств та галузі в цілому. Специфіка задач ресурсно-календарного моделювання П-ПВЗОБ потребує одночасного складання раціональних календарних планів виконання проектів та оптимального розподілу ресурсів, зважаючи на мінливість багатьох організаційно-технологічних параметрів робіт та обмежень на їх тривалість і використання ресурсів.

Методологічні принципи, методики та розрахунковий інструментарій ресурсно-календарного моделювання будівельного виробництва в останні роки отримали широке розповсюдження та акумулювались у самостійний науково-практичний напрям підготовки та реалізації П-ПВЗОБ. Але, незважаючи на значне удосконалення наукової та методологічної бази у сфері організації та управління П-ПВЗОБ, перевищення вартості проектів та несвоєчасне введення об'єктів будівництва в експлуатацію залишається розповсюдженим явищем. Для більшості проектів, це пояснюється недоліками існуючої методології ресурсно-календарного моделювання будівельного виробництва. Тому на сучасному етапі підвищується актуальність досліджень, обґрунтувань та моделювання ресурсних потоків та календарних планів впровадження і реалізації проектів будівельного комплексу вітчизняними підприємствами та організаціями.

Таким чином, актуальність теми дисертаційної роботи обумовлюється тим, що повсякденна практика господарської діяльності будівельних організацій та підприємств потребує розробки ефективного апарату моделювання ресурсно-календарних графіків виконання робіт, з урахуванням часових та матеріально-фінансових обмежень, суперечливих вимог та чинників, багатоваріантності ведення робіт та організаційно-технологічної надійності рішень.

Необхідність та можливість суттєвого покращення процесів обґрунтування та моделювання ресурсних потоків і календарних планів П-ПВЗОБ будівельного комплексу, із забезпеченням достовірності і об'єктивності моделювання та аналізу, обґрунтованості відбору, відображення автентичності та врахування унікальності і пріоритетів реалізації будівельних проектів, виступає, надалі, як основоположна робоча гіпотеза досліджень, а розробка науково-акомодативних основ ресурсно-календарного моделювання на зазначених теоретико-методологічних аспектах є сьогоденною науковою проблемою, що потребує вирішення та визначає її практичну і наукову актуальність.

Зв'язок напряму та змісту досліджень з державними та галузевими програмами, планами, темами.

Виконані дослідження відповідають змісту та напряму задач, що поставлені:

- Законом України «Про інвестиційну діяльність» із змінами і доповненнями № 2367-VI від 29.06.2010 р.;

- Указом Президента України від 28 жовтня 2005 року № 1513/2005 «Про заходи щодо поліпшення інвестиційного клімату в Україні»;

- Постановою Кабінету Міністрів України від 10.11.2000р. №1685 «Про визначення вартості будівництва» зі змінами від 11.04.2002р;

- «Програмою розвитку інвестиційної діяльності на 2002-2010 роки», затвердженою Постановою Кабінету Міністрів України від 21.12.2001 р. №1801, із змінами, внесеними Постановою Кабінету Міністрів України від 08.11.2006 р. №1568;

- Постановою Кабінету Міністрів України від 1 серпня 2005 року №668 «Про затвердження Загальних умов укладення та виконання договорів підряду в капітальному будівництві» (із змінами і доповненнями);

- Постановою Кабінету Міністрів України від 27.08.2008 р. № 772 «Про заходи щодо здешевлення вартості будівництва житла»;

- Постановою Кабінету Міністрів України від 11.11.2009, № 1249 «Про затвердження Державної цільової соціально-економічної програми будівництва (придбання) доступного житла на 2010-2017 роки».

Тематика та структура проведених досліджень відповідають плану науково-дослідних робіт кафедри менеджменту в будівництві Київського національного університету будівництва і архітектури.

Об'єктом дослідження визначено моделювання та планування процесів ПВЗОБ, які функціонують в суттєвих нестаціонарних умовах реалізації, суперечливих вимог та обмежень, а предметом дослідження - вдосконалення та систематизацію ресурсно-календарного моделювання проектів підготовки, впровадження та зведення об'єктів будівництва.

Мета роботи полягає у розробці та обґрунтуванні теоретичних положень, методичних підходів і науково-практичних рекомендацій з моделювання процесів використання часових і матеріально-фінансових ресурсів у будівництві, як складових акомодації до успішної реалізації проектів зведення об'єктів будівництва у суттєвих нестаціонарних умовах, з урахуванням існуючих обмежень та суперечливих вимог. Під акомодацією тут розуміється механізм пристосування стану системи проекту до умов навколишнього середовища, що змінюються, результатами дії якого є встановлення ефективного працездатного стану та одержання раціональних результатів функціонування П-ПВЗОБ.

Досягнення мети роботи, на основі розробленої структурно-логічної схеми дослідження пов'язано з вирішенням наступного переліку задач:

1. Доведення наукової та практичної потреби проведення досліджень в обраній галузі, а саме визначення передумов оновлення науково-методологічних засад ресурсно-календарного моделювання будівельних проектів, як вагомого внеску у вирішення багатьох соціально економічних проблем розвитку держави, в умовах глобальної економічної кризи, за рахунок підвищення ефективності реалізації проектів будівельної галузі.

