ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ

Сущность организационно-технологической надежности

На функционирование строительных организаций в современных рыночных условиях оказывает воздействие множество внешних и внутренних, случайных и неслучайных факторов, которые существенно влияют на результаты их дея­тельности. В связи с этим высоки степень и цена риска принятия вероятност-

ных решений, что приводит к необходимости исследования и разработки ме­тодов обеспечения надежности строительства. Повышение надежности и обо­снованности вариантов функционирования строительных организаций становится весьма актуальной научно-практической задачей.

Данная задача актуальна еще и потому, что строительство — это отрасль, определяющая обновление основных фондов других отраслей. Надежное функ­ционирование строительства означает повышение надежности работы пред­приятий и организаций всей экономики страны.

Строительные организации представляют собой сложные управленческие системы, включающие технические, технологические, экономические, соци­альные подсистемы. Они характеризуются определенным уровнем надежности, который существенно снижается по мере их усложнения. С позиции общей теории систем, адекватная оценка надежности может быть осуществлена толь­ко по итоговому результату деятельности системы, которая сама по себе может быть сколь угодно ненадежной. Формальное применение классической теории к реальной строительной системе дает практически нулевую надежность. В свя­зи с этим, для оценки возможности сложных систем обеспечивать достижение заданного результата функционирования целесообразно применение аппарата организационно-технологической надежности (ОТН), под которой понимают оценку способности организационных, технологических и экономических решений достигать конечной цели строительного производства в условиях случайных воз­мущений. При этом для строительных организаций характерны не присущие техническим системам отказы (полное прекращение функционирования си­стемы в случае значительных отрицательных воздействий внешней или вну­тренней среды), т.е. так называемые сбои, которые приводят к снижению ка­чества движения системы к поставленной цели, но не к остановке этого дви­жения. Поэтому при рассмотрении процесса функционирования строительной организации необходима оценка не просто надежности, аименно организаци­онно-технологической надежности, позволяющей учесть специфику функци­онирования сложных человеко-машинных систем.

Строительные организации функционируют в условиях вероятностного ха­рактера строительного производства. Под воздействием различных случайных факторов ход строительного производства объективно отклоняется от ранее запланированного.

Строительное производство как динамическая система носит ярко выра­женный вероятностный характер. Вероятностными являются не только фак­торы, влияющие на всю систему в целом, но и поведение каждого элемента этой системы, начиная с коллективов людей. Примерная классификация фак­торов, которые придают строительному производству вероятностный характер, приведена на рис. 5.1, 5.2.

Вероятностный характер строительного производства в определенной мере учитывается через усредненные величины нормативных документов. Однако это совершенно недостаточно для отражения значительного количества деста­билизирующих строительное производство факторов.

Проблема стабильности функционирования системы в условиях случайных возмущений характерна для всех технических и организационных систем и изучается теорией надежности. Основы теории надежности были сформули­рованы в 20-х гг. XX в. Первