Калугин_ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНЫХ СРОКОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ. Романов роман Станиславович пащенко валентин Олегович
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
УДК 519.2: 69.003 КАЛУГИН Юрий Борисович доктор технических наук, профессор; РОМАНОВ Роман Станиславович ПАЩЕНКО Валентин Олегович ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНЫХ СРОКОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ Аннотация. Известно, что на фактические сроки окончания строительно-восстановительных работ существенное влияние оказывают дестабилизирующие факторы (технические, технологические, организационные, природные). Учет этих факторов возможен при расчете сроков выполнения работ с помощью вероятностных сетевых моделей с детерминированной структурой и стохастическими временными параметрами. В статье изложен подход к обоснованию достоверных сроков восстановления железнодорожной станции. Установлены расчетные сроки выполнения работ с вероятностью 0,5 и 0,9. Ключевые слова: календарное планирование и управление, стохастические временные параметры, достоверные сроки выполнения работ. Reliable estimation of the recovery time of the train station Annotation. It is known that destabilizing factors (technical, technological, organizational, natural) have a significant impact on the actual completion dates of construction and restoration works. These factors can be taken into account when calculating deadlines using probabilistic network models with a deterministic structure and stochastic time parameters. The article describes an approach to the justification of reliable terms for the restoration of a railway station. Estimated terms of work completion with a probability of 0.5 and 0.9 are set. Keywords: planning and scheduling, stochastic time parameters, reliable work completion dates. При управлении ходом строительно-восстановительных работ обычно возникают отставания от плановых сроков и объемов [1,2]. Эти отклонения вызваны различными дестабилизирующими факторами, основные из которых представлены на рисунке 1 [3,4,5,6,7]. Личный состав Материалы Техника Фронт работ Технический фактор Природно- климатический фактор Обученность (Квалификация) Поставка материалов Воздействие противника Укомплектованность Рисунок 1 - Основные дестабилизирующие факторы Выполненные исследования показали вероятностную природу дестабилизирующих факторов, которая может отражаться соответствующими законами распределения или равновероятными значениями исследуемого параметра, полученными на основании этих законов. Установлены три основные степени влияния каждого дестабилизирующего фактора на производительность технологического процесса восстановительных работ (слабый, средний и сильный уровни негативного влияния) [1,4,7]. В результате моделирования совокупного воздействия дестабилизирующих факторов на технологические процессы восстановления железнодорожных станций установлены законы распределения производительности технологического процесса и соответствующих затрат времени на выполнение единичного объема работ при низком, среднем и высоком уровнях воздействия дестабилизирующих факторов на технологический процесс (таблицы 1, 2). Анализ представленных данных показывает, что за счет влияния дестабилизирующих факторов продолжительность выполнения работ для технологических процессов со слабым, среднем и сильным уровнями воздействия увеличивается в соответствии с поправочными коэффициентами 1 1, 5 7 K ; 2 2 , 0 7 K ; 3 4 , 0 4 K Таблица 1 - Результаты расчета вариантов воздействия дестабилизирующих факторов Уровни воздействия случайных факторов 12 равновероятных значений производительности (в долях от нормативной) П ср Сильный (S) 0 ,083 0 0 ,137 0 0 ,17 4 0 0 ,224 0 0 ,27 0 0 ,318 0 0 ,367 0 0 ,415 0 0 ,47 0 0 ,533 0 0 ,612 0 0 ,736 0 0 ,362 Средний (M) 0 0 ,187 0 0 ,3 0 0 ,395 0 0 ,468 0 0 ,528 0 0 ,589 0 0 ,646 0 0 ,694 0 0 ,74 0 0 ,785 0 0 ,837 0 0 ,918 0 0 ,591 Слабый (L) 0 0 ,246 0 0 ,396 0 0 ,525 0 0 ,629 0 0 ,689 0 0,788 0 0 ,863 0 0 ,916 0 0 ,984 1 0 ,033 1 0 ,096 1 0 ,143 0 0 ,776 Таблица 2 - Равновероятные значения продолжительности работ на единичном участке для различных уровней воздействия факторов Уровни воздействия случайных факторов 12 равновероятных значений продолжительности (% от нормативной) t ср (%) Сильный (S) 1 1 205 7 7 30 5 5 75 4 4 46 3 3 70 3 3 14 2 2 72 2 2 41 2 2 13 1 1 88 1 1 63 1 1 36 4 4 04,5 Средний (M) 5 5 35 3 3 33 2 2 53 2 2 14 1 1 89 1 1 70 1 1 55 1 11 44 1 1 35 1 27 1 1 119 1 2 2 07,0 Слабый (L) 4 407 2 2 53 1 1 90 1 1 59 1 1 45 1 1 27 1 1 16 1 1 09 1 1 02 9 9 7 9 9 1 8 8 7 1 1 56 .9 / ,9 Вместе с тем, можно предположить, что за счет высокой степени организации и управления подразделениями при слабом уровне воздействия дестабилизирующих факторов средние значения норм времени для технологических процессов восстановления станций (продолжительности выполнения работ на захватке) в основном будут соответствовать производственным нормам (ЕНиР). Для среднего и сильного уровней воздействия эти значения соответственно увеличиваются. С учетом изложенных соображений и данных таблиц 1 и 2, в таблице 3 представлены равновероятные значения норм времени (продолжительности работ на захватке, соответствующей сменной выработке) для различных уровней воздействия случайных факторов. Таблица 3 - Равновероятные значения продолжительности работ на единичном участке с учетом высокой степени организации и управления Уровни воздействия случайных факторов Равновероятные значения продолжительности работ для различных уровней воздействия факторов t ср Сильный (S) 7,682 4,688 3,664 2,846 2,370 2,005 1,742 1,536 1,360 1,196 1,042 0,866 2,583 Средний (M) 3,415 2,125 1,614 1,363 1,207 1,083 0,987 0,919 0,862 0,813 0,762 0,695 1,32 0 Слабый (L) 2,594 1,610 1,214 1,014 0,925 0,808 0,738 0,696 0,648 0,617 0,581 0,558 1,000 Кроме того, на сроки восстановительных работ существенное влияние оказывает и структура календарного плана, его сложность и насыщенность [8]. Для расчета календарного плана восстановления железнодорожной станции с детерминированными (определенными) временными параметрами [9] был составлен соответствующий сетевой график, представленный на рисунке 2. В результате расчета графика с детерминированными временными параметрами, соответствующими нормативной продолжительности выполнения технологических процессов установлено, что срок открытия сквозного движения поездов составит 6 часов, а срок восстановления станции в полном объеме – 24 часа. Для календарных планов с вероятностными временными параметрами расчет достоверных сроков их окончания может быть реализован с помощью метода статистических испытаний (метод Монте-Карло). Его сущность заключается в многократном расчете графика. При этом в каждой итерации каждая работа имеет вероятностную продолжительность в соответствии с данными таблицы 3. Для решения подобной задачи с заданной точностью, необходимо определить требуемое число проводимых испытаний (N min ). Минимальное количество проводимых испытаний определяется по следующей зависимости: 2 min ) 1 ( ) ( P P Q k N F , (1) где ) ( F Q k - коэффициент Лапласа (квадрат обратной функции Лапласа); Рисунок 2 – Сетевой график восстановления станции P- расчетная вероятность моделируемого параметра; - требуемая точность вычислений (доверительный интервал). При отсутствии истинного значения Р проводится предварительная серия испытаний n для оценки некоторого выходного события, имеющего частоту p. n n p i , (2) где: i n - наибольшее частота выпадения события; n – общее число проведенных испытаний. В ходе проведенных предварительных испытаний n=20, было получено значение, соответствующее частоте p=0,2. Так как оценка расчетной вероятности P p , то в соответствии с условием (1) и определяется минимальное количество проводимых испытаний min N При этом требуемая точность вычислений при определении продолжительности восстановительных работ составляет 5-10%, = 0,05. При доверительной вероятности 0,95, ) ( F Q - коэффициент Лапласа составит 3,84. Тогда m in 2 (1 0 .2 ) 3 .8 4 0 .2 2 4 5 .7 6 0 .0 5 N Минимальное число испытаний для данных условий составит m in 2 4 6 N В результате минимального количества испытаний, обеспечивается 95 % доверие к полученной экспериментально величине вероятности продолжительности выполнения работ (с точностью 0,05 по определению предполагаемой продолжительности). Наличие высокопроизводительной программы для ЭВМ позволяет существенно увеличить число испытаний до 10000. В результате 10000 итераций (вариантов расчета) для