2. Постановки задачі дослідження, формування параметричної основи та узагальненої класифікаційної схеми множини сучасних проблем і завдань ресурсно-календарного моделювання, як науково-аналітичної новації інструментарію ідентифікації, уніфікації та деталізації напрямів оновлення РКПМ.

3. Визначення та систематизація інноваційних основ відображення організації будівництва в орієнтованих ненаправлених контурно-циклічних графах.

4. Розробка теоретико-методологічних основ і механізму визначення та моделювання календарних планів реалізації будівельних проектів з раціональним розподілом ресурсів у відповідності до визначених пріоритетів.

5. Розробка методології та комплексу науково-аналітичних моделей формування ресурсно-календарних планів, що ґрунтуються на сучасних потребах функціонування організацій-учасників та істотних умовах реалізації П-ПВЗОБ.

6. Розробка теоретико-алгоритмічного механізму моделювання та пошуку можливих акомодативних альтернатив ресурсно-календарної реалізації проекту.

7. Впровадження наукових результатів дослідження в практику організації будівництва.

Особистий внесок здобувача. Винесені на захист нові наукові результати належать особисто здобувачу. Вони опубліковані як одноосібно, так і в співавторстві (внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві, відображений у списку літератури).

Методи дослідження, використані в роботі. В роботі, для потреб додержання передумов достовірності та успішного вирішення задач дослідження, трансдисциплінарно застосовано переваги наступних методів і моделей:

† системно-структурного аналізу та моделювання, процесного підходу та їх прикладних складових _ декомпозиції та синтезу, формалізації та ідеалізації - використано для побудови структурно-логічної схеми дослідження, для формування множини та змісту чинників у моделях розробленого сучасного науково-аналітичного апарату РКПМ;

† морфологічного аналізу, системного аналізу та теорії прийняття рішень, методів і прийомів побудови ієрархічних структур, класифікації видів, понятійної основи - для розробки і дослідження сучасної тринітарної параметричної основи та узагальненої класифікаційної схеми проблем та завдань РКПМ;

† методології дослідження операцій (зокрема теорії графів, лінійного та нелінійного програмування), оптимізаційних та потокових процедур - при обґрунтуванні та оновленні існуючої бази сітьового планування, управління та моделювання (СПУМ), розробки відповідного інструментарію його застосування;

† сітьового моделювання, у частині побудови, розрахунку та оптимізації сітьових моделей типу «роботи-дуги», економіко-математичного аналізу та моделювання, математичної логіки, функціонального аналізу, булевої алгебри, теорії матриць, теорії двоїстості, лінійного та нелінійного програмування, методів теорії ймовірностей та математичної статистики, експертно-еврістичних методів і моделей прийняття рішень - для розробки, адаптації та впровадження науково-аналітичного апарату методів та моделей сучасного РКПМ;

† методів прикладної геометрії, інтерактивно-графічного, функціонально-системного, об'єктного орієнтованого та математичного програмування в середовищі розробки програмного забезпечення Delphi та електронних таблиць MS Excel, язиків програмування С++, С#, Java, пакету прикладних програм програмування та розрахунків MATLAB і MS Project 2010 - для оцінки, аналізу, обробки, представлення результатів дослідження та побудови на базі розробленого комплексу моделей єдиного методологічного інструменту ресурсно-календарного моделювання.

Обґрунтованість та достовірність дослідження забезпечується:

– завдяки раціональній та виваженій вихідній науковій гіпотезі;

– вмілим поєднанням існуючих та створених методів і моделей, що підтвердили свою достовірність практикою використання в організації будівництва та суміжних галузях;

– збіжністю результатів за запропонованою методикою з практичними результатами, що забезпечується використанням розробленої методології, яка започатковується зі створення сучасного єдиного критеріального базису проблем та завдань РКПМ, комплексу моделей «МодМережа-план-початок», як новій системі достовірного моделювання середовища проекту та існуючих вимог і обмежень, має продовження у моделях «Пріоритет-план-ефект», «Виконавець-план-підряд», «Замовник-план-договір» та «План-альтернатива-рішення» і завершується підсумковими показниками комплексу прикладних програм «План-акомодація-результат».

Наукова новизна роботи полягає в розробці єдиного науково-аналітичного інструментарію взаємопов'язаних комплексів та окремих моделей РКПМ різного функціонального змісту і практичного значення, який на новітній теоретичній та концептуальній основі визначає раціональні ресурсно-календарні параметри реалізації процесів та проектів у будівельному виробництві, що забезпечує:

Ш визначення актуальних, критично важливих завдань, їх загальних характеристик, закономірностей, ієрархії;

Ш достовірність врахування та узгодження суперечливих вимог і моделювання реальної структури, екзогенних і ендогенних чинників впливу на середовище будівельного проекту;

Ш здатність провідних учасників сформувати, обґрунтувати, виділити та обрати раціональні параметри реалізації будівельних процесів, проектів та програм;

Ш достовірну основу ресурсно-календарного моделювання будівельних проектів через синтез та інтеграцію теоретичних моделей і алгоритмів.

Вперше:

† запроваджена класифікаційна схема проблем та завдань ресурсно-календарного моделювання із сучасною тринітарною параметричною основою для виділення та вирішення нагальних питань РКПМ П-ПВЗОБ;

† запропонована нова графоаналітична основа класичної теорії СПУМ будівельного виробництва, яка створює науково-теоретичні підстави поліпшення достовірності моделювання, урахування та узгодження суперечливих вимог і факторів реалізації будівельних процесів із, відповідно, створеним інструментарієм використання оновленої бази СПУМ у практичній діяльності підприємств;

† розроблено інноваційний науково-методологічний апарат цілісного моделювання, планування і аналізу ресурсно-календарних параметрів будівельних проектів, з урахуванням обмежень різної природи походження, пріоритетів та існуючих альтернатив реалізації, інтересів провідних учасників.

Одержали подальший розвиток:

Ш науково-методичні основи пошуку раціональних ресурсно-календарних планів підготовки і впровадження будівельних проектів та визначення їх оптимальних параметрів, що реалізовано у моделі «Пріоритет-план-ефект»;

Ш методологія планування, управління та моделювання будівельного виробництва із застосуванням теорії графів та мереж з параметрами нового змісту та апаратом узгодження суперечливих вимог та факторів різної природи походження, яка знайшла своє відображення у комплексі моделей «МодМережа-план-початок»;

Ш теоретико-аналітичні моделі раціонального розподілу вартості будівельного проекту та визначення пріоритетних параметрів істотних умов виконання будівельних проектів по договорах підряду, які застосовані у комплексах моделей «Замовник-план-договір» та «Виконавець-план-підряд»;

Ш моделі вибору часових та вартісних альтернатив реалізації будівельних проектів, за рахунок створення моделі «План-альтернатива-рішення».

Розширення та оновлення теорії сітьового моделювання та планування будівельного виробництва і створені до її потреб комплекс моделей та сучасна класифікаційна схема множини завдань та потреб РКПМ є новітнім науковим інструментом формування, зваженої оцінки та достовірного відбору організаційно-технологічних, фінансово-економічних та управлінських рішень при підготовці та провадженні будівельних проектів.

Наукову новизну роботи складають одержані, відповідно до завдань дослідження та винесені на захист наукові результати:

– класифікаційна схема проблем і завдань ресурсно-календарного моделювання будівельного виробництва, тринітарна параметрична основа якої налічує загалом 87 унікальних параметри, які розбито на 3 параметричні бази (ресурсну, процесну, цільову) та 19 векторів по кількості критеріїв. Ресурсна параметрична база має 17 характеристик, сполучених у 3 вектори; процесна - 9 векторів та 47 складових; цільова - 23 характеристики, які сполучено у 7 векторів. Отримана класифікаційна схема узагальнює та стандартизує усю наявність проблем за завдань РКПМ;

– розширена та оновлена теорія СПУМ, як підґрунтя застосування модифікованих сітьових моделей у практиці ресурсно-календарного та організаційно-технологічного планування і моделювання будівельного виробництва, із відповідно розробленим інструментарієм пошуку та подальшої оптимізації практично-здійснених ресурсно-календарних планів та параметрів будівельних проектів;

– комплекс моделей «МодМережа-план-початок», який забезпечує достовірність врахування, моделювання та раціонального узгодження множини різних джерел походження вимог і чинників впливу на модель проекту, за рахунок чого формується модифікована, у відповідності до узгоджених параметрів, ресурсно-календарна структура проекту. На її базі, за допомогою алгорітмично-аналітичного інструментарію моделі «МодМережа-план-початок», вишукується комплекс початкових календарних планів реалізації П-ПВЗОБ (ранній, пізній та довільний);

– модель «Пріоритет-план-ефект», яка дозволяє враховувати пріоритети здійснення будівельного проекту та за обраним критерієм провести оптимізацію початкових допустимих календарних планів і змоделювати раціональний план реалізації будівельного проекту, із забезпеченням його максимальної ефективності;

– модель «Виконавець-план-підряд», яка дозволяє виконати, практично-здійсненний на стадії узгодження істотних умов договору підряду, пошук раціонального, з точки зору цілей участі в проекті підрядника, календарного плану реалізації проекту за договором підряду, розподілу його вартості по ходу реалізації та термінів здійснення фінансування діяльності підрядника;

– комплекс моделей «Замовник-план-договір», що розроблено до потреб оцінки та раціонального відбору параметрів істотних умов по договорах підряду на реалізацію та впровадження будівельного проекту; вирішено питання моделювання та планування календарних строків, розміру та порядку фінансування процесів реалізації договору підряду, що ефективні з позицій та цілей замовника проекту;

– модель «План-альтернатива-рішення», яка містить теоретико-алгоритмічний механізм моделювання та побудови альтернативних планів виконання процесів, відповідно з запропонованим інструментарієм вдосконалення РКПМ П-ПВЗОБ, що створює наукові підстави для визначення та обрання раціональної альтернативи ресурсно-календарної реалізації проекту.

Теоретична цінність роботи визначається суттєвим розширенням та вдосконаленням на змістовному рівні можливостей існуючої практики РКПМ, до рівня відповідності її сучасним науково-методологічним засадам. Це досягнуто завдяки модифікації бази класичної теорії СПУМ будівництва (моделі якої відносяться до класу орієнтованих направлених безконтурних ациклічних графів) до значно більш складного та широкого, у питанні інструментальних можливостей, класу орієнтованих ненаправлених контурно-циклічних графах (що дозволяє відповідно збільшити науково-теоретичний потенціал і якість РКПМ) та створення інноваційного науково-аналітичного та теоретико-методологічного апарату використання модифікованого сітьового моделювання, планування, управління та аналізу будівельних процесів, спираючись на оновлене підґрунтя СПУМ, що є важливим внеском у розбудову наукової бази з галузі знань «Організація будівельного виробництва», який полягає в наступному:

Ш запроваджена класифікаційна схема проблем та завдань ресурсно-календарного моделювання із сучасною параметричною основою для визначення актуальних критично важливих завдань, що підлягають вирішенню, їх загальних характеристик, закономірностей, ієрархії, що підвищує простоту та уніфікацію концептуального і теоретико-методологічного інструментарію РКПМ, спрощує розгляд комплексних питань, виділяє загальне між різними проблемами РКПМ та певними класифікаційними параметрами;

Ш для моделювання структури, обмежень та взаємозв'язків будівельного проекту вперше запропонована нова графоаналітична основа, яка є суттєвим внеском у розвиток теорії сітьового планування і управління та, яка створює науково-теоретичні підстави поліпшення автентичності врахування, узгодження суперечливих чинників і вимог та моделювання реального середовища будівельного проекту;

Ш розроблені на інноваційних основах моделі ресурсно-календарного планування та моделювання забезпечують належну здатність, як замовника, так і підрядника, сформувати, обґрунтувати, виділити та обрати раціональні параметри реалізації будівельних процесів, проектів та програм;

Ш у розробленому науково-аналітичному апараті забезпечено достовірну основу ресурсно-календарного моделювання будівельних проектів через синтез та інтеграцію теоретичних моделей та алгоритмів зі створеними на їх підґрунті програмними продуктами та комплексом програм.

Практична цінність роботи полягає в:

† результати роботи є важливим практичним внеском у вирішенні багатьох соціально економічних проблем в розвитку держави за умов глобальної економічної кризи, що забезпечується за рахунок підвищення ефективності реалізації проектів будівельного виробництва;

† розширення, вдосконалення та оновлення методології РКПМ та створення до потреб її використання і впровадження відповідних програмних продуктів є важливим практичним інструментом розуміння, формування та достовірного вибору доцільних організаційно-технологічних рішень при підготовці та реалізації будівельних проектів;

† одержані результати дисертаційної роботи дозволяють розробити раціональні ресурсно-календарні плани реалізації будівельних проектів, підвищити обґрунтованість та альтернативність розробки організаційно-технологічного моделювання процесів підготовки та будівництва, вдосконалити автентичність моделювання процесів та термінів використання ресурсів, на новій аналітичній основі достовірно оцінити істотні умови будівельних договорів підряду і, в подальшому, здійснити їх раціональний вибір з оптимальними параметрами для кожного з провідних учасників будівельного проекту;

† розробці та впровадженню до потреб будівельного виробництва прикладного програмного комплексу, який інтегрує зміст науково-методологічного апарату отриманих в дослідженні моделей у практику організаційно-технологічного планування шляхом цілісного моделювання та аналізу будівельних процесів, проектів, програм з урахуванням наявних обмежень різної природи походження, пріоритетів реалізації, інтересів замовника, підрядних організацій та існуючих акомодованих альтернатів при визначені раціональних ресурсно-календарних планів виконання будівельних проектів.

Апробація роботи. Підтвердженням вірогідності змісту наукових результатів та висновків дослідження слід вважати їх схвалення на 15 науково-практичних конференціях, в т.ч. на 10 міжнародних:

- Першій міжнародній науково-практичній конференції «Науковий потенціал світу 2004» (м. Дніпропетровськ, 2004 р.) [37];

- Науково-практичному семінарі «Сучасне будівництво: проблеми та їх рішення, перспективи розвитку» (м. Запоріжжя, 2004 р.) [36];

- П'ятій ювілейній промисловій конференції з міжнародною участю «Ефективність реалізації наукового, ресурсного та промислового потенціалу в сучасних умовах» (п. Славське, 2005 р.) [38];

- Міжнародній науково-технічній конференції «Наука і освіта - 2005» (м. Мурманськ, 2005 р.) [39];

- ІV Міжнародній науково-технічній конференції «Використання нових матеріалів, конструкцій, технологій при вирішенні екологічних проблем природокористування і охорони навколишнього середовища» (м. Макіївка, 2005 р.) [5];

- П'ятій міжнародній науково-практичній конференції «Nastoleni moderni vedy-2009» (м. Прага, 2009 р.) [44];

- П'ятій міжнародній науково-практичній конференції «Бъдещето проблемите на световната наука» (м. Софія, 2009 р.) [45];

- VII Міжнародній науково-практичній конференції «Фінанси України-2009» (м. Маріуполь, 2009 р.) [46, 47];

- Науково-технічних конференціях студентів, магістрів, аспірантів та викладачів ЗДІА протягом 2004-2009 рр. (м. Запоріжжя, 2004-2009 рр.) [35, 40, 42, 43];

- Міжнародній науково-технічній конференції «Стародубовські читання - 2010» (м. Дніпропетровськ, 2010 р.) [17, 22];

- Всеукраїнській науково-практичній конференції «Ефективні організаційно-технологічні рішення та енергозберігаючі технології в будівництві і реконструкції будівель та споруд» (м. Харків, 2010 р.) [48, 49];

- IX Міжнародній науково-технічній конференції молодих вчених, аспірантів і студентів «Будівлі і конструкції із застосуванням нових матеріалів і технологій» (м. Макіївка, 2010 р.) [21];

- Міжнародній науково-практичній конференції «Інноваційні технології життєвого циклу об'єктів житлово-цивільного, промислового і транспортного призначення» (м. Алушта, 2010 р.) [24];

- Науково-практичних конференціях в КНУБА в 2009 та 2010 рр. (м. Київ, 2009-2010 рр.).

Публікації. Зміст, етапи, результати та висновки дисертаційної роботи одержали належне висвітлення в 45 друкованих працях - в т.ч. 2 монографії, одна з яких одноосібна (загальним обсягом 13,92 друк. арк.), друга - у співавторстві (загальний обсяг 24,41 друк. арк., де особисто здобувачі належить - 15,2 друк. арк.) і 32 праці, що надруковані у виданнях, які входять до затвердженого ВАК України переліку фахових видань (загальним обсягом 10,76 друк. арк.). Це дає можливість стверджувати про достатнє висвітлення основних етапів та результатів дослідження в друкованих працях.

Структура роботи. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків, списку джерел літератури з 297 найменувань, 4 додатків. В тексті дисертації розміщено 14 таблиць та 93 рисунки. Повний обсяг дисертації складає 423 сторінок, в т.ч. титульний аркуш, зміст та вступ - 20 сторінка, основна частина - 279 сторінок, таблиці - 17 сторінок, рисунки - 31 сторінка, список джерел літератури - 41 сторінки, додатки - 35 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

За підсумками викладеного в першому розділі аналізу джерел літератури визначено раціональне методологічне підґрунтя для визначення передумов оновлення науково-методологічних засад ресурсно-календарного моделювання будівельних проектів та розробки і вдосконалення, згідно з вимогами сучасності, єдиного теоретико-методологічного апарату розширення та оновлення існуючої бази РКПМ. Монографії та статті Белоконя А.І., Большакова В.І., Бушуєва С.Д., Гончаренка Д.Ф., Гусакова О.А., Залуніна В.Ф., Кірноса В.М., Лагутіна Г.В., Млодецкого В.Р., Олейника П.П., Поколенка В.О., Радкевича А.В., Тугая О.А., Тяна Р.Б., Уварова Є.П., Ушацького С.А., Федоренка В.Г., Шаленого В.Т. дали змогу провести аналіз існуючих доробок у напрямку питань, пов'язаних з розподіленням обмежених та необмежених ресурсів будівельних проектів та визначити актуальний стан речей у питаннях вирішення завдань ресурсно-календарного моделювання цього напрямку досліджень.

Роботи Бушуєва С.Д., Драгуна Л.Н., Доненка В.І, Лагутіна Г.В., Поколенка В.О., Тугая О.А., Тяна Р.Б., Цюцюри С.В., Шутенка Л.М. та інших авторів дозволили визначити сучасні тенденції та напрацювання з ефективного управління та планування грошовими потоками будівельних проектів та розподілення вартості будівництва по етапах його реалізації.

Проблеми моделювання, пошуку та планування раціональних альтернатив ресурсно-календарних характеристик будівельного проекту та впровадження відповідних організаційно-технологічних заходів розглянуті у роботах Воропаєва В.І., Гончаренка Д.Ф., Дадівериної Л.М., Друкованого М.Ф., Єсипенко А.Д., Кірноса В.М., Лівінського О.М., Назаренко І.І., Поколенка В.О., Тяна Р.Б., Черненка В.К. Шаленого В.Т., Шутенка Л.М. та ін. вчених.

Проблеми визначення оптимальних термінів будівництва розглядаються в роботах наступних вчених Доненка В.І., Мамотенко Д.Ю., Млодецького В.Р., Олейника П.П., Поколенка В.О., Радкевича А.В., Тяна Р.Б., Цая Т.Н., Шатрової І.А. та ін.

Викладені у вищезазначених роботах моделі, методи, алгоритми, висновки тощо визначили сучасні тенденції розвитку, новітні підходи до опрацювання питань, переваги їх застосування у ресурсно-календарному моделюванні та допомогли окреслити потреби створення цілісного теоретико-методологічного інструментарію РКПМ будівельних проектів відповідно до вимог сьогодення.

Аналіз нової редакції ДБН А.3.1-5-2009 «Управління, організація і технологія. Організація будівельного виробництва» (наказ Мінрегіонбуду України № 689 від 25.12.2009 р.) визначив нормативно встановлену необхідність і важливість розробки розділу «Організація будівництва» відповідно до сучасних вимог і методик, елементами якого є ПОБ і ПВР, в основу яких покладено календарне планування і моделювання усіх етапів, комплексів та робіт і процесів, графіків освоєння кошторисної вартості, постачання ресурсів, руху машин і механізмів, кадрів.

Сучасна організація будівельного виробництва полягає в спрямуванні організаційних, технічних, технологічних рішень і заходів суб'єктів будівельного виробництва на дотримання вимог відносно:

- раціональної організації виробничого процесу і управління будівництвом;

- узгодженої діяльності виконавців робіт по будівництву, облік їх виробничо-господарських і економічних можливостей та інтересів;

- виконання робіт з урахуванням індивідуальних характеристик об'єктів будівництва (архітектурно-планувальні і конструктивні рішення), умов будівництва (особливі умови будівельного майданчика і виконання робіт), складу і об'ємів робіт, виділенні в спорудженні черг будівництва або пускових комплексів тощо;

- термінів і вартості будівництва об'єктів (з урахуванням умов фінансування).

В другому розділі здійснена постановка задачі - розроблено раціональну структурно-логічну схему проведення дослідження та взаємозв'язку його етапів (рис.1), яка є підставою для науково обґрунтованої теоретичної основи створення інструментарію ресурсно-календарного моделювання відповідно до вимог сьогодення, подано наукову гіпотезу роботи та визначені задачі дослідження.

Ґрунтуючись на робочій гіпотезі, як на тимчасовому передбаченні для систематизації накопиченого попередніми дослідженнями значного фактичного матеріалу та аналізу нормативної бази з галузі та предмету дослідження викладено наукову гіпотезу роботи.

Наукова гіпотеза роботи визначає, що головною метою оновлення та вдосконалення наукових і теоретичних засад ресурсно-календарного моделювання П-ПВЗОБ, є потреба та можливість суттєвого покращення планування, організації і акомодації будівельних процесів, у відповідності до забезпечення їх ефективної реалізації, обґрунтованості відбору та підбору, відображення автентичності та врахування унікальності і пріоритетів виконання, з урахуванням існуючих обмежень та суперечливих вимог у суттєво нестаціонарних умовах функціонування.

Відповідно до здійсненої постановки задач та викладеної наукової гіпотези, сформульовані науково-акомодативні засади сучасного РКПМ будівельного виробництва (рис. 2).

Згідно з визначеними засадами ресурсно-календарного моделювання створено сучасну класифікаційну схему проблем і завдань РКПМ будівельного виробництва, тринітарна основа якої налічує загалом 87 унікальних параметри, які проаналізовано та розбито на 3 параметричні бази - ресурсну (рис.3), процесну (рис.4), цільову (рис.5). Отримана класифікаційна схема узагальнює та стандартизує усю наявність проблем за завдань РКПМ (рис.6).

Базуючись на аналізі розробленої класифікаційної схеми визначено основні напрямки оновлення існуючих та створення нових інструментів ресурсно-календарного моделювання у відповідності до актуальних та пріоритетних задач РКПМ.

В третьому розділі розширено та вдосконалено можливості існуючої практики моделювання структури, обмежень та зв'язків будівельних проектів, до рівня відповідності її сучасним науково-методологічним засадам шляхом модифікації бази класичної теорії СПУМ будівництва (моделі якої відносяться до класу орієнтованих направлених безконтурних ациклічних графів) до значно більш складного та широкого, у питанні інструментальних можливостей, класу орієнтованих ненаправлених контурно-циклічних графах. Це дозволяє збільшити науково-теоретичний потенціал і якість РКПМ та створити інноваційний науково-аналітичний та теоретико-методологічний апарат використання модифікованого сітьового моделювання, планування, управління та аналізу будівельних процесів, спираючись на оновлене підґрунтя СПУМ.

Для проектів зведення об'єктів будівництва, які в процесі моделювання представляються у вигляді сітьової моделі, повинна виконуватися система обмежень (1), що накладаються на сітку, що має наступний вигляд:

_ij ? Ф_j ? Ф_i ; Ф₁ = 0

Ф_i^пр = Ф_i^k + _пр (1)

Ф_k ? Ф_зад (Ф_дир);

Ф_i Ф_i^зад (Ф_i^дир).

де _ij - тривалість процесу (i; j); Ф_i - строк здійснення події i; Ф_зад - заданий строк звершення П-ПВЗОБ; Ф_i^пр ? термін звершення події i по відношенню до усієї програми П-ПВЗОБ; Ф_i^k ? термін звершення події i в даному комплексі робіт; _пр ? часовий інтервал між початком усього проекту і даного комплексу робіт.

Для випадку, коли при виконанні РКПМ моделі є невідповідність, тобто Ф_i більше ніж відповідне директивне обмеження Ф_i^дир, то виникає необхідність усунення такого протиріччя шляхом приведення відповідної частини П-ПВЗОБ до заданого значення. Таким чином, подальший аналіз мережі можливий тільки тоді, коли будуть узгоджені усі існуючі протиріччя між сітьовими і заданими обмеженнями.

Слід зауважити, що задані обмеження можуть накладатися як на увесь П-ПВЗОБ в цілому, так і на окремі його частини, а також на довільні пари подій. Цей факт значно ускладнює попередній аналіз сітьового графіка і знаходження базового допустимого календарного плану з метою проведення подальшої оптимізації за обраним критерієм. Проте, враховуючи те, що задані обмеження накладаються з міркувань іншого характеру, чим сітьові обмеження при формуванні моделі, вони, відповідно, можуть відображувати і, так звані, "зворотні зв'язки" та часові обмеження, що призводить до виникнення в сітьовій моделі зворотних дуг, дуг з від'ємною часовою характеристикою, а також наявності контурів та циклів.

Таким чином, для відображення існуючих обмежень теоретична база СПУМ повинна враховувати наявність неорієнтованих шляхів у орієнтованих графах, що вказує на потребу врахування та вирішення методико-аналітичних питань СПУМ, що пов'язані із виникненням контурів.

Відповідно до науково-теоретичних вимог оновленої бази СПУМ та новітнього організаційно-технічного планування будівництва, вирішення зазначеної низки питань, розроблено інструментарій моделювання, пошуку та подальшої оптимізації ресурсно-календарних планів та параметрів будівельних проектів, які поєднані в комплекс моделей «МодМережа-план-початок» (рис.7). Сутність комплексу полягає у визначенні та усуненні контурів позитивної довжини модифікованої сітьової моделі будівельного проекту.

Пошук контурів позитивної довжини сітьової моделі з метою їх усунення зводиться до наступного: задається початкова сітьова модель П-ПВЗОБ (рис.8), яка може бути як сумісна (кінець роботи алгоритму), так і несумісна (наявність контурів позитивної довжини); визначаються резерви r_ij для усіх дуг мережі (якщо усі резерви мережі r_ij не від'ємні, обмеження несуперечливі і сітьова модель спільна; якщо є від'ємні дугові резерви r_ij існують контури позитивної довжини, що містять знайдену дефектну дугу.

В цьому випадку для усунення протиріччя і розроблено систему алгоритмів моделі «МодМережа-план-початок» (що базується на модифіковах потокових процедурах розстановки позначок Форда-Фалкерсона), яка забезпечує достовірність врахування, моделювання та раціонального узгодження множини різних джерел походження вимог і чинників впливу на модель проекту, за рахунок чого формується модифікована, у відповідності до узгоджених параметрів, ресурсно-календарна структура проекту, вишукується система сумісних початкових календарних планів реалізації П-ПВЗОБ (ранній, пізній та довільний) (рис.9).

В четвертому розділі викладено зміст моделі «Пріоритет-план-ефект», яка дозволяє наочно відобразити взаємозв'язок різних варіантів організаційно-технологічних рішень П-ПВЗОБ та комплексно дослідити їх порівняльну ефективність, відповідно до певного критерію, і обрати раціональний ресурсно-календарний план (РКП) проекту. Застосування методів СПУ дозволяє створити модель РКПМ (рис.10), яка відповідає завданням пошуку раціонального календарного плану на сітьовій моделі за обраним критерієм оптимальності.

Доведено, що усі події (вершини) сітьової моделі П-ПВЗОБ характеризуються відповідними грошовими потоками суміжних їм робіт, величина яких залежить від терміну звершення відповідної події.

Таким чином математичне підґрунтя моделі «Пріоритет-план-ефект» буде представлено у вигляді максимізації цільової функції (2) з системою обмежень (3):

(2)

При

(3)

,

де И = (1, 2, …, и) - множина вершин з впорядкованою нумерацією (які ототожнюються з відповідними подіями); і - номер вершини (події) сітьової моделі; O - множина спрямованих дуг (i, j); i - індекс початкової, а j - кінцевої вершин дуги (які ототожнюються з відповідними роботами будівельного проекту); _CFі - витрати, які пов'язані з кожною подією і; е - ставка приведення; _ інтенсивність _CF роботи (i, j); _ij _ дискретна тривалість процесу (i, j); ч_t _ чиста норма амортизаційних відрахувань; б_t _ амортизація; n _ кількість періодів в життєвому циклі інвестиційного проекту.

У відповідності до визначених засад сучасного РКПМ модель «Пріоритет-план-ефект» дозволяє врахувати пріоритети здійснення будівельного проекту та по обраному критерію провести оптимізацію початкових допустимих календарних планів (рис.10) і змоделювати раціональний план реалізації будівельного проекту (рис.11), що аналізується, із забезпеченням його максимальної ефективності.

В п'ятому розділі дисертації викладено комплекс розрахункових моделей визначення провідних ресурсно-календарних параметрів та достовірної оцінки істотних умов договорів підряду у будівництві із врахуванням чинного законодавства та інтересів кожного з провідних учасників будівельного проекту.

Одна з договірних сторін (підрядник) завжди зацікавлена у збільшенні ціни договору підряду і виконанні робіт за авансовою схемою, а інша (замовник), навпаки, у зменшенні ціни і оплаті за фактом виконання робіт. Пошук компромісної і ефективної для обох сторін ціни договору, переговори по її формуванню і наступний контроль її виконання ускладнюється відсутністю відповідних інструментальних засобів календарного планування, прогнозування і моделювання часових і фінансових характеристик проекту. Величина і терміни виплат, що здійснюються замовником проекту, по мірі його виконання підрядником, є важливим моментом ресурсно-календарного планування, оскільки має прямий вплив на виконання графіка фінансування проекту і календарні терміни реалізації його окремих частин.

Кожен з учасників проекту прагне до розподілу вартості (ціни) підряду так, щоб отримати максимальний ефект від участі в проекті. При цьому вони знаходяться в залежності від чинників, які обумовлені обмеженнями, що накладаються іншою стороною на суму і/або вибір терміну здійснення кожного платежу.

Розроблено модель «Виконавець-план-підряд» та комплекс моделей «Замовник-план-договір», які, відповідно, враховують інтереси кожного з учасників будівельного договору підряду.

