Методы оптимизации в системах автоматизированного проектирования трасс линейных сооружений. Методы оптимизации в строительстве

Три способа снижения стоимости строительства для повышения его качества

Саша Лукич, управляющий партнер проектного бюро Portner Architects для февральского номера журнала CRE.

В условиях нехватки инноваций и возможности дифференцироваться от конкурентов новыми ценностными предложениями, в России последних лет усиливается тенденция ужесточения конкурентноспособности с помощью так называемого «поиска путей снижения себестоимости». В строительной отрасли некритическое давление на цены материалов и услуг на практике приводит к созданию нового поколения «хрущевок». Особенно это актуально для рынка малоэтажного жилья, где для определенных категорий зданий необязательно прохождение экспертизы Проектной документации. Соответственно, качество реализации данных объектов не контролируется Госстройнадзором. Таким образом, квартира в малоэтажной новостройке стоит дeшевле, чем в 17-этажной, что является нонсенсом. Гонка за низкой ценой, почти полное отсутствие соблюдения стандартов качества, наем низкоквалифицированного персонала, нарушение строительных технологий и процессов и даже нарушение геометрии - в итоге в начале XXI века мы продолжаем строить некачественные и недолговечные здания. Добиться снижения цен возможно, и что самое интересное, это будет способствовать повышению качества строительства. Я предлагаю не изобретать велосипед, а лишь вспомнить, что новое – это хорошо забытое старое. Для достижения этой цели в российской строительной отрасли существуют 3 механизма, широко использующиеся по всему остальному миру – оптимизация проектных решений, улучшение управления проектами и элиминация коррупционной составляющей.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ. САМООБМАН №1: Можно сэкономить при выборе проектной организации. Давление заказчиков на цену и сроки проектирования приводит к скрытым издержкам неоптимизированных проектных решений, которые в разы превосходят стоимость проектирования. Чудес не бывает. Во всем мире стоимость проектирования крупных зданий составляет около 6% бюджета на строительство. Российские проектировщики не сверхлюди и не занимаются рабским трудом, демпинг они могут позволить только за счет привлечения специалистов меньшей квалификации и опыта, и сокращения сроков работы в ущерб качеству проработки проекта. Это исключает возможность разработки и сравнительного анализа нескольких вариантов проектных решений и не оставляет времени для последовательной работы над разделами, которые при грамотном проектировании должны идти друг за другом. В результате все разделы (Специальные технические условия на проектирование, инженерные системы, конструктивные решения и пр.) начинают разрабатываться параллельно. Логично, что в таких условиях все параметры проекта закладываются с запасом, что напрямую сказывается на стоимости проекта. В то же время девелопер фокусируется на банальной экономии на отделочных материалах. И на выходе мы получаем некрасивые и все равно дорогие здания. Отмечу, что влияние данного фактора на дополнительную себестоимость объекта порядка 8-10%.

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ. Отсутствие управления всем процессом приводит в конечном итоге к колоссальным издержкам от простоев. В результате неэффективного процесса принятия решений, тендер проводится не за месяц-полтора, а в течение полугода, поэтому по его завершении сразу начинается искусственное сокращение сроков проектирования и строительства. САМООБМАН №2: Можно избежать детальной проработки технического задания на проектирование на начальном этапе. Другими словами, службы заказчика часто не обладают необходимыми компетенциями, но и не хотят привлекать консультантов при разработке технического задания, перекладывая ответственность за решения полностью на проектировщиков, тем самым предполагая возможность не платить за изменения задания в процессе реализации. В итоге подрядчик или становится банкротом, или закладывает этот риск в цену проектирования и строительства. Этот фактор добавляет к стоимости объекта порядка 12-15%.

КОРРУПЦИОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ. Это очень острый вопрос. На себестоимость строительства влияют как взятничество, оценить накрутку от которого достаточно сложно, так и более прозрачные для расчетов механизмы, например, откаты. Именно последние сделали более привлекательной работу в службе заказчика, а не непосредственно по профессии инженера-проектировщика или строителя.

САМООБМАН №3: «Всем хорошо». Подрядчики и поставщики, выбранные по каким-то другим мотивам, а не исходя из оптимального соотношения цены и качества, становятся полноправными партнерами заказчика, к которым по этой причине потом невозможно будет предъявить претензии по качеству. Итог неутешительный: и платим больше, и получаем хуже качество. Себестоимость строительства в таких условиях, как правило, возрастает на 5-10%.

Сложив вышеобозначенные параметры уравнения, легко понять, что профессионализм в сочетание с реальными сроками, усилением требований к качеству и ужесточением контроля даст возможность строить лучше, быстрее и дешевле (экономия, в некоторых случаях может доходить до до 30 %).

За последние шесть лет конкуренция в строительной отрасли критично обострилась, потребитель стал более искушенным, требовательным и прагматичным. В таких условиях необходимо ориентироваться на инновационные подходы и экспертные навыки, позволяющие улучшить качество новых объектов без увеличения бюджета. Только вложения в интеллектуальный капитал могут принести объекту дополнительную капитализацию и снизить риски неликвидности.

Источник: CRE.ru

portner.ru

Диссертация на тему «Совершенствование методов оптимизации строительных проектных решений при недетерминированной исходной информации (на примере сооружений циркуляционных систем тепловых электростанций)» автореферат по специальности ВАК 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года,- М.: Политиздат, 1981.- 95 с.

2. Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы: Постановление Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР.- М.: Политиздат, 1979.- 64 с.

3. Агеев Г.С., Купцов И.П., Мирошкин П.М. Проведение расчетов для оптимизации и выбора системы технического водоснабжения ТЭС.- Энергетическое строительство, 1972, I.- с. 69-73.

4. Агеев Г.С., Минасян Р.Г., Зисман С.Л. Некоторые вопросы совершенствования и развития систем технического водоснабжения ТЭС.- Энергетическое строительство, 1976, № 11-12.- с. 43-47.

5. Акименкова В.М., Гиршфельд В.Я.,Исследование летних режимов работы ТЭЦ с турбинами T-I0Q-I30 при оборотной системе водоснабжения.- Теплоэнергетика, 1972, & 2.- с. 75-77.

6. Андрющенко А.И., Понятов В.А., Попова Т.И. Оптимальные конечные параметры турбоустановок при ступенчатой конденсации пара.- Саратов, 1970.- Научные сообщения, вып. 3/ Саратовский политех, ин-т.- 104 с.

7. Андрющенко А.И., Попов А.И. Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1980.- 240 с.

8. Багдасаров А., Первушин С. Производительность труда: теория, практика, резервы роста.- Коммунист, 1983, № 2.- с. 14-23.

9. Берман Л.Д., Бененсон Е.И., Пчелкина И.Л. Выбор оптимальных размеров конденсатора и градирни для мощной теплофикационной турбины.- Электрические станции, 1965, & 9.- с. 19-24.

10. Бесчинский А.А. 0 методах обоснования экономической эффективности капитальных вложений в энергетику.- Энергетическое строительство, 1984, № I.- с. 63-66.

11. Богуславский Л.Л. Снижение расхода энергии при работе систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.- М.:Строй-издат, 1982.- 256 с. (Экономия топлива и электроэнепгии).

12. Богуславский Л.Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции.- М.: Стройиздат, 1977.- 280 с.

13. Богатин Ю.В., Сульповар Л.Б., Цветковский В.Г. Экономическая эффективность новой техники.- М.: Знание, 1973,- 64 с.

14. Богданов В.Н. Особенности циркуляционного водоснабжения Армянской АХ.- Энергетическое строительство, 1975, № 12.-с.26-29.

15. Вашанов В. Планирование использования земель под строительство.- Вопросы экономики, 1972, № 8.- с. 94-102.

16. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статисти-ческие понятия и формулы в экономическом анализе.- М.: Статистика, 1979.- 447 с.

17. Ветров А.А., Ломовацкий Г.И. Дисперсионный анализ в экономике.- М.: Статистика, 1975.- 120 с.

18. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. СНиП П-31-74.-М.: Стройиздат, 1976.- 145 с.

19. Временные указания по определению экономической эффективности капитальных вложений при проектировании гидроэнергетических объектов/Минэнерго СССР.- М.; 1978.- 56 с.

20. Выбор проектных решений в строительстве/А.А.Гусаков, Э.П.Григорьев, О.С.Ткаченко и др., под ред. А.А.Гусакова.- М.: Стройиздат, 1982.- 268 с.

21. Гитман М.И. Оценка замыкающих затрат на электроэнергию при различных режимах электропотребления и генерации мощности.-Электрические станции, 1975, 15 8.- с. 5-7.

22. Гладков В.А. Теоретические и экспериментальные исследования вентиляторных градирен оборотных циклов водоснабжения: Дисс. . д-ра техн. наук.- М.: 1978.- 358 с.

23. Глебова Ф.Х., Зисман С.Л., Павлов А.С. Влияние учета фактора времени, долговечности и способов организации строительства при выборе типа башенной градирни.- Энергетическое строительство, 1975, Ja 7.- с. 14-16.

24. Глебова Ф.Х., Павлов А.С. Об оптимизации проектных решений циркуляционных систем электростанций с градирнями.- Энергетическое строительство, 1977, £ 2.- с. 58-62.

25. Горбенко В.И. Испытания и наладка градирен с напорным во-дораспределением.- Электрические станции, 1972, № II.- с. 84-86.

26. Грень Е. Статистические игры и их применение (пер. с польск.) -М.: Статистика, 1975.- 176 с.

27. Григоренко В.Г. Разработка и исследование методов оптимизации режима цирксистемы ТЭС с ЭЦВМ: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.- Киев, 1972.- 25 с.

28. Гусаков А. А. Организационно-технологическая надежность строительного производства.- М.: Стройиздат, 1974.- 252 с.

29. Гусаков А.А. Системотехника строительства.- М.: Стройиздат, 1983.- 440 с.

30. Гусаков А.А., Ляйфер В.Я. Повышение экономической эффективности проектных решений главных корпусов ТЭС за счет совершенствования строительной технологичности.-М.: ИнформэнергоД974.-25 с.

31. Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации: Учеб. пособие для вузов. М.: Советское радио, 1980. - 272 с.

32. Денисов В.И. Технико-экономические расчеты в энергетике.-М.: Энергия, 1974.- 48 с.

33. Длугосельский В.И. Комплексная оптимизация параметров низкопотенциальной части мощных теплофикационных турбин: Авто-реф. дисс. . канд. техн. наук.- Л., 1975.- 27 с.

34. Дорошин И.И. Полные затраты труда.- В кн.Экономическая энциклопедия: политическая экономия.- М.: Советская энциклопедия, 1979, т. 3.- с. 292-295.

35. Ермольев Ю.М. Методы стохастического программирования.-М.: Наука, 1976.- 239 е.- (Оптимизация и исследование операций).

36. Зайдель В.А. К вопросу сравнения вариантов строительства тепловых электростанций, отличающихся продолжительностью и сроками ввода мощностей.-Энергетическое строительство, 1976,^ 1.-е.82-85.

37. Зайдель В.А. Основные пути сокращения проложительности строительства ТЭС.- М.: Информэнерго, 1976.- 44 с.

38. Зауэр А. Оптимизация элементов низкопотенциальной части паротурбинных установок конденсационных электростанций с градирнями: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.-М.; 1970.- 34 с.

39. Иванов И.С. Теоретико-методические проблемы совершенствования системы обоснования капитальных вложений: Автореф. дисс. . докт. экон. наук.- М.: 1978.- 45 с.

40. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. СН 509-78.- М.: Стройиздат,1979.- 65 с.

41. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в развитие энергетического хозяйства (генерирование, передача и распределение электрической и тепловой энергии). -М.: Энергия, 1973.- 55 с.

42. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве. СН 423-71. М.: Стройиздат, 1979.- 2-е изд., перераб.- 40 с.

43. Инструкция по разработке проектов организации строительства и проектов производства работ. СН 47-74.- М.: Стройиздат, 1977.- 47 с.

44. Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений. СН 202-8I36. М.: Стройиздат, 1982.- 72 с.

45. Инструкция по технико-экономической оценке типовых и экспериментальных проектов жилых домов и общественных зданий и сооружений. СН 545-82.- М.: Стройиздат, 1982.- 95 с.

46. Инструкция по типовому проектированию. СН 227-82.- М.: Стройиздат, 1983.- 47 с.

47. Инструкция по эксплуатации башенных градирен на тепловых электростанциях/ СЦНТИ ОРГРЭС.- М.: 1972.- 43 с.

48. Исследование достоверности технико-экономических характеристик электростанций (на примере ГХ)/Данилова Т.В., Иванова Л.И., Кретинина Ю.С., Некрасов А.С.- Экономика и математические методы, 1980, т. Ш, вып. 5.- с. 994-996.

49. Казанович Б.Б. Комплексная оптимизация основных параметров ЦНД, конденсаторов и водоохладительных устройств турбин мощных ТЭС: Автореф. дисс. . канд. техн.наук.- Саратов, 1971.- 26 с.

50. Калихман И.Л., Войтенко И.А. Динамическое программирование в примерах и задачах.- М.: Высшая школа, 1979.- 125 с.

51. Климов В.В. Об оценке экономической эффективности капитальных вложений.- Энергетическое строительство, 1975, № 7.-е. 60-64.

52. Комплексная оптимизация конденсационных и водоохладитель-ных устройств турбоустановок: Научные сообщения Саратовского политехнического института.- Саратов, 1975, вып. 9.- 98 с.

53. Комплексная оптимизация теплосиловых систем/ Под ред. Л.С.Попырина.- Новосибирск: Наука, 1976,- 318 с.

54. Кононов Ю.Д. Экономика и энергетика: Проблемы перехода к новым источникам энергии.- М.: Наука, 1981.- 188 с.

55. Костенко М.В. Расчет приведенных затрат при произвольном распределении вложений во времени.- Электрические станции, 1972, № 3.- с. 6-8.

56. Кузьмич Ю.А. Необходимые предплановые проектные проработки путь к повышению эффективности капитальных вложений.- Экономика строительства, 1983, $ 9. с. 54-58.

57. Купцов И.П., Иоффе Ю.Р. Проектирование и строительство тепловых электростанций.- М.: Энергия, 1972.- 344 с.

58. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации.- Л.: Стройиздат, Ленингр. отд., 1978.- 424 с.

59. Ларичев О.И., Поляков О.А. Человеко-машинные процедуры решения многокритериальных задач математического программирования. Экономика и математические методы, 1980, т. ХУ1, вып.1.- с.129-145.

60. Лещинер Р. Энергосберегающая политика и проблемы управления.- Коммунист, 1981, й 13. с. 11Ш14.

61. Лурье А.Л. О некоторых рекомендациях "Типовой методики определения экономической эффективности капитальных вложений".-Экономика и математические методы, 1970,т.У1,вып.6.-с. 827-834.

62. Мазин М.Р. Экономическая оценка характеристик инвестиционного цикла в системе управления строительством.- Экономика и математические методы, 1981, т. ХУЛ, вып. I.-c. I4I-I56.

63. Макаров А.А., Вигдорчик А.Г. Топливно-энергетический комплекс: Методы исследования оптимальных направлений развития.-М.: Наука, 1979.- 280 с.

64. Макаров А.А., Макарова А.С., Зейлигер А.Н. Исследование зоны неопределенности оптимального развития сложных энергетических систем.- Экономика и математические методы, 1970, т. У1, вып. 6.-е. 849-863.

65. Макаров А.И., Воробьев Б.В. Экономическая оценка отчуждений при строительстве.- Л.: Стройиздат, 1976.- 152 с.

66. Макаревич А.Д. Оптимизация развития электрических сетей с учетом случайного характера исходной информации: Дисс. . канд. техн. наук.- Иркутск, 1976.- 174 с.

67. Манасян А.Н. Методы оценки фактора времени при расчетах сравнительной экономической эффективности проектных решений зданий и сооружений: Автореф. . дисс. канд. экон. наук. М.; 1978.- 22 с.

68. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции: Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1978.- 360 с.

69. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем энергетики.- М.: Высшая школа, 1976.- 336 с.

70. Меркин P.M., Николаева Г.В. Освоение новых предприятий: Подготовка, планирование, стимулирование.- М.: Экономика, 1975.- 199 с.

71. Меркин P.M., Смоляк С.А. Учет вероятностных факторов при планировании капитального строительства: Учебное пособие / НШОУС.- М., 1983.- 97 с.

72. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений / Госстрой СССР.-М., 1978.- 40 с.

73. Методические вопросы определения экономической эффективности стандартизации и унификации: Научн. тр. ВНИИ Стандартизации, вып. 23.- М., 1975. 113 с.

74. Методические рекомендации по экономической оценке территорий, отводимых под строительство / НИИЭС.- М., 1976.- 56 с.

75. Методическое и организационное обеспечение выбора эффективных проектных решений в строительстве: Сб. научн. тр. НИИЭС.- М., 1981.

76. Методы математического моделирования и оптимизации параметров, вида технологической схемы и профиля оборудования атомных конденсационных и теплофикационных электростанций/Под ред. Л.С.По-пырина.- Иркутск: Сиб. энерг. ин-т СО АН СССР, 1976.- 120 с.

77. Методы математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических установок/Под ред. Г.Б.Левенталя и Л.С.Попырина.-М.: Наука, 1972.- 224 с.

78. Минасян Р.Г., Васильев А.П., Глаголев Е.В. Основные направления проектирования градирен для современных тепловых электростанций.- Энергетическое строительство, 1971,Л? 12.- с. 19-24.

79. Молодюк ВЛЗ. Учет неопределенности исходной информации при оптимизации развития схем основных электрических сетей энергосистем: Дисс. . канд. техн. наук.- Иркутск, 1975.- 171 с.

80. Нагинская B.C. Автоматизация архитектурно-строительного проектирования.- М.: Стройиздат, 1979.- 175 с.

81. Нормативы удельных капитальных вложений по отраслям "Строительство" и "Промышленность строительных конструкций и деталей" на 1981-1985 годы. СН 469-79.- М.: Стройиздат, 1980.- 160 с.

82. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей.- М.: Энергия, 1974.- 81 с.

83. Об учете режимных и климатических условий при оптимизации конденсаторов и водохранилищ-охладителей ТЭС/Л.Д.Берман, Л.С.Попы-рин, Я.М.Рубинштейн и др.- Теплоэнергетика, 1974, Й 3.- с. 38-41.

84. Оптимизация конденсаторов и водохранилищ-охладителей мощных паротурбинных электростанций/ Л.Д.Берман, Л.С.Попырин, Я.М.Рубинштейн и др.- Теплоэнергетика, 1974, I* 5.- с. 52-56.

85. Оптимизация низкопотенциального комплекса атомных электростанций с водоохлаждаемыми реакторами/Л.Д.Берман, Я.М.Рубинштейн,

86. Л.С.Попырин и др.- Теплоэнергетика, 1977, № 5.- с. 15-20.

87. Оптимизация низкопотенциального комплекса атомных электростанций со смешанной системой оборотного водоснабжения/Л.Д.Берман, Л.С.Попырин, С.Л.Зисман, В.А.Май, Ю.В.Наумов.- Теплоэнергетика, 1978, й 4.- с. 38-42.

88. Оптимизация основных параметров градирен и конденсаторов для мощных теплофикационных турбин/Д.М.Будняцкий, В.П.Радюш, В.Б.Грибов, В.И.Длугосельский.-Теплоэнергетика,1973,& 9.-с.38-42.

89. Павлов А.С. Методика определения оптимальной организации строительства башенных градирен ТЭС.- В кн.: Строительство электростанций на ядерном и органическом топливе: Сбор, трудов МИСИ им. В.В.Куйбышева № 165.- М., 1979.- с. 97-106.