слабого, среднего и высокого уровней воздействия дестабилизирующих факторов построены гистограммы плотности распределения продолжительности работ для открытия сквозного движения поездов (рис. 3, 4, 5) и для восстановления станции в полном объеме (рис .6, 7, 8). Рисунок 3 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для открытия сквозного движения поездов при слабом уровне воздействия факторов 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 от 3 до 4 от 4 до 5 от 5 до 6 от 6 до 7 от 7 до 8 от 8 до 9 от 9 до 10 от 10 до 11 от 11 до 12 от 12 до 13 от 13 до 14 от 14 до 15 от 15 до 16 Рисунок 4 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для открытия сквозного движения поездов при среднем уровне воздействия факторов Рисунок 5 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для открытия сквозного движения поездов при сильном уровне воздействия факторов Анализ гистограмм показывает, что сроки открытия сквозного движения поездов для слабого уровня воздействия факторов с вероятностью 0,5 (5,5 часа) практически совпадают с детерминированными временными сроками (6 часов). Для среднего и сильного уровней воздействия факторов эти сроки увеличиваются, до 8 и 14 часов, или в 1,32 и 2,58 раза, что также практически совпадает с соответствующими значениями t ср (табл. 3). С вероятностью 0,9 расчетные сроки восстановления сквозного движения поездов для слабого уровня воздействия не превысят 9 часов, для среднего – 12, для сильного 26 часов. При анализе вероятностных сроков восстановления станции в полном объеме картина меняется. 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 от 4 до 5 от 5 до 6 от 6 до 7 от 7 до 8 от 8 до 9 от 9 до 10 от 10 до 11 от 11 до 12 от 12 до 13 от 13 до 14 от 14 до 15 от 15 до 16 от 16 до 17 от 17 до 18 от 18 до 19 от 19 до 20 от 20 до 21 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 от 5 до 7 от 7 до 9 от 9 до 11 от 11 до 13 от 13 до 15 от 15 до 17 от 17 до 19 от 19 до 21 от 21 до 23 от 23 до 25 от 25 до 27 от 27 до 29 от 29 до 31 от 31 до 33 от 33 до 35 от 35 до 37 от 37 до 39 от 39 до 41 от 41 до 43 от 43 до 45 от 45 до 47 Для слабого уровня воздействия факторов сроки восстановления станции в полном объеме с вероятностью 0,5 не превысят 28 часов, что больше детерминированных оценок на 4 часа (рис. 6). Рисунок 6 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для восстановления станции в полном объеме при слабом уровне воздействия факторов Для среднего уровня воздействия факторов сроки восстановления станции в полном объеме с вероятностью 0,5 не превысят 38 часов, что больше детерминированных оценок на 14 часов (рис. 7). Рисунок 7 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для восстановления станции в полном объеме при среднем уровне воздействия факторов 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 от 13 до 15 от 15 до 17 от 17 до 19 от 19 до 21 от 21 до 23 от 23 до 25 от 25 до 27 от 27 до 29 от 29 до 31 от 31 до 33 от 33 до 35 от 35 до 37 от 37 до 39 от 39 до 41 от 41 до 43 от 43 до 45 от 45 до 47 от 47 до 49 от 49 до 51 от 51 до 53 от 53 до 55 от 55 до 57 от 57 до 59 от 59 до 61 от 61 до 63 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 от 16 до 19 от 19 до 22 от 22 до 25 от 25 до 28 от 28 до 31 от 31 до 34 от 34 до 37 от 37 до 40 от 40 до 43 от 43 до 46 от 46 до 49 от 49 до 52 от 52 до 55 от 55 до 58 от 58 до 61 от 61 до 64 от 64 до 67 от 67 до 70 от 70 до 73 от 73 до 76 от 76 до 79 от 79 до 82 Для сильного уровня воздействия факторов сроки восстановления станции в полном объеме с вероятностью 0,5 не превысят 80 часов, что больше детерминированных оценок на 56 часов (рис. 8). Рисунок 8 - Гистограмма плотности вероятности продолжительности работ для восстановления станции в полном объеме при сильном уровне воздействия факторов Причина такого увеличения вероятностных параметров при планировании восстановления станции в полном объеме состоит в том, что если для открытия сквозного движения поездов выполняются несколько последовательных технологических процессов (работ), то в дальнейшем структура графика усложняется, организуются несколько параллельных работ и даже два критических пути, что приводит к смещению вероятностных параметров вправо по календарной шкале. Этим же и объясняется, на наш взгляд, и так называемый «выплеск» в гистограмме плотности распределения продолжительности выполнения работ (для слабого уровня воздействия – в интервале от 51 до 53, для среднего - в интервале от 67 до 70, для сильного – в интервале от 146 до 155 часов). Он происходит в области графика с двумя параллельными критическими путями (работами) (рис. 2), при которых срок их совместного окончания определится максимальным из двух. Если же оценивать сроки восстановления станции с вероятностью 0,9, то можно утверждать следующее: -для слабого уровня воздействия факторов эти сроки не превысят 41 часа; -для среднего уровня воздействия факторов эти сроки не превысят 55 часов; -для сильного уровня воздействия факторов эти сроки не превысят 119 часов. 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 от 20 до 29 от 29 до 38 от 38 до 47 от 47 до 56 от 56 до 65 от 65 до 74 от 74 до 83 от 83 до 92 от 92 до 101 от 101 до 110 от 110 до 119 от 119 до 128 от 128 до 137 от 137 до 146 от 146 до 155 от 155 до 164 от 164 до 173 от 173 до 182 от 182 до 191 Полученные результаты подтверждают актуальность проблемы оценки достоверных сроков выполнения работ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Расчеты показывают существенное увеличение расчетных сроков работ в отличие от детерминированных временных параметров. Заключение Практика строительно-восстановительных работ показывает существенное увеличение фактических сроков окончания работ от плановых. Причина этого в наличии дестабилизирующих факторов и отсутствии надежного научно-методического аппарата для планирования стохастических процессов. Решение этой задачи возможно путем расчета вероятностных временных параметров различных организационно-технологических процессов. В результате моделирования воздействия дестабилизирующих факторов на технологические процессы восстановления железнодорожных станций установлены соответствующие затраты времени на выполнение единичного объема работ при низком, среднем и высоком уровнях воздействия дестабилизирующих факторов. Разработан сетевой график восстановления железнодорожной станции, рассчитанный на основании детерминированных временных оценок в соответствии с установленными объемами работ и принятой технологией. Для слабого, среднего и сильного уровней воздействия дестабилизирующих факторов рассчитаны вероятностные параметры графика, исходя из их случайной природы. В результате установлено существенное увеличение расчетных сроков работ в отличие от детерминированных временных параметров, что еще раз подчеркивает актуальность решения представленных задач при планировании мероприятий по восстановлению железнодорожных объектов. Список использованных источников: 1. Калугин Ю.Б. Моделирование воздействия дестабилизирующих факторов на технологический комплекс. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2013. № 7 (655). С. 93-102. 2. Калугин Ю.Б. Расчет вероятностных параметров параллельных работ. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2010. № 6 (618). С. 35-42. 3. Калугин Ю.Б. Вероятностная структура строительного потока. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2010. № 7 (619). С. 36- 43. 4. Калугин Ю.Б. Прогнозирование сроков реализации проекта с помощью модели квазипараллельных работ. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 3 (627). С. 45-51. 5. Калугин Ю.Б. Календарное планирование работ с вероятностными временными параметрами в иерархических структурах. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2012. № 10 (646). С. 30-39. 6. Калугин Ю.Б. Универсальный метод оценки сроков выполнения проекта с вероятностными временными параметрами. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2015. № 1 (673). С. 44-52. 7. Калугин Ю.Б. Причины отставания строительных проектов. Инженерно-строительный журнал. 2017. № 6 (74). С. 61-69. 8. Калугин Ю.Б. Формирование календарных планов поточного строительства рассредоточенных объектов / Ю.Б. Калугин, Р.С. Романов // // Инженерно-строительный журнал. № 8(84), – СПб. – 2018. С. 29-40. 9. Калугин Ю.Б. Существующие подходы и программное обеспечение мониторинга и управления строительными проектами / Ю.Б. Калугин, Р.С. Романов // Сборник научных статей специальная техника и технологии транспорта, выпуск № 7 (45), часть 2. – СПб.: ВА МТО. – 2020. С. 7-13. |