Автоматизация проектирования организации строительства

В настоящее время разрабатывается система автоматизирован ного проектирования организации строительства магистральных трубопроводов (САПР ОС). Целью создания САПР ОС явля ется обеспечение повышения качества проектирования оргаиизации строительства, уровня организационно технологической и организационно-технологической надежности строительного производства.

Существующая система проектирования организации строи-тельства трубопроводов имеет ряд недостатков:

отсутствие единообразия в нормативном, информационном, методическом и техническом обеспечении;

отсутствие единообразия форм и содержания типовой документации, в связи с чем возникают трудности внедрения электронно-вычислительной техники при автоматизации проектиропания технической и проектно-технологической, организационной документации;

отсутствие единой концепции информационного, программного, технического и организационного обеспечения;

отсутствие системного подхода к решению вопросов взаимоувязки (по горизонтали) между проектированием организации строительства и функциональными подсистемами.

Генеральная схема САПР ОС определяет принципы, функ-циональную структуру и основные элементы системы (подсистемы, технологические линии, прикладные программы), взаимосвязь между ними, распределение работ между исполнителями; организационно-технологическую структуру проектиро-вания в виде блоксхем; структуру информационного обеспечения САПР ОС.

САПР ОС в соответствии с генеральной схемой включает нять подсистем: САПР ПП, САПР ОПОС, САПР ПРОЕКТ, САПР ОБЪЕКТ, САПР ОПЫТ. Функционирование подсистем обеспечивается единой интегрированной базой данных, которая имеет корректные связи с базой данных автоматизации проектирования объектов нефтяной и газовой промышленности. Это Іюзволяет существенно сократить трудозатраты на подготовку и обработку информации.

Поток информации от внешних входов и от базы данных поэтапно проходит подсистемы проектирования, а фактические данные о ходе строительства объектов поступают в базу данных для использования их ІІри организации проектирования.

Структура САПР ОС согласуется с отраслевой иерархией организационно-производственных связей и обеспечивает системный подход к решению проблемы через совместимость традиционного (ручного), автоматизированного и автоматического проектирования; единство информационного обеспечения; относительную автономность подсистем, допускающую параллельность их разработки.

При проектировании САПР ОС в качестве методологических основ системотехники используются общие концептуально-методологические принципы: функционально-системный, позволяющий создать логику проектирования строительных систем; вероятностно-статистический, который учитывает стохастический характер строительных процессов и зависимость от статистических распределений значений параметров системы; имитационно-моделирующий, основанный на синтезировании различных математических моделей, описывающих сложные строительные системы и учитывающий непрерывное измененис целей, критериев, факторов и связей между проектированием, ІІланированием, организацией и управлением в строительстве; ІІнтерактивно-графический, который при выработке управленческих решений в диалоговом режиме с ЭВМ, используя язык информационных структур, позволяет увеличить эффективность и активность человека при решении неформализованных частей задач; инженерно-экономический принцип, включающий проблемы определения критериев оценки эффективности научно-технического прогресса в проектировании, организации и управле-нии строительством.

В качестве критериев используют: адаптивность — сиособность объекта управления к преобразованиям; организованность — основан на системной оценке пяти показателей (непрерывность, равномерность, совмещение, ритмичность, интенсивность); технологичность — критерий, учитывающий соответствие совокупности проектных решений, технических свойств объемно-конструктивных решений строительных объектов требованиям проектирования, организации строительного производства и эксплуатации объектов; организационно-технологическую надежность — сохранение некоторого формально описанного каче-ства системы на стадиях проектирования, создания и эксплуатации при действии различного рода возмущений или несоответствий между элементами системы; взаимосогласованность и развертываемость — качественный критерий при невозможности количественных определений на ранних стадиях проектирования и планирования создания объекта; универсальность и ре-зультативность — критерии, отражающие универсальность, ши-роту диапазона возможностей объекта, степень реализуемости этих возможностей; управляемость — показатель динамики строительных организаций, количества и эффективности их взаимосвязей, звенности структуры, соотношения объема пере-рабатываемой и необходимой информации.

При проектировании базы данных САПР ОС учитывают об-щие принципы организации переработки информации в автома-тизированных системах управления. К ним относятся: принцип автоматизации документооборота, единой информационной базы, комплексности задач и рабочих программ, специализации оперативных систем, минимизацни ввода и нывода ІІнформации, совмещеиня Іюдготовки документов, согласованности иропуск ных способностей отдельных частей систем. Системный подход в рассмотрении указанных методологических положений заключается в необходимости учитывать взаимное влияние их при ІІросктировании, создании и развитии систем. Кроме общих Ію-ложений при проектировании САПР ОС необходимо учитывать особенности, характерные для линейного строительства.

Специфика линейного строительства позволяет определить его как сложную вероятностную динамическую систему. Ему присущи территориальная разобщенность с точки зрения размещения строительных подразделений, непрерывность самого объекта (фронта работ), необходимость поточного выполнения технологических видов работ специализированными подразде-лениямн. Число видов специализации ІІмеет условно конечную величину, равную 15—20 наименованиям, что существенно отличает трубопроводное строительство от других видов и упрощает их взаимоувязку.

Технологические специализированные подразделения оснащаются машинами и механизмами, комплекты которых имеют тенденцию к длительному сохранению постоянства. По линейно-протяженным участкам трубопроводов, за исключением мест переходов через естественные и искусственные препятствия, организаиионные решения имеют большую определенность в выборе вариаитов. Число заказчиков и исполнителей имеет относительно устойчивый и неизменный характер. Однако нужно отметить, что фронт работ даже одного объекта может проходить через различные природно-климатические зоны. Поэтому очень важно для сооружений этого вида учитывать влияние погодных и климатических условий, удаленность производственных подразделений от баз технического обслуживания и административных центров, перемещение фронта работ. на объекте. Указанные особенности сооружения магистральных трубопроводов позволяют определить общие положения по проектированию организации строительства. Разрабатываемые в настоящее время ПОС и ППР не учитывают стохастический характер строительного производства, поэтому в ходе сооружения объектов приходится принимать реінения, существенно отличающиеся от ранее запроектированных. Особенно большое различие наблюдается между решениями в ПОС и их реализацией. Нужно отметить, что ПОС и ППР отражают организацию строителъства отдельных комплексов или объектов и частное рассмотре ние их в отрыве от общей суммы объектов годовой программы подразделения позволяет получить результат действия отдельной подсистемы без учета взаимного влияния других подсистем, что снижает эффективность системы в целом.

При автоматизации проектирования организации строительства производится стыковка систем архитектурпо-строительного проектирования, проектироваиия организации строительства ІІ автоматизированных систем управлеиия строительством. ЭІо обеспечивает единую методологию автоматизации проектирования на всех уровнях, широкое применение интерактивных систем.

Системный подход при создании САПР ОС Іювышает эффективность использования Іютенциала отрасли, который сла-гается не как простая сумма эффектов на каждом зтапе, а как мнтегральная величина, получаемая с учетом взаимного влняния этих этапов.

Связь между ПОС, ПОР может быть выражена следующим образом. При разработке ПОС на стадии проектирования исиользуются общие для ППР и ПОР понятия: механизирован ный комплекс (модуль), комплектация комнлексов, годовая мощность и производительность комплекса, вид работ, классификация грунтов, а также ряд других понятий и показателей.

Применение системы Іюказателей и понятий позволяет применять следующие подходы при автоматизированном проектировании организации строительства линейных объектов.

Первый — на основании данных государственного плана на пятилетку и планируемый год разрабатывается ПОР на годовую программу по объектам, подразделениям (главки, тресты) по основным видам линейного строительства в физическом выражении, затем объемы обеспечиваются в деньгах и графики оптимизируются из условия оптимальной загрузки мощностей отрасли Ію укрупненным показателям (механизированные комплексы). Число комплексов (модулей) определяется по отрасли путем деления числа специализированных машин и оборудования на число машин и оборудования, включаемых в комплект модуля. Формирование комплекта зависит от диаметра трубопровода, места и временем сооружения объекта; производительность комплекта принимается постоянной и определяется технологией сооружения. На основании оптимизиро-ванных графиков ПОР разрабатывают графики потребности в ресурсах по месяцам и подразделениям, полученные данные сравнивают с фактическим наличием ресурсов и выделенными фондами. В случае несоответствия расчетных и фактических данных производятся корректировка исходных графиков и их оптимизация. Оптимизированные графики и расчеты в ресурсах выдаются в главки, это — одновременно исходные данные для организации планирования и управления ходом¹строительства в отрасли, перебазировок ресурсов и Іюставок на объекты материалов, энергоресурсов, продуктов и т. д. Корректировка ПОР осуществляется ежеквартально, а в случае необходимости — ежемесячно. На основании материалов ПОР главки и тресты осуществляют разработку ППР на отдельные объекты, учитывая конкретные особенности, связи с поставщиками, субподрядчиками, заказчиками, свои мощности и другие факторы, присущие данному объекту и исполнителям работ. Этот подход позволяет активизировать планирование снизу, максимально использовать возможности каждого коллектива при выполнении поставленных задач. Данныс ППР закладываются в ПОР по главку. Показатели ПОР по главку должны соответствовать показателям ПОР по отрасли или быть более оптимальными. Они являются исходными данными для месячного оперативного планирования, организации и координации работ на объектах. Корректировка ПОР производится ежеквартально и ежемесячно, данные о ходе работ поступают в главк и министерство и используются для корректировки ПОР по министерству.

Второй подход при проектировании организации строительства линейных объектов заключается в совмещении ПОС и ППР, т. е. на стадии проектной документации разрабатывают ППР, в котором, используя систему общих показателей и понятий, разрабатывают организацию строительства объектов механизированными комплексами, не привязывая ППР к конкретному исполнителю, а время выполнения работ на объекте исчисляют в месяцах, аналогично определяется потребность в ресурсах. При разработке ПОР по министерству данные ППР привязываются к конкретным Іюдразделениям. Все остальные действия с ПОР аналогичны рассмотренным в первом варианте подхода к проектированию организации строительства. Главки и тресты привязывают первоначальные ППР к своим конкретным условиям и особенностям строительства. На основании материалов ППР разрабатывают и корректируют ПОР на годовую программу линейных объектов.

Планирование в отрасли на модуль (механизированный комплекс) способствует активизации использования потенциала отрасли. Это достигается за счет комплексного использования в модуле разобщенных и в какой-то мере неорганизованных в настоящее время технических средств.

Выработка в отдельных механизированных комплексах колеблется от 100 до 200 км готовых магистральных трубопрово-дов в год, а в среднем по отрасли на условный механизирован-ный комплекс приходится 80—100 км. Повышение ответственно-сти за организацию работы модуля начинается с министерства. На уровне главков и трестов эта ответственность реализуется через выполнение плановых заданий. Перевыполнение этих за-даний каждым механизированным комплексом может быть обеспечено за счет внутренних резервов — организованности и ответственности коллективов в конкретных условиях планиро-вания и организации строительства. Такой подход дает воз-можность более полно исиользовать по времени машины и оборудование, имеющиеся в подразделениях.

В общем виде модель планирования загрузки модулей по отрасли в ПОР представляется следующим образом:

С\МК, С<₂МК, С-_ЛМК.. СМК — комплектность технологическая

механизированных комплексов в зависимости от диаметра трубопроводов и условий строительства; П\МК, П₂МК, П₃МК,..., ПМК. — число механизированных комплексов, сформированных по отрасли; ФДІ, ФДг, ФДз, • •••, ФД — годовые объемы линей-ных работ по диаметрам трубопроводов по отрасли; Р\МК, Р₂МК, Р^МК,..., РМК — производительность годовая технологическая механизированных комплексов в зависимости от диаметра и условий строительства. Выражение (17.1) показывает, что расчетное число механизированных комплексов не должно превышать числа, сформированного в отрасли. Это условие должно обеспечиваться в ПОР отрасли и способствовать оптимальной загрузке строительных мощностей.

Для трестов и подразделений производительность механизированных комплексов может быть повышена за счет использования местных ресурсов, четкой организации в управлении ходом строительства объектов.

Системный Іюдход, используемый при автоматизации проектирования ОС обеспечивает эффективность системы на всех этапах ее создания. Однако ее общая эффективность в народиом хозяйстве должна рассматриваться также и с позиций влияния систем предшествующих и последующих САПР организации строительства. Общая эффективность может быть определепа по формуле Э = Э^ + Э₂4-Эу+Э^, где Э\ — эффективность от планирования; Э₂ — эффективность от архитектурно-строительиого проектирования; Э_:і— эффективиость от внедрения САПР ОС; Э₄ — эффективность от внедрения АСУС отрасли. Изложенный подход к проблеме автоматизации проектирования обеспечивает преемственность разрабатываемых документов, единство ннформационного, программного, технического ІІ организационного обеспечения. Поэтому общая эффективность САПР ОС может оказаться даже более высокой, чем ппределяемая по (17.2).

ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ(ППР)

Состав и содержание.

Проектирование производства работ на строительстве ма-гистральных нефте и газопроводов подразделяется:

на строительстио сосредоточенных промыпіленных комплексов типа компрессорных п иасосных станций, ремонтно-эксплуа тационных пунктов (РЭП) и т. п., жилшцно-бытовых зданий или комплексов, т. е. сооружсний, обесиечпваюіцих функционирование системы линейного объекта;

на строительство линейной части объекта, которая отличается спецификой используемых ресурсоп и линейно-протяженным видом работ.

Исходными данными для разработки ППР служат сводная смета; проект организации строительства; рабочие чертежи; задание на разработку ППР, содержащее сведения об объеме и сроках разработки; сведения о сроках и порядке поставки готовых конструкций, изделий, полуфабрикатов, материалов и оборудования, числе и типах намечаемых к использованию ма-шин и механизмов, а также о рабочих кадрах по основным профессиям; сведения, касающиеся специфики производства строительных, монтажных и специальных строительных работ на данном объекте.

В состав ППР для строительства крупных промышленных объектов включают:

комплексный сетевой график или календарный план произ-.водства работ, в которых на основе объемов строительно-монтажных работ и принятой технологии устанавливаются последовательность и сроки выполнения работ, определяется потребность в трудовых ресурсах, а также сроки поставки обору-дования;

строительный генеральный с расположением приобъектных гюстоянных и временных транспортных путей, сетей водоснаб-жения и канализации, электроснабжения, теплоснабжения, административно-хозяйственной и диспетчерской связи, монтажных кранов, механизированных установок, складов, времснных инвентарных зданий, сооружений и устройств, используемых для нужд строительства;

график поступления на объект строительных конструкций, деталей, полуфабрикатов, материалов и оборудования с комплектовочными ведомостями;

график потребности в рабочих кадрах по объекту;

график потребности в основных строительных машинах по объекту;

технологические карты (ТК) на сложные и выполняемые новыми методами работы, на остальные работы — типовые ТК, привязанные к объекту и местным условиям строительства, или технологические схемы с описанием последовательности и методов производства с определением сроков и стоимости работ, трудозатрат и потребности в материалах и машинах по этапам для бригад, работаюіцих по методу хозяйственного расчета;

схемы размещения знаков для выполнения геодезических Іюстроений и геодезичсского контроля и перечень необходимых технических средств;

решения по охране труда и технике безопасности, требуюІцие проектной разработки (крепление стенок земляных выемок, временное крепление конструкций, ограждение рабочих зон при работе на высоте и др.);

документация для осуществления контроля и оценки качества строительно-монтажных и специальных работ (указания о допусках, схемы операционного контроля качества и др.);

мероприятия по организации работ методом бригадного подряда, хозяйственного расчета и обеспечению бригад необходимыми материалами, инструментом, оснасткой, приспособлеІІиями и машинами;

пояснительная записка, содержащая технико-экономическое обоснование решений по производству работ, в том числе вы-полняемых в зимнее время; расчеты потребности в электрознергии, воде, паре, кислороде, сжатом воздухе, решения по устройству временного освещения строительной площадки и рабочих мест с составлением при необходимости рабочих чертежей подводки сетей к объекту от источников питания; перечень времен-ных (инвентарных) зданий и сооружений с обоснованием при-вязки их к конкретным условиям строительства; мероприятия по защите действующих коммуникаций от повреждений; технико-экономические показатели решений, принятых в ППР.

На подготовительный период строительства составляют от-дельный проект производства работ, который включает: сетевой график или календарный план работ; график поступления необходимых на этот период строитель-ных конструкций, изделий, полуфабрикатов, основных материа-

лов и оборудования;

строительный генеральный план всей площадки строительства с указанием на нем мест расположения инвентарных зданий и временных сооружений, внеплощадочных и внутриплощадочных коммуникаций и сетей с подводкой к местам потребления для объекта в целом с выделением работ, выполняемых в подготовительный период;

схемы размещения знаков для выполнения геодезических построений и геодезического контроля положения конструкций зданий, сооружений и коммуникаций, а также указания перечня необходимых технических средств;

рабочие чертежи или схемы монтажа технических средств

диспетчеризации;

краткую пояснительную записку.

Для осуществления контроля и оценки качества строительно-монтажных и специальных работ в ППР должны включаться

следующие данные:

указания о допусках в соответствии с требованиями СНиП

и рабочих чертежей;

указания по оперативному контролю качества выполняемых

работ;

перечень требуемых актов на скрытые работы;

указания о сроках проверки качестна работ с лабораторными испытаниями материалов, конструктивных элементов, температурно-влажностных режимов, а также о порядке опробования отдельных агрегатов и систем инженерного оборудо-

вания.

В ППР включают решения по пожаробезопасности и взрывобезопасности. Они должны предусматривать порядок выполнения открытых огневых работ, требования к размеіцению горючих и взрыво-

опасных материалов.

В проекте производства работ должны быть приведены основные технико-экономические показатели: себестоимость строительно-монтажных работ, стоимость отвлекаемых на строительство данного объекта основных производственных фондов и оборотных средств, продолжительность строительства, трудоемкость строительно-монтажных работ, а также другие показатели, характеризующие решения, принятые в проекте (удельный вес затрат ручного труда, уровень механизации основных строительно-монтажных работ, затраты труда на единицу продукции).

Проект производства работ утверждает главный инженер генподрядной строительной организации, а разделы проекта по монтажным и специальным работам — главные инженеры соот-ветствующих субподрядных организаций по согласованию с ген-подрядной организацией.

Утвержденный ППР должен быть передан в строительную
организацию за два месяца до начала работ.

Приведем далее более подробное описание порядка разработки графика выполнения работ по участкам. На основании рабочих чертежей вычерчивается трасса и ситуация с необходимой схематизацией (рис. 17.1). Под ситуацией / располагаются пикетаж //; выборка переходов ///; глубины траншей; раскладка труб; тип изоляции; монтажные узлы; колена; пригрузы; номера рабочих чертежей; данные, касающиеся организации работ,— станции разгрузки и число труб; сварочные базы; жилые городки. На рис. 17.1 даны сведения только о числе узлов поворота (IV), числе потолочных стыков (V), числе стыков на углах поворота (VI). Для построения графика потолочной сварки секции в нитку рассчитывают число потолочных стыков по категориям участков трассы, принимая во внимание стыки на углах поворотов, переходах и прямолиней-ных участках. Работы на переходах и сложных участках вы-полняет специальная бригада, а на участках нормальной сложности и простейших переходах — бригада потолочной сварки. Продолжительность работы этих бригад по отдельным участкам определяется с учетом их сменной производительности.

График выполнения работ бригадой потолочной сварки (ѴІІ-1) строится, начиная от наиболее позднего возможного срока окончания работ по потолочной сварке. Этот срок может определяться путем деления общей протяженности участка на среднедневной темп выполнения работ. Затем строятся графики работы по сооружению переходов (VI1-2), которые позволяют определить требующееся их число для данного участка. Произ-водительность бригад в смену зависит от диаметра трубопровода, толщины стенки труб, принятой технологией сварочных работ, сварочного оборудования и численного состава бригад. Далее строятся графики выполнения земляных работ (ротор-ный экскаватор— VII1-3, одноковшовый— ѴІІІ-4) и изоляционно-укладочных работ (ІХ-5). После этого разрабатывается сводный график выполнения работ на участке, который показывает очередность выполнения работ и темп сооружения трубопровода.

Этот график на рисунке не прнведен. Время выполнения каждого вида работ определяется по среднему для данного вида работ темпу. При организации екоростного строительства должно быть сделано соответствующее обоснование принятого темпа. В зависимости от фактического наличия ресурсов и принятой технологии выполнения работ, числа бригад и звеньев выявляется определяющий вид работы, невыполнение которого в планируемый срок может привести к срыву сроков ввода объектов. Такая разработка позволяет учесть конкретные и специфические особенности сооружения трубопровода, правильно спланировать ход строительства, разработать графики поставки материалов и загрузки ресурсов. Фактическое выполненне работ фиксируется в таблице, расположенной в нижней части графика (на рис. 17.1 не приведена). Разработанные календарные графики по участкам увязываются в комплексный календарный линейный график производства работ по всей трассе. Это позволяет организовать централизованное пла-нирование и управление строительством в целом, рационально перемещать ресурсы на трассе и постоянно контролировать вы-полнение в масштабе строительства.

•

•