90. Павлов А.С. Оптимизация сечений водоводов систем циркуляционного водоснабжения электростанций.- Энергетическое строительство, 1983, JS 10.- с. 34-36.

91. Павлов А.С. Оптимизация циркуляционного расхода на ТЭС с градирнями.- В кн.: Строительство электростанций на ядерном и органическом топливе: Сб. трудов МИСИ им. В.В.Куйбышева № 180.-М., 1980.- с. 59-67.

92. Павлов А.С., Мирошкин П.М. Оптимизация конструкций башенных градирен.- Энергетическое строительство, 1983, В З.-с. 62-64.

93. Пальма И.С., Эльгорт Л.Г. Применение метода корреляции в строительстве.- М.: Статистика, 1971.- 224 с.

94. OU' Переселенков Г.С. Роль науки в снижении материалоемкости и экономии материальных ресурсов в строительстве.- Экономика строительства, 1984, JS 2.- с. 23-28.

95. Понятов В.А., Борщов В.И. Определение оптимальных характеристик циркуляционного контура системы технического водоснабжения мощных ТЭС.-Известия вузов, сер. Энергетика, 1969,й 6.с. 47-51.

96. Полуэктов Р.А., Пуцима И.М. Экстремальная задача многопараметрической унификации.- Автоматика и телемеханика, 1974,7.- с. 146-154.

97. Попова Т.И. Комплексная оптимизация различных типов конденсационных и водоохладительных устройств мощных КЭС.:- Автореф. дисс. . канд. техн. наук.- Саратов, 1973.- 23 с.

98. Попович А. Оптимизация системы технического аодоснабже-ния.и выбор градирни для конденсационной станции с энергоблоками большой мощности: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.-М., 1976.- 22 с.

99. Попырин Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок.- М.: Энергия, 1978.- 416 с.

100. Попырин Л.С. Методические вопросы построения математических моделей для оптимизации ТЭУ.- Энергомашиностроение, 1972,9.- с. 3-5.

101. Попырин Л.С. Методы математического моделирования и оптимизации теплоэнергетических установок.- Теплоэнергетика, 1974,5.- с. 16-20.

102. Попырин Л.С., Каплун С.М. Проблема информации при технико-экономических исследованиях тепловых электростанций.- Теплоэнергетика, 1971, № 6.- с. 55-58.

103. Поршнев А.Г. Экономическая эффективность капитальных вложений и новой техники в строительстве.- М.: Мое. ин-т .управления им. С.Орджоникидзе, 1979.- 52 с.

104. Применение математического моделирования при выборе параметров теплоэнергетических установок/Под ред. Г.Б.Левенталя и Л.С.Попырина,- М.: Наука, 1966.- 175 с.

105. Прузнер С.Л. Экономика теплоэнергетики СССР: Учебник.-М.: Высшая школа, 1975.- 318 с.

106. Пути повышения экономической эффективности мощных теплофикационных турбин и теплоэлектроцентралей/Терентьев И.К., Буд-няцкий Д.М., Осипенко В.Н. и др.- Теплоэнергетика, 1977, № 7.-с. 2-6.

107. Ромакин М.И. Математический аппарат оптимизационных задач.- М.: Статистика, 1975.- 112 с.

108. Руководство по выбору проектных решений в строительстве (общие положения)/НИИЭС, ЦНИИ Проект Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1982.- 104 с.

109. Руководство по комплексной оценке и функциональному зонированию территорий в районной планировке.- М.: Стройиздат, 1979.94 с.

110. Руководство по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования: Конструкции промышленных зданий/НИЖБ, НИИЭС, ЦНИИПррмзданий.- М.: Стройиздат, 1976.- 80 с.

111. Руководство по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций/ НИИЖБ Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1981.- 56 с.

112. Руководство по оптимизации оборотной системы водоснабжения электростанций с градирнями/ШСИ им. В.В.Куйбышева, Тепло-электропроект Минэнерго СССР.- М., 1981.- 44 с.

113. Руководство по охране окружающей среды в районной планировке /ЦНИИПградостроите ль ства.- М. : Стройиздат, 1980.- 112 с.

114. Руководство по оценке эффективности и качества проектов промышленных объектов/ЦНИИПромзданий.-М.:Стройиздат, I98I.-56 с.

115. Руководящие указания к использованию в технико-экономических расчетах показателей замыкающих затрат на топливо, электрическую и тепловую энергию/СО АН СССР.- М.: 1973.- 54 с.

116. Румшиский Л.З. Элементы теории вероятностей.- М.: Наука, 1976.- 240 с.

117. Самознаев М.Д. Фактор неопределенности и устойчивость решения народнохозяйственной межотраслевой модели.- Экономика и математические методы, 1979, т. ХУ, вып. 6.- с. III0-II2I.

118. Сапожников Ф.В. Организация, планирование и управление строительством ТЭС и АЭС: Учеб. пособие для вузов.- М.: Энерго-издат, $982.- 304 с.

119. Сапожников Ф.В., Немировский М.И., Турчин Н.Я. Определе/ние экономической эффективности инженерных решений при строительстве ТЭС и АЭС: В 3-х тт.- М.: Информэнерго, 1982.

120. Саяпин П.Г. Опыт шздротермических исследований градирен в Южном отделении ОРГРЭС.- В сб.: Наладочные и экспериментальные работы ОРГРЭС, вып. XXXIX.- М.: 1970.- с. 246-250.

121. Сизова Н.И. Анализ факторов, влияющих на экономическую эффективность строительства гидроэлектростанций: Дисс. . канд. экон. наук.- М.: 1974.- 176 с.

122. Соколов В.П. Выбор основных характеристик транспортных судов с учетом неопределенности исходной информации.- Экономика и математические методы, 1979, т. ХУ, вып. 3.- с. 607-614.

123. Справочник по охране природ ы/К. П. Митрюшкин, М.Е.Берлянд, Ю.П.Беличенко и др.- М.:Лесная промышленность, 1980.- 352 с.

124. Стоун П.А. Экономика и организация строительства (пер. с англ.).-М.: Экономика, 1979.- 216 с.

125. Строительство атомных электростанций: Учеб. пособие для вузов/Под ред. В.Б.Дубровского.- М.: Энергия, 1979.- 232 с.

126. Строительство тепловых и атомных электростанций: В 2-х тт./Н.Я.Турчин, Г.С.Агеев, И.А.Алексеев и др.;под ред. П.С.Непорожнего.- М.: Стройиздат, 1979. 967 с.

127. Сычев В.И., Спиридонов В.М., Приходько И.С. Унификация железобетонных инженерных сооружений.- М.: Стройиздат, 1971.216 с.

128. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник/Под общей редакцией В.А.Григорьева и В.М.Зорина.- М.: Энергоиздат, 1982.- 624 е.- (Теплоэнергетика и теплотехника).

129. Теплоснабжение: Учебник для вузов/ А.А.Ионин, Б.М.Хлыбов, В.Н.Братенков, Е.Н.Терлецкая; под ред. А.А.Ионина.- М.: Стройиздат, 1982.- 336 с.

130. Технические правила по экономному расходованию основныхстроительных материалов. HI 101-81.- М.:Стройиздат, 1982.- 41 с.

131. Технические указания по расчету и проектированию башенных противоточных градирен для тепловых электростанции и промышленных предприятий. ВСН 14-67/ВНИИГидротехники им. Б.Е.Веденеева Минэнерго СССР.- Л.: Энергия, 1971.- 100 с.

132. Типовая методика определения оптимального уровня унификации изделий народнохозяйственного назначения/ШИИНМАШ,- М., 1980.106 с.

133. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений/Госплан СССР, Госстрой СССР, АН СССР.

134. М.: Экономика, 1969.- 16 с.

135. Типовая методика определения экономической эффективности капитальных вложений/АН СССР.- М.: 1980.- 38 с.

136. Тихонов Б.А., Борисовский В.В., Мильман 0.0. Оптимизация параметров воздушно-конденсационных установок на ЭВМ.- Энергетическое строительство, 1970, № 6.- с. 25-28.

137. Турчин Н.Я. Инженерное оборудование тепловых электростанций и монтажные работы: Учебник для вузов.- М.: Высшая школа, 1979.- 416 с.

138. Фельдман Я.П. К вопросу о задаче оптимальной унификации элементов строительных конструкций.- Энергетическое строительство, 1971, J6 2.- с. 12-13.

139. Филатов А.И. Срок окупаемости капитальных вложений, необходимых для строительства энергетических объектов в условиях самофинансирования отрасли*- Энергетическое строительство, 1983,1. В 3.- с. 56-58.

140. Хайтун А.Д. Вопросы оценки фактора времени при расчетах . экономической эффективности капитальных вложений в строительных организациях: Автореф.дисс. канд. экон. наук.-М.:1973.- 18 с.

141. Хальфин Ф.Н., Стародубцев Э.Л. О влиянии микроклимата на процесс охлаждения воды в градирнях.- В сб. работ Куйбышевской гидромет. обсерватории, вып. 5.- Куйбышев, 1968.- с. 206-211.

142. Чернин М.А. Вопросы технико-экономических расчетов в энергетике.- Электрические станции, 1972, JS I.- с. 92-93.

143. Чернухин А.А. О совершенствовании методики определения экономической эффективности капиталовложений в энергетике СССР.-Энергетическое строительство, 1983, № 3.- с. 52-56.

144. Чумаченко Н.Г. Системный анализ в экономике.- В кн.: Экономическая энциклопедия: Политическая экономия.- М.: Советская энциклопедия, 1979, т. 3.- с. 559-560.

145. Шадрин Е.И. Выбор оптимальной скорости воды в циркуляционных водоводах.- Известия вузов, серия Энергетика, 1963, Я? 5.-с. 62-67.

146. Шапиро Г.А. Повышение эффективности работы ТЭЦ.- М.: Энергоиздат, 1981.- 200 с.

147. Шепелев И.Г. Математические методы и модели управления в строительстве: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1980.- 213 с.158. 60 лет ленинского плана ГОЭЛРО: Сб. статей/ Под ред. П.С.Непорожнего.- М.: Энергия, 1980.- 408 с.

148. Шкрет А.Ф. Методика выбора параметров низкопотенциального комплекса ТЭС с учетом условий водообеспечения: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.- Алма-Ата, 1976.- 22 с.

149. Щавелев Д.С. Об учете фактора времени в технико-экономических расчетах и о расчетных затратах.- Гидротехническое строительство, 1968, № 12.- о. 24-28.

150. Экономика строительства/ Под ред. Б.Я.Ионаса, С.Н.Рей-нина.- М.: Высшая школа, 1977.- 352 с.

151. Экономическая оценка земель: Сб. статей/Центр, стат. упр. БССР.- Минск, 1973.- 146 с.

152. Электрификация СССР (1967-1977 гг.)/Под общ. ред. П.С.Непорожнего.- М.: Энергия, 1977.- 312 с.

153. Энергетика СССР в I98I-I985 годах/ П.К.Аксютин, Г.А.Веретенников, М.С.Воробьев и др.; Под ред. А.М.Некрасова, А.А.Троицкого.- М.: Энергоиздат, 1981.- 352 с.

154. Эпельцвейг Г.Я. Методика определения экономически оптимальных объемно-планировочных параметров одноэтажных промышленных зданий из унифицированных конструктивных элементов: Дисс. . канд. техн. наук.-М.: 1972.- 193 с.

155. Юфа А.И. Исследование и выбор определяющих параметров централизованного теплоснабжения промышленно-жилых комплексов: Дисс. . канд. техн. наук. Киев, 1981.- 165 с.

156. Якутис А., Бивайнис 10. Согласование критериев оптимальности при подготовке плановых решений.- В кн.: Экономика и организация строительства. Комплексное сбалансированное планирование строительства: Научн. тр. вузов Лит. ССР.- Вильнюс, 1983.с. 76-81.

157. Derereux M.B. Integrated approach optimizes cooling-tower selection .-Electric Light and Power, 1967, v.45, N.7, p.84-85.

158. D6pel W.f Kattanek S. Betrachtungen uber die Wirtschaftlich-keit und Anwendungsgebiete von Kamin- und Ventilatorkiihlturmen .-Energietechnik, 1958, Bd.8, N.6, S.255.

159. Gruhier F. Les tofcrs de r6frig6ration.- Met^orologie, 1975, N .2 , p.79-88.171 • Натре E. Kuhlttirme.- Berlin: Verlag fur Bauwesen, 1975, 192S.

160. Henning H. Kiihlturme niedriger Bauhohe fur groBe Kraftwerks-leistungen VGB Kraftwerkstechnik, 1975, Bd.55, N.8, S.530-538.

161. Kelly A.C., Lawless N.R. Economic Sizing of Cooling Towers.-Engineering and Boiler House Review, 1963, Dune, p.208-213.

162. Kruger Н.-Э. Kriterien fur Auswahl und Auslegung von Kiihl-turmen.- Warme, 1975, Bd.81f N.2, S.21-24, N.3-4, S.48-53.

163. Lepenies S. Ober Kuhlprobleme in Kernkraftwerken groBer Lei-stung.- Wissenschaftlich e Zeitschrift TU Dresden, 1970, Bd.19, N.3, S.549-555.

164. Trenkler H. Bedeutung des kalten Endes beim Wasserdampfpro-zeB fur KernkraftwerkeBrennstoff-Warme-Kraft, 1967, Bd.19, N.5, S.266-269.

165. Weinlich K. Die wirtschaftliche Auslegung des kalten Endes von KondensationskraftwerkenEnergie und Technik, 1964, August, S.288-293.1. Приложений! Щ.. / t / О

166. Министерство э h ергетики и электрификация с с с р1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СОВЕТ1. ПРОТОКОЛ1. Москва

167. Об утверзденяи "Руководства по оптимизации оборотной систеш водоснабжения электростанций с градирнями"

168. Научно-технический совет ПОСТАНОВЛЯЕТ:1.. Руководство по оптшшзацяи оборотной систеш водоснабжения электростанций с грацирнягш" УТШРДлТЬ.

169. Главному пр ол з в о ц с тв е нн о-те хняче ск ому управлению по строительству поручить институту "Оргэнергострой" издать Руководство я разослать организациям согласно прилоЕению. Приложение: перечень организаций.

170. Заместитель прэдседателя С.П.Гончаров1. fU''! (I'fC&tu

171. МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ "ОРГЭНЕРГОСТРОЙ"1. РУКОВОДСТВО

172. ПО ОПТИМИЗАЦИИ ОБОРОТНОЙ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ГРАДИРНЯМИ '

173. Москва 1«-9 8 л Примечание: Приводится без приложений к нему.

174. УДК 621.311.22.001.5:621.175.3

175. Руководство по оптимизации обороткой системы электростанций с градирнями, -М.: Минэнерго ССОР,

176. Утверждено Научно-техническим советом Минэнерг токол И 82 от 12 августа 1981 г.).водоснабжения 1981. 44 с.о СССР (про

177. Рукозодстзо разработано Московским шшенерно^-строительным институтом жени Б.Б.Куйбышева (МИСИ им. В.В.Куйбышева) Минвуза СССР при участии Всесоюзного государственного проектного института "Теплоэлектропроакт" Минэнерго СССР.

178. Составлено инженерами А.С,Павловым (МИСИ им. В П.М.Мирошкиным (Теплоэлектропроект) под редакцией наук Н.Я.Турчина (МИСИ им. В.Е.Куйбышева).

179. В* Куйбышева), канд. техн.i1. Минэнерго СССР. 1981е.1. ОБЩЕ положений:л

180. При оптимизации оборотной системы водоснабжения с градирнями рекомендуется соблюдать следующую терминологию:

181. Система водоснабжения- комплекс сооружений, обеспечивающий водоснабжение электростанции.

182. О.боротная (циркуляционная) система водоснабжения- система водоснабжения, при которой охлаждающая вода используется многократно.

183. Оборотная (циркуляционная) вода-вода. циркулирующая в оборотной системе водоснабжения»

184. Расход оборотной воды количество воды, поступающей б конденсаторы и другие теплообменники после охлаждения е градирнях или после другого использования.

185. Охлажденная вода оборотная вода после охлаждения б градирнях.0 х л а ж д а ю щ а я вода- оборотная вода на входе в конденсаторы и друтие теплообменники.

186. Добавочная вода вода, подаваемая в оборотную систему извне для компенсации убыли воды. i

187. Циркуляционные в о д о в о д|н трубопроводы,, тоннели или каналы для подачи и отвода циркуляционной воды.

188. Подводящие водоводы циркуляционные водововоды в конденсаторыды для подачи охлаждающей ное оборудование.

189. Отводящие водоводы циркуляционные водоводы для отвода нагретой воды от конденсаторов оборудования.

190. Г и д р о о х л а д и т е л ь теплообмен! охлаждения циркуляционной воды.

191. Г р а д и р к я гидроохладитель, в котор охлаждения используется тяга воздуха.

192. Башенная градирня градир; создается с помощью вытяжной башни.

193. Вентиляторная градирня торой тяга создается с помощью вентиляторов.

194. Испарительная градирня торой теплообмен осуществляется испарением и ко

195. Магистральный узел часи водоснабжения, включающая циркуляционные воде: онного узла до узла градирен, а также центраш цию.

196. Т 6 п л с в а я н а г р у з к а г и д р о о х л а д и г ел я (г р а д я р н и) количество тепла, рассеиваемого охладителем в атмосфере.

197. Гидравлическая нагрузка гидроохладителя (градирни)- расход зоды, поступающей на охладитель.

198. Расчетный вариант комбинация искомых параметров. удовлетворяющая заданным ограничениям.

199. Оптимальный вариант- расчетный вариант, удовлетворяющий выбранному критерию оптимальности.

200. Равноэкокомичный вариант расчетный вариант, эффективность которого близка, к оптимальному.

201. Замещающая мощность мощность электрического генератора, условно вводимая в энергосистеме для компенсации недоотпуска мощности от проектируемой электростанции.

202. Расчетный р е ж и м совокупность энергетических нагрузок, метеорологических и иных условий определенной продолжительности.

203. Режим максимума нагрузки режим, условия которого соответствуют периоду максимальной нагрузки в энергосистеме .

204. Неотопительный период часть года со средней суточной температурой выше 8°С.

205. Обеспеченность отношение продолжительности периода с температурой, большей данной, к общему расчетному времени.

206. Коэффициент готовности отношение времени рабочего состояния сооружения к общему расчетному времени.

www.dissercat.com

Методы оптимизации в системах автоматизированного проектирования трасс линейных сооружений

Валерий Струченков

Введение

К настоящему времени разработано несколько отечественных и зарубежных систем, используемых при проектировании трасс железных и автомобильных дорог, а также других линейных сооружений. Эти системы универсальны и предоставляют широкие возможности проектировщику как для визуализации информации в удобном виде на основе цифровых моделей рельефа, задания тем или иным способом своего проектного решения и получения соответствующих ему параметров и показателей, так и для изготовления чертежей и другой проектной документации.

Известно, что в одних и тех же условиях, располагая одной и той же информацией, разные специалисты предлагают различные варианты решений при проектировании трасс железных, автомобильных дорог и других линейных сооружений. В связи с этим интуитивное назначение вариантов в интерактивном режиме не гарантирует соответствия их оптимальному конечному результату. Даже небольшие изменения положения трассы на местности могут привести к существенным изменениям затрат на строительство и эксплуатацию дороги [1,2]. Следовательно, проблема разработки адекватных математических моделей и математически корректных алгоритмов оптимизации трасс новых дорог по­прежнему актуальна в научном плане. Однако из­за отсутствия заинтересованного потребителя на практике остается невостребованной. Тем не менее это направление наиболее перспективно в совершенствовании САПР линейных сооружений.

Современные технические возможности позволяют перейти к разработке систем проектирования, в которых компьютер используется не только для решения расчетных, графических и оформительских задач, но и для выработки проектных решений на основе комплексных математических моделей и математически корректных алгоритмов оптимизации.

Опыт разработки и применения проектирующих программ

Целесообразность оптимизации проектов строительства таких дорогостоящих сооружений, как железные и автомобильные дороги, с использованием математических моделей, алгоритмов и компьютерных программ была установлена более 40 лет тому назад [3,4]. В частности, в условиях пересеченного рельефа и сложной геологии затраты на строительство и последующую эксплуатацию дороги могут быть существенно снижены при оптимальном расположении трассы на местности.

 Отсутствие в нашей стране вплоть до конца 80­х годов технических возможностей организации интерактивного проектирования привело к тому, что основным направлением, в отличие от разработок зарубежных фирм, стала формализация проектных задач в математических моделях, использование математических методов оптимизации и разработка проектирующих программ.

Однако сложность формализации творческого процесса выработки проектного решения в адекватных математических моделях не позволила создать математически корректные алгоритмы оптимизации трассы как пространственной кривой.

Существенные успехи были достигнуты при решении частной задачи: проектирования оптимального продольного профиля при заданном положении трассы в плане [3,4,5]. Решение этой частной задачи не только позволяет объективно сравнивать варианты плана трассы, назначаемые проектировщиками, но и имеет самостоятельное значение, поскольку при проектировании дорог в обжитых районах план трассы, как правило, определяется условиями землепользования.

Еще в начале 1960­х годов в Институте кибернетики АН УССР был разработан метод последовательного анализа вариантов [4], основанный на идеях динамического программирования. Первые реализации метода для проектирования продольного профиля новых железных дорог в силу упрощений, принятых из­за недостаточных возможностей ЭВМ того времени, оказались не вполне удачными. Тем не менее к 1976 году метод был реализован в чистом виде, были созданы работоспособные программы, проектирующие продольный профиль новой железной дороги для равнинного и пересеченного рельефов. Однако динамическое программирование при оптимизации по критерию минимума строительных затрат на участках, где грунты выемок используются для сооружения насыпей, применить не удалось из­за того, что возникает дополнительная взаимосвязь элементов искомой проектной линии в насыпях и выемках [5].

Более успешным было применение методов нелинейного программирования.

Задача проектирования продольного профиля была формализована как задача нелинейного программирования с линейной системой ограничений и решена с помощью модификации известного в математике метода проекции градиента с использованием специфических структурных особенностей системы ограничений [ 5].

Программы, проектирующие продольный профиль, получившие практическое применение еще в 1970­х годах [5], были основаны на простых математических моделях:

• поперечные профили земли принимались односкатными;
• конструкции проектных поперечных профилей фиксировались, то есть не было совместного проектирования продольного и поперечных профилей;
• наличие нескольких слоев грунта не учитывалось;
• продольный профиль земли сглаживался для уменьшения размерности задачи.

Эти упрощения при выработке компьютерного проектного решения были вынужденными из­за ограниченных вычислительных возможностей того времени. Для вычисления объемов земляных работ и других показателей, необходимых для сравнения вариантов плана трассы, упрощений не требовалось.

Программа для БЭСМ­4, разработанная в 1971 году, могла проектировать локальные участки (до 5 км) [6], так как объем оперативной памяти ЭВМ был всего 4096 ячеек (45­разрядных), а решалась задача квадратического программирования размерностью до 100 переменных и 400 ограничений.

На реальных объектах, в частности при проектировании продольного профиля по вариантам трассы БАМ, была установлена высокая экономическая эффективность применения математических методов оптимизации и проектирующих программ. Достигалось снижение строительных затрат, зависящих от положения проектной линии, на 7­10% по сравнению с проектированием вручную. Конкретные примеры и их анализ приведены в книге [5].

 В то время снижение затрат труда и средств в строительстве за счет повышения качества проектов было актуальным, поэтому проектными институтами Мосгипротранс, Ленгипротранс и Сибгипротранс в плановом порядке использовалась соответствующая система «Профиль». Несмотря на крайне ограниченные возможности ЭВМ БЭСМ­4 только по вариантам трассы БАМ в 1970­х годах было запроектировано более 1200 км продольного профиля.

 В 80­х годах прошлого века широкое практическое применение получила и система «Профиль 2А» для проектирования новых автодорог и ее аналог — система «Профиль 2Р» для проектирования реконструкции автодорог [7]. С использованием этих систем к 1985 году на ЕС ЭВМ в РСФСР, УССР и УзССР было запроектировано более 3000 км новых автодорог и более 3800 км дорог, находящихся в состоянии капитального ремонта и реконструкции.

С помощью методов нелинейного программирования были решены задачи проектирования продольного профиля оросительных каналов (система «Профиль К»), водоводов, траншей для водо­ и газоснабжения. С применением системы «Профиль К» было запроектировано более 100 км каналов, сооружаемых методом «корыто — подушка».

 Проектирование каждого из упомянутых объектов имеет свою специфику. Это потребовало от разработчиков новых компьютерных программ для ЕС ЭВМ, которые пришли на смену БЭСМ­4 и «Минск­32». В дальнейшем, при переходе на персональные компьютеры, эти программы были полностью утрачены — в основном из­за отсутствия объектов применения. Подобные задачи могут решаться в интерактивном режиме в современных САПР, но с точки зрения качества проектных решений применение проектирующих программ представляется более предпочтительным.

В 1990­х годах из­за прекращения государственного финансирования соответствующие исследования и разработки были свернуты.

Система «Профиль 2А» к 1990 году была переработана применительно к одному из первых персональных компьютеров IBM PC IT­386 под управлением IBM PC DOS. Использовалась СУБД PARADOX­3. При переходе на современные операционные системы применение системы «Профиль 2А» прекратилось из­за резкого сокращения объемов проектирования и строительства дорог.

Методы нелинейного программирования использовались также при разработке алгоритмов и программ оптимизации трассы новой железной дороги на участках напряженного хода [8]. В этом случае проектная линия продольного профиля однозначно определяется планом трассы. Участки подъема и спуска предельными уклонами, сопрягаемые с применением максимальной разности уклонов, рассматривались совместно. При этом определялась оптимальная глубина перевальной выемки.

Экспериментальные расчеты на ЭВМ ЕС­1033 показали, что экономический эффект от оптимизации трассы на участках напряженного хода в несколько раз превосходит эффект от оптимизации только продольного профиля на участках вольного хода.

Подробные алгоритмы решения этой задачи не публиковались, программное обеспечение не получило развития и практического применения из­за отсутствия объектов проектирования и в результате было полностью утрачено.

Проектирование трасс линейных сооружений в современных САПР

Наиболее продвинутыми из современных САПР, на наш взгляд, являются системы CAD­1 [9], CGS plus [10] и их отечественные аналоги Topomatic Robur [11] и GeoniCS [12]. В этих и подобных им системах проектное решение по положению трассы в плане и в продольном профиле, задаваемое проектировщиком, является определяющим. Проектирование плана и продольного профиля рассматривается как геометрическая задача в отрыве от решения других проектных задач, таких как проектирование поперечных профилей земляного полотна, выбор способов производства земляных работ и распределение земляных масс, проектирование водопропускных и других искусственных сооружений. В качестве дополнения к проектированию вручную предлагаются простейшие математические модели и алгоритмы оптимизации — в основном эвристические. В частности, в CAD­1 и Topomaic Robur наряду с проектированием продольного профиля вручную предлагается поиск оптимальной среднеквадратической аппроксимации профиля земли с помощью динамического программирования. Очевидно, что при этом не учитываются конструкции поперечных профилей земляного полотна, геология, наличие искусственных сооружений и др. Даже в случае математически корректного алгоритма оптимизации результат может рассматриваться как некоторое начальное приближение при проектировании в условиях пересеченного рельефа.

В условиях равнинного рельефа при такой целевой функции оптимальный продольный профиль трассы практически повторяет профиль земли (рабочие отметки близки к нулю). Подобные проектные решения если и имеют смысл, то только в каменистых пустынях, где не бывает ни снежных, ни песчаных заносов.

Специфика рассматриваемых проектных задач такова, что в сложных условиях близость к оптимальному состоянию технически допустимого проектного решения не поддается количественной оценке, поскольку оптимальное решение неизвестно. В связи с этим при использовании эвристических алгоритмов, обеспечивающих выполнение всех технических ограничений, остается открытым вопрос, можно ли улучшить полученный результат и насколько? Теоретически решить этот вопрос не всегда удается, тем более что соответствующие подробные алгоритмы, как правило, не публикуются.

Характерны в этом отношении разработки компании Real Geo Project [13]. Так, для проектирования продольного профиля реконструируемых железных дорог разработана программа KORWIN, в которой «использован развитой математический аппарат. Для размещения переломов профиля используется вариантный подход на основе метода неявного (частичного) перебора» [13].

Отметим, что при проектировании реальных объектов полный перебор возможных положений переломов профиля (по абсциссам и ординатам) в этой задаче практически невозможен даже на современных компьютерах. Если варианты размещения переломов задаются вручную — это всё то же интерактивное проектирование, и развитой математический аппарат здесь ни при чем. Если же размещение переломов задается компьютером, то принципиально важно, какие именно варианты исключаются из полного перебора. Может оказаться, что в одних условиях это не приведет к негативным последствиям, а в других программа не сможет найти оптимальный вариант.

Идея отбраковки части допустимых вариантов реализована в таких математических методах, как динамическое программирование, метод ветвей и границ, а также в комбинированных методах [14]. Там эта отбраковка математически обоснована.

Интересна и программа AQUILA для расчета параметров элементов плана железнодорожного пути при его реконструкции [13]. В ней также реализован проектирующий алгоритм, но «при больших сдвигах по ходу расчета выводятся сообщения о промежуточных результатах, и пользователю предлагается решить, продолжать автоматический расчет или перейти к интерактивному режиму работы. В интерактивном режиме можно быстро решить практически любую проектную задачу, однако в автоматическом режиме ЭВМ иногда находит нестандартные и очень эффективные решения» [13]. Из этого утверждения можно понять, что, начиная расчет, пользователь не уверен, будет ли он завершен, либо придется решать задачу самому. При этом причины неприемлемых результатов останутся неизвестными. Математически корректный алгоритм должен дать оптимальное решение или сообщить об отсутствии допустимого решения вообще. Эффективные решения в пределах заданных пользователем норм и ограничений математически корректный алгоритм находит не иногда, а всегда. Эффективность работы такого алгоритма в сравнении с проектированием вручную или с другими алгоритмами зависит от сложности задачи и количества ограничений на искомое решение.

Новые разработки проектирующих систем

Из всех упомянутых нами проектирующих программ для ЕС ЭВМ и IBM PC 386, которые использовались ранее, к настоящему времени удалось развить и усовершенствовать только программы, предназначенные для проектирования плана и профиля новых и реконструируемых железных дорог. Разработка программ для проектирования автодорог находится в стадии завершения. В расчете на возможности современных общедоступных персональных компьютеров разработаны две системы: для проектирования трасс новых железных дорог и реконструируемых железных дорог СУБД PARADOX больше не используется. Программы разработаны в визуальной среде C++ Builder 6.

В системе проектирования трасс новых железных дорог варианты положения трассы в плане задаются проектировщиком. Для каждого варианта продольный профиль проектирует компьютер без задания вручную какого­либо начального приближения.

Проектировщик задает нормы и ограничения. Далее реализуется многоэтапная схема совместного проектирования продольного профиля трассы и поперечных профилей земляного полотна.

На первом этапе работы используется примитивная модель: поперечные профили земли принимаются односкатными, проектные поперечные профили —трапециевидными. Учитываются ограничения на продольные уклоны и разности уклонов смежных элементов. Ограничения на длину элементов не учитываются. Целевая функция соответствует сумме объемов насыпей и выемок. Проектная задача сводится к задаче выпуклого программирования с линейной системой ограничений, которая решается методом приведенного градиента [15,16]. Расчет на перегоне до 30 км занимает несколько минут. Полученная линия является основой для дальнейших расчетов. В зоне поиска шириной в несколько метров на каждом переломе профиля земли с заданным шагом изменения рабочих отметок проектируются проектные поперечные профили. При этом требуются задание геологии и выбор типовых правил проектирования насыпей и выемок из специально созданной библиотеки. Далее вычисляются площади проектных поперечников с учетом реальных поперечников земли и определяются параметры зависимости площадей насыпей и выемок от рабочих отметок по оси [15].

Повторяется цикл оптимизации, точнее — корректировки полученного ранее решения с учетом новых данных.

При оптимизации по строительным затратам необходимо учитывать, что грунты подразделяются на четыре вида в зависимости от возможностей их использования в сооружении насыпей: непригодные, обыкновенные, дренирующие нескальные, скальные.

Площади и соответствующие им зависимости от рабочих отметок, а также объемы вычисляются для каждого вида грунтов отдельно, что позволяет вычислять градиент затрат на земляные работы с учетом затрат на использование недостающего грунта из карьеров или, напротив, — на разработку излишнего грунта в выемках — в отвал. Наличие непригодного грунта учитывается отдельно.

Далее задаются затраты в расчете на 1 м3 по видам земляных работ в соответствии с принятыми способами производства работ и распределением земляных масс. Теоретически эта задача была решена еще в 60­х годах [17].

В целевую функцию включаются и затраты на искусственные сооружения, для чего задаются зависимости их стоимости от рабочих отметок с учетом возможности изменения типов сооружений.

В случае если проектирование продольного профиля выполняется для сравнения вариантов трассы, то после вычисления затрат, не зависящих от изменений проектной линии продольного профиля (например, затрат, пропорциональных длине трассы), и после оценки суммарных строительных затрат часть вариантов трассы уже может быть исключена из дальнейшего рассмотрения.

Полученная проектная линия преобразуется к окончательному виду с помощью динамического программирования с незначительными отклонениями [15,18]. Результат рассматривается как начальное приближение для оптимизации по строительным затратам с помощью того же алгоритма нелинейного программирования.

В системе есть средства, обеспечивающие визуализацию продольного и поперечных профилей, их анализ и корректировку параметров.

Система проектирования плана и профиля реконструируемых железных дорог отличается тем, что расчет плана трассы также выполняется в несколько этапов.

На первом этапе с помощью динамического программирования строится начальное приближение, то есть определяется размерность задачи. На втором этапе с помощью метода нелинейного программирования второго порядка (DFP­оптимизация) [19] определяются оптимальные параметры элементов. Расчет ведется в координатной, а не в эвольвентной плоскости, как в ранних реализациях, с возможным заданием ограничений по сдвижкам существующей трассы (фиксированные точки, односторонние сдвижки и т.д.). Часть параметров может быть зафиксирована, что позволяет при повторных расчетах получать целочисленные значения радиусов, длин кривых и/или длин переходных кривых, кратных 10 м, как это принято на практике. Более того, программа позволяет избежать попадания переходных кривых на стрелочные переводы, мосты и другие заданные места, что является уникальным для программ этого назначения.

Проектирование продольного профиля при незначительных рабочих отметках (до 0,5 м) осуществляется с помощью динамического программирования, что стало возможным на современных компьютерах. При этом учитываются все ограничения и рассматриваются все возможные положения переломов проектной линии в плане с шагом 10 м и шагом по высоте 0,01 м. Задача динамического программирования становится двухпараметрической, но время счета остается приемлемым.

При больших отклонениях начальное приближение без учета ограничений по длинам элементов строится с помощью алгоритма нелинейного программирования. Затем оно используется для задания области поиска (вместо существующего профиля) с последующим применением динамического программирования.

В любом случае полученный результат оптимизируется с помощью алгоритма приведенного градиента для компенсации накопления ошибок при дискретной оптимизации по методу динамического программирования.

Заключение

Анализируя положение дел с позиции поиска оптимальных решений в области автоматизации проектирования трасс дорог и других линейных сооружений, можно сделать следующие выводы:

1. Действующие САПР линейных сооружений имеют большой потенциал развития за счет использования комплексных математических моделей и современных математических методов оптимизации, в частности методов нелинейного программирования второго порядка.
2. Возможности современных вычислительных средств позволяют реализовать новую технологию совместного решения взаимосвязанных проектных задач, то есть создать системы проектирования с многочисленными обратными связями. Эта технология и соответствующие интеллектуальные САПР заменят действующую «линейную» технологию назначения вариантов положения трассы в плане и в профиле вручную с последующим решением на основе этих вариантов других проектных задач: проектирование земляного полотна, искусственных сооружений, распределения земляных масс и др. без корректировки положения трассы в плане и в профиле по результатам решения этих задач. Такая «линейная» технология с позиций системного анализа несостоятельна.
3. Решение взаимосвязанных проектных задач требует создания и использования иерархии математических моделей и методов при многократном повторении расчетов, то есть при реализации в специализированных САПР обратных связей, при наличии не только подсистемы проектирования плана трассы, продольного и поперечных профилей, но и подсистем проектирования искусственных сооружений, распределения земляных масс и др.
4. В силу наличия неформализуемых факторов творческий проектный процесс в любом случае имеет интерактивный характер, но компьютер следует использовать и для выработки проектных решений на основе математических моделей, математически корректных алгоритмов оптимизации и проектирующих программ. Использование для этой цели разного рода эвристических алгоритмов, особенно для задач, решенных ранее с помощью математически корректных алгоритмов, нецелесообразно.
5. Перспективы реализации сформулированных предложений, равно как и применение уже имеющихся программ оптимального проектирования в настоящее время сомнительны в силу сложившейся тенденции увеличения, а не снижения строительных затрат, реализации целей, далеких от экономии государственных средств, за счет которых ведется строительство, объемы которого к тому же незначительны.
6. Наличие математически корректных алгоритмов решения проектных задач позволяет путем проведения сопоставительных расчетов по идентичным входным данным получить оценку близости к оптимальному состоянию результатов, получаемых по разного рода эвристическим и генетическим алгоритмам. Предварительные результаты таких расчетов применительно к задаче проектирования плана трассы при реконструкции железных дорог (также выправке пути) показывают, что расхождения получаемых решений достаточно существенны.

Автор призывает разработчиков и пользователей эвристических и генетических программ  к совместному проведению таких расчетов. 

Список литературы

1. Shafahi Yousef, Shahbazi M.J.Optimum railway alignment http://www.uic.org/cdrom/2001/wcrr2001/pdf/sp/2_1_1/210.pdf
2. Jha M.K., Schonfeld P.M., Yong J.­C., Kim E. Intelligent Road Design. WIT Press, Southampton. 2006.
3. Ляховский В.Н., Михалевич В.С., Быков В.И. Определение на ЭВМ наивыгоднейшего положения красной линии продольного профиля на вольном ходу // Транспортное строительство. 1962. № 4.
4. Михалевич В.С., Шор Н.З. Математические основы решения задачи выбора оптимального очертания продольного профиля. Труды Всесоюзного НИИ транспортного строительства. 1964. Вып. 51.
5. Использование математических методов оптимизации и ЭВМ при проектировании продольного профиля железных дорог. Труды Всесоюзного НИИ транспортного строительства. М.: Транспорт, 1977. Вып. 101.
6. Струченков В.И., Космин В.В., Фрадков Е.Б. Проектирование продольного профиля дороги на ЭВМ // Транспортное строительство. 1971. № 4.
7. Струченков В.И., Карих Ю.С., Шварц П.С. Математические методы оптимизации в системе автоматизированного проектирования дорог // Автомобильные дороги. 1980. № 12.
8. Струченков В.И., Шейдвассер Д.М. Оптимизация на ЭВМ трассы новой железной дороги на напряженных ходах // Транспортное строительство. 1987. № 3.
9. CARD/1. URL: http://www.card­1.com/en/home/
10. http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=cHZXvlcpaAM#!
11. Тоpomatic Robur. URL: http:// www.topomatic.ru
12. Курилко Ю., Чешева В. Geonics ЖЕЛДОР­ САПР. CADmaster. 2007. № 1(36).
13. Бучкин В. Программные разработки компании Real Geo Project // САПР и графика. 2008. № 9.
14. Struchenkov V.I. Combined Algorithms of Optimal Resource Allocation // Applied Mathematics, 2012, № 3.
15. V.I. Struchenkov Mathematical Models and Optimization in Line Structure Routing: Survey and Advanced Results // International Journal Communication, Network and System Sciences. Special Issue: Models and Algorithms for Application. 2012. № 5.
16. Струченков В.И. Методы оптимизации в прикладных задачах. М.: Солон­Пресс. 2009.
17. Нефёдов П.П., Лопухов А.Е. Современный способ решения задачи распределения земляных масс // Транспортное строительство. 1964. № 4.
18. Струченков В. И., Козлов А.Н., Егунов А.С. Динамическое программирование в проектировании трасс линейных сооружений // Информационные технологии. 2011. № 8 (1180).
19. Численные методы условной оптимизации // Под ред. Ф. Гилл и У. Мюррей. Пер. с англ. М.: Мир. 1977.

Валерий Струченков

Д.т.н., профессор Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА), факультет кибернетики. Почетный транспортный строитель СССР. Окончил МФТИ и аспирантуру мехмата МГУ. На протяжении 30 лет работал в НИИ транспортного строительства по созданию математических моделей, алгоритмов и программ проектирования трасс дорог и других линейных сооружений. В 1988 году защитил докторскую диссертацию на тему «Основы теории и методы оптимизации трасс железных дорог и других линейных объектов». В 70­х и 80­х годах разработки автора начали активно внедряться, но в 90­х были свернуты, как и в целом проектирование и строительство дорог в России. Автор трех монографий, изданных в России и Германии. Последняя из них — «Прикладные задачи и методы дискретной оптимизации» (Lambert Academic Publishing. Germany, 2012). В России, Германии и США издано более 100 статей, в том числе на английском языке.

САПР и графика 3`2013

sapr.ru

Численные методы в строительстве

Главная / Учебная работа / Численные методы в строительстве

Курс "Численные методы в строительстве" читается на 6-ом семестре (3-й курс) подготовки бакалавров. Курс предназначен для того, чтобы дать представление об основных приближенных математических методах, широко используемых в инженерной практике для решения различных прикладных задач. В курсе рассматриваются задача оптимизации и задачи, описываемые дифференциальными уравнениями в частных производных параболического типа. Задача оптимизации встречается на практике при поиске экономически наивыгоднейшего инженерного решения, а также в задачах математической физики. Дифференциальные уравнения в частных производных параболического типа описывают нестационарные процессы тепло- и массопереноса диффузионного характера и часто встречаются при решении различных задач гидравлики, гидроэнергетики, строительных конструкций, гидротехнических сооружений и др.

Курс “численные методы в строительстве” базируется на курсах информатики и высшей математики. Целями обучения студентов по этому курсу являются:

1. Ознакомление с математическими постановками некоторых важных инженерных задач.
2. Знание основных численных методов решения задач.
3. Умение использовать современные программные средства для численного решения практических задач.

Средствами достижения указанных целей являются все виды занятий и контроля, указанные в программе. Теоретическую часть курса составляют лекции. На лабораторных работах решаются задачи с помощью ПЭВМ и даются сведения для выполнения расчетных заданий.

Знания и умения, полученные студентами при изучении данного курса, будут использоваться при решении задач, встречающихся в курсах: организации строительства, экономики, гидравлики, гидроэнергетики, гидротехнических сооружений, строительных конструкций, экологии, возобновляющихся источников энергии и в дипломных работах.

Приведенные ниже программа и календарный план являются типовыми и могут вариироваться на разных специальностях по согласованию с выпускающими кафедрами.

ПРОГРАММА КУРСА

1.Задача оптимизации

Целевая функция. Ограничения в виде неравенств. Задача линейного программирования. Симплекс-метод решения задачи линейного программирования. Понятие о задаче квадратичного программирования и методах ее решения.

2.Постановки задач, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных

Различные формы математических постановок задач: дифференциальные, интегральные, вариационные. Обыкновенные дифференциальные уравнения и дифференциальные уравнения с частными производными, их типы. Понятие о начально-краевой (смешанной) задаче. Виды граничных и начальных условий. Постановки нестационарных задач теплопроводности, диффузии жидких и газообразных примесей, фильтрации жидкости в пористом теле. Основные проблемы численных методов и их реализации на ЭВМ. Понятие устойчивости численных схем.

3.Основы метода сеток (конечных разностей). Явные и неявные численные схемы

Основные понятия метода сеток для дифференциальных уравнений с частными производными. Метод конечных разностей в случае двумерных задач. Разностные формулы для аппроксимации производных, их точность. Специфика удовлетворения граничным условиям разного типа, введение законтурных точек. Понятие условной и абсолютной (безусловной) устойчивости численной схемы. Условие устойчивости явной схемы. Чисто неявная схема и схема Кранка-Николсона как примеры абсолютно устойчивых неявных схем.

4.Основы метода конечных элементов

Основные понятия МКЭ. Матрицы жесткости для конечных элементов с линейной аппроксимацией. МКЭ в случае двумерных задач. Получение разрешающей системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Понятие о конечных элементах по времени.

5. Методы оценки погрешности и уточнения численных решений

Понятие точности численной схемы по времени и по пространственным переменным. Численный способ определения точности. Недостатки известных способов оценки погрешности. Основные формулы метода Шварцмана и его преимущества. Применение метода Шварцмана к решению задач для дифференциальных уравнений с частными производными.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. Рябенький В.С. Введение в вычислительную математику.-М.1994.2. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для инженеров. -М.1985.

Дополнительная:

3. Вершинин О.Е. Компьютер для менеджера. -М., В.Ш., 1990.4. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей, т.1,т.2., М.1991.5. Андерсон Д. и др. Вычислительная гидромеханика и теплообмен, т.1,т.2., М.1990.6. Снегирев А.Ю., Степанов В.В. Вычислительные методы в теплофизике,т.II, СПб, Изд-во СПбГПУ, 1996.

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

Решение задачи линейного программирования симплекс-методом. Использование современных математических пакетов.Решение стационарной двумерной задачи теплопроводности методом конечных разностей и методом конечных элементов.Выбор алгоритма и программы, решение на ПЭВМ начально-краевой задачи для дифференциального уравнения с частными производными параболического типа на заданном промежутке времени и оценка его точности по методу Шварцмана.

smsk.spb.ru

7.Методы одномерной и многомерной оптимизации в автоматизированном проектировании.

Проектирование автомобильных дорог ведется при жестких ограничениях на разнообразные ресурсы: финансовые, материальные, энергетические, временные. Развитие систем автоматизации проектирования привело к широкому использованию методов оптимизации проектных решений. Реализация этих методов затруднена при ручной технологии проектирования. В САПР быстро находится окончательный, оптимальный вариант проектного решения, эффективно выполняется конструктивное проектирование. При направленном поиске оптимального решения многократно используются процедуры параметрического синтеза.

В общем виде задача оптимизации с ограничениями формулируется следующим образом: найти экстремум (максимум или минимум) функции f(x) при заданных ограничениях

, (1.4)

где Х (х1,х2,х3) - подмножество в n-мерном пространстве, f(x) - функция цели (целевая функция).

В основе процессов оптимизации лежит целевая функция, которая формируется с учетом выходных параметров и количественно выражает качество проектируемого объекта.

В САПР-АД сложность выбора целевой функции обусловлена тем, что задача проектирования автомобильных дорог многокритериальная и многие выходные параметры противоречат друг другу. Улучшение одного из выходных параметров, как правило, ведет к ухудшению другого, все они зависят от внутренних параметров и не могут изменяться независимо друг от друга.

Например, повышение безопасности движения и улучшение экологических качеств проектируемой дороги приводят к повышению стоимости строительства. Увеличение расчетной скорости движения не только ведет к увеличению стоимости строительства, но в некоторых случаях приводит к ухудшению экологических показателей и т.д. Для оценки проектных решений необходимо выделить один основной выходной параметр, сведя многокритериальную задачу к однокритериальной. В качестве таких показателей выступают экономические критерии. Очень часто при проектировании автомобильных дорог таким основным параметром считают стоимость строительства или сумму строительных (единовременных) и эксплуатационных (текущих) затрат за определенный период (срок службы дороги).

Определив целевую функцию для оптимизации проектного решения, устанавливают, какие из внутренних параметров не меняются в процессе оптимизации, а по каким будет организован целенаправленный поиск. Для этого внутренние параметры разделяют на постоянные, не подлежащие изменению и переменные - изменяющиеся от варианта к варианту. Именно последние и являются аргументами целевой функции и называются управляемыми параметрами.

Алгоритм однокритериального поиска оптимального решения представлен на рис. 53

Более сложные многокритериальные методы поиска оптимума, когда оптимизация проводится по нескольким критериям, чаще встречаются в задачах проектирования. В этих случаях алгоритм поиска усложняется. Например, метод Гаусса - Зейделя даже для двух переменных требует уже пространственного представления о протекании функции, по которой находится оптимум. То есть решается задача

Графическая интерпретация поиска оптимума по этой зависимости представлена на рис. 54.