Модель «Виконавець-план-підряд» дозволяє виконати, практично-здійсненний на стадії узгодження істотних умов договору підряду, пошук раціонального, з точки зору цілей участі в проекті підрядника, календарного плану реалізації проекту за договором підряду. Це забезпечує розподіл вартості проекту по ходу його реалізації згідно з визначеними термінами здійснення фінансування діяльності підрядника.

Математична інтерпретація моделі «Виконавець-план-підряд» має вигляд:

 (4)

(5)

(6)

(7)

де Ц_ДП - тривалість проекту згідно договору підряду; Ц_і^р - ранній термін звершення події і; Ц_і^п - пізній термін звершення події і; РП - безперервна змінна, що показує розмір платежу (фінансування договору підряду) періоду ; ФП - коефіцієнт дисконтування; П_CFі() - приведений грошовий потік _CFі до періоду часу ; БП(і, ) - бінарна дискретна змінна, яка вказує на наявність події і в період часу ; БО() - бінарна дискретна змінна, яка вказує на наявність в періоді фінансування від замовника підряднику; КО(т) - коефіцієнти оплати; _CF(ДП) - ціна договору підряду (загальна величина фінансування підрядника замовником); Т - кількість платежів, що надходять від замовника до підрядника; с - рентабельність підрядника (доля або частка прибутку виконавця у ціні договору підряду); a_ij - елементи булевої матриці суміжності А(Ѓ) графу; КЗ_ij - коефіцієнт розподілення витрат на початок роботи; т _ кількісне співвідношення здійснюваного замовником розміру проміжного платежу за виконану частину договору підряду до витрат підрядника з очікуваного відшкодування частини договору підряду.

Математична інтерпретація моделі «Замовник-план-договір» має вигляд:

(8)

(9)

(10)

(11)

де - прибуток від реалізації договору підряду;

БП(О(), (і, )) - бінарна дискретна змінна, яка вказує на наявність одночасно події і в період часу , та наявність в періоді фінансування замовником підрядника.

Комплекс моделей «Замовник-план-договір» розроблено до потреб оцінки та раціонального відбору параметрів істотних умов по договорах підряду на реалізацію та впровадження будівельного проекту. Вирішено питання моделювання та планування календарних термінів, обсягів та порядку фінансування процесів реалізації договору підряду, що є ефективними з позицій та цілей замовника проекту.

Розроблений комплекс моделей «Замовник-план-договір» та «Виконавець-план-підряд» повністю враховують законодавство та існуючу практику загальних умов укладення та виконання договорів підряду в капітальному будівництві і потреби ресурсно-календарного моделювання проектів будівельної галузі. календарний будівельний проект моделювання

У шостому розділі представлено зміст моделі «План-альтернатива-рішення», яка базується на визначенні провідних ресурсно-календарних характеристик будівельного проекту, використовуючи підхід матричних перетворень, з метою подальшого пошуку альтернативних припустимих планів реалізації П-ПВЗОБ.

Таблиця 1. Структурно-змістовні матриці розрахунку характеристик моделі «План-альтернатива-рішення»

Індекс	Характеристика	Зміст характеристики	Детермінована (Дт) чи стохастична (Ст)	Формула визначення
1		Обсяг робіт	Дт
2		Вартість одиниці укрупненої роботи	Дт
…	…	…	…	…
5		Вартість робіт поелементно	Дт
6		Сумарна вартість по видах витрат	Дт
7		Вартість робіт.	Дт
…	…	…	…	…
10		Кількість виконаної роботи до визначеного терміну	Дт
11		Вартість робіт до визначеного терміну	Дт
12		Імовірності можливих альтернатив	Ст	rk1, rk2,..., rkTS
…	…	…	…	…
17		Очікуване значення вартості елементу до встановленого терміну	Ст
18		Облік непрямих витрат	Дт

Запропоновані специфічні матричні перетворення ґрунтуються на наступних вихідних елементах: матриці кількості M(QUA)^F (основа оцінки вартості будівництва, яка складається з фізичних величин: довжина, висота, площа, вага тощо); матриці вартостей за одиницю будівельної продукції M(UNT)^C/1 та загальної матриці вартості M(CST)^C; матриці коефіцієнтів фактичного виконання БМР M(PRR)^k; позначень структурних елементів матриці MvЧh, де v стовбці, а h ряди. Вони можуть набувати наступних значень: укрупнена робота ; будівельний елемент ; витрати ; проміжок часу .

Основними процедурами моделі «План-альтернатива-рішення» (рис. 12), є покрокові матричні перетворення, які містять масиви розрахункових (рис.13) матричних елементів (технологічних, організаційних і кошторисних), що наведені в таблиці 1.

Остаточна оптимізація РКПМ здійснюється шляхом сполучення моделей планування і моделювання організаційно-технологічних рішень, що оптимізовані за локальними пріоритетами, і поєднані у комплекс прикладних програм "План-акомодація-результат". Структура комплексу подана в сьомому розділі роботи, відповідає змісту задач ресурсно-календарного планування та моделювання підготовки та організації будівництва на науково-методологічних засадах (рис.14).

Створений та впроваджений до потреб будівництва прикладний програмний комплекс "План-акомодація-результат" забезпечує:

· інтеграцію змісту створеного комплексу моделей, що розроблені в дисертації, у практику організаційно-технологічного планування шляхом використання єдиного апарату ресурсно-календарного моделювання;