Рис. 54. Принцип оптимизации по двум параметрам

а- поверхность целевой функции, б- проекция функции на плоскость

studfiles.net

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ПЛАНИРОВАНИИ И УПРАВЛЕНИИ СТРОИТЕЛЬСТВОМ

При составлении генеральных графиков строительства крупных промышленных предприятий проводится большая вычислительная работа. Она направлена на отыскание лучших вариантов загрузки участвующих в строительстве организаций при наиболее эффективном использовании производственной мощности и выделенных ресурсов. Для решения этих задач используются математические методы линейного, нелинейного и динамического программирования.

Методы программирования были разработаны в 1939 г. Институтом математики и механики Ленинградского государственного университета для решения некоторых производственных задач, касающихся составления планов оптимальной загрузки станков раскроя листовых материалов при условии выполнения задания по ассортименту. Впервые программирование под названием «метод разрешающих множителей» был раскрыт в работе проф. Л. В. Канторовича «Математические методы организации и планирования производства».

Позднее и почти независимо от этой работы в США и Англии стал развиваться аналогичный способ решения технико-экономических задач, который вначале имел различные названия — «программирование факторов производства и использование ресурсов», «программирование взаимосвязанных факторов» и т. д. В настоящее время в зарубежной литературе за этим способом закрепилось название «линейное программирование».

Академик В. С. Немчинов в статье «Использование математических методов в экономической работе», опубликованной в 1959 г., дал программированию обобщенное название — «метод оптимального программирования», которым определяются его производственное значение и роль при решении технико-экономических задач.

Метод оптимального программирования применяется к таким задачам, решение которых приводит к наиболее эффективному результату при точно сформулированных целях и вполне определенных ограничениях, вытекающих из наличных ресурсов (производственных мощностей, материалов, трудовых ресурсов и т. д.).

В условие задачи обычно входит некоторая система взаимосвязанных факторов, характеризующая потребные ресурсы и условия, ограничивающие их использование. Задача становится разрешимой при введении в нее определенных оценок как для взаимозависимых факторов, так и для ожидаемых результатов.

Итоги, получаемые на основе применения метода программирования, имеют относительный характер и являются оптимальными только с точки зрения критериев, положенных в основу отдельных факторов и ожидаемых результатов.

Таким образом, для любых задач, которые решаются методом оптимального программирования, характерны следующие моменты: наличие взаимозависимых факторов, строгое определение критерия оптимальности и точная формулировка условий, ограничивающих использование имеющихся ресурсов.

Из многих возможных вариантов выбирается обобщающая комбинация факторов, имеющая признаки, которые отвечают всем условиям задачи и обеспечивают минимальное или максимальное значение оценки данного варианта с точки зрения выбранного критерия оптимальности.

Решение задачи осуществляется путем применения определенной математической процедуры, сводящейся к методу последовательных приближений (итераций), при котором исходные данные следует привести в определенную систему и расположить в порядке, наиболее удобном с точки зрения быстрого нахождения оптимального варианта. Этим требованиям лучше всего отвечают матрицы чисел.

При решении задачи оптимального использования производственной мощности отдельных участков строительно-монтажного треста должна быть составлена матрица их загрузки. Причем ее следует заполнять, начиная с участков, которые обеспечивают максимальный выход конечной продукции в соответствии с планом ввода пусковых объектов в эксплуатацию.

Математические методы, в частности, матричная и векторная алгебра, оказывают положительное воздействие на совершенствование всей системы планово-производственных и экономических расчетов, особенно при применении счетных машин в планировании.

Это положение может быть проиллюстрировано на примере составления плана материального снабжения стройки. Каждое изменение какой-либо статьи указанного плана в отношении одного вида материала влечет за собой изменение многих других его статей, так как часто производство одного изделия или конструкции находится в тесной связи и зависимости от производства других изделий или работ.

Например, перебои в снабжении цементом оказывают влияние на изготовление сборных железобетонных конструкций, их монтаж и последующие работы, связанные с монтажом оборудования и, наконец, с отделкой сооружения. При такой цепи взаимосвязанных факторов особое значение приобретает применение матриц для оперативных плановых расчетов.

Составленная один раз матрица чисел может быть использована для самых разнообразных комбинаций производственных заданий по конечной продукции. Без матриц даже небольшие изменения в планировании объема производства вызывают необходимость начинать сначала все расчеты, которые чрезвычайно трудоемки.

Матрицы могут быть использованы не только при разработке комплексных нормативов материальных затрат, но и при установлении комплексных нормативов по труду, фондов заработной платы, затрат электроэнергии, топлива, а также по использованию средств механизации, транспорта.

Условиями оптимальности любого производственного плана являются: соответствие затрат каждого производственного фактора его ресурсам, производство продукции в нужных пропорциях, выпуск продукции в максимально возможном количестве. План, удовлетворяющий только первое и второе условия, считается допустимым.

В строительном производстве, где конечной продукцией служат здания и сооружения, ввод в эксплуатацию которых регламентирован планом развития народного хозяйства, задача определения оптимального плана значительно усложняется. Это объясняется тем, что наряду с ограничениями, определяемыми мощностью строительных организаций и сроками ввода в эксплуатацию объектов, необходимо учитывать такие факторы, как обеспеченность проектно-сметной документацией, сроки изготовления и поставок строительных конструкций, технологического транспорта, энергетического, санитарно-технического и другого оборудования. При этом необходимо обеспечивать наиболее оптимальный ритм работы строительно-монтажных организаций, в том числе субподрядных, имеющих подчинение и кооперативные связи за пределами строительных площадок.

В строительном производстве, как это было показано в предыдущих главах, разрабатываются генеральные или комплексные графики, увязывающие сроки производства работ всех участвующих :в строительстве организаций и месячные оперативные планы работ, в которых устанавливаются основные показатели производственно-хозяйственной деятельности отдельных организаций. При таком планировании трудно принять решения, отвечающие признакам оптимальности.

Используя методы линейного и динамического программирования, можно найти варианты плановых решений, которые отвечают общим признакам оптимальности. Однако при наличии большого количества взаимосвязанных факторов решить эту задачу в требуемые сроки можно в большинстве случаев только с помощью электронно-вычислительной машины (ЭВМ), использование которой открывает возможность не только получать в кратчайший срок оптимальные плановые решения, но и систематически корректировать их в процессе строительства с учетом конкретной обстановки на объектах. Для этого необходимо графики производства работ, в том числе генеральные, переложить на «язык» ЭВМ.

Весьма удачным переложением генерального графика пускового комплекса в форму, поддающуюся анализу ЭВМ, служит сетевой график. Пользуясь им, можно в каждом конкретном случае установить критический путь, т. е. перечень процессов, от которых по создавшимся на строительной площадке условиям зависит продолжительность возведения объектов. Сокращение сроков выполнения процессов, лежащих на критическом пути, является главной задачей руководства стройки. Процессы, не попавшие на критический путь, имеют определенный резерв времени, и сокращение сроков их выполнения не сказывается на общих сроках возведения объекта до тех пор, пока длительность пути, на который они попали, не сравняется с критическим. Это обстоятельство может быть использовано для оптимизации графика, т. е. сокращения общего срока строительства за счет передачи процессам, попавшим на критический путь, части материально-технических ресурсов, ранее предназначавшихся для процессов, которые не попали на этот путь. В необходимых случаях для сокращения продолжительности критического пути требуется добавление тех или иных материально-технических ресурсов извне.

Использование метода критического пути дает руководству строительных организаций мощный инструмент для эффективного планирования, контроля и управления строительством в условиях постоянно изменяющейся обстановки.

www.kapstroy.info

Оптимизация при строительстве: параллельно-последовательный метод

Для последовательного ведения строительства характерно то, что строительство очередной струк­турной единицы (захватки) производится лишь после завершения строительства предшествующих структурных единиц.

Для параллельно-последовательного ведения строительства имеет место и дробность захваток, и последовательная застройка отдельных структур­ных единиц. Рассмотрим, например, подход к определению этапности строительства и методику оценки эффек­тивности поэтапных преобразований торговых зданий, в част­ности, одного из наиболее массовых типов зданий жилой застройки – универсама торговой пло­щадью 2000 м2, который необходимо построить в микрорайоне с населением 30 тыс. чел.

Потребность в торговой площади зависит от сроков ввода жилья. Если период строительства района соста­вит 1-2 года, целесообразно строить магазин сразу на полную мощность. Но если тот же объем жилья будет вводиться в течение 5-10 лет, строить торговое предприятие на полную мощность на лю­бом временном отрезке неэффективно. Торговый объект полной мощности в первом году освоения жилого района будет недогружен из-за недоста­точного количества покупателей, а строительство его в последний год недопустимо, так как населе­ние в течение ряда лет будет лишено нормального торгового обслуживания. Для установления конкретных сроков проведе­ния строительно-монтажных работ при поэтапном вводе необходимо выявить оптимальное отношение затрат к эффекту на всех промежутках функцио­нирования торгового предприятия. Это можно сделать при помощи экономико-математической мо­дели, при условии комплексного учета всех сторон проектов зданий.

Объемно-планировочная характеристика зда­ний и сооружений с учетом их развития в период эксплуатации определяется следующими пара­метрами:

• вместимостью,
• числом этажей,
• строитель­ным объемом,
• рабочей и полезной площадью,
• вы­сотой этажа,
• площадью участка,

отводимого под строительство.

xn----itbabblfqpfc1boq9e.xn--p1ai

---

• 
  Сео оптимизация сколько стоит
• 
  Оптимизация дисков сколько проходов
• 
  Fallout 4 оптимизация текстур
• 
  Ghost recon wildlands оптимизация
• 
  Windows mobile 10 оптимизация
• 
  Mysql оптимизация базы данных
• 
  Андроид оптимизация системной памяти
• 
  Оптимизация системной памяти xiaomi
• 
  Оптимизация видео на youtube
• 
  Программа для оптимизации процессора
• 
  Оптимизация рабочего времени это

Prostoy-Site | Все права защищены © 2018 | Карта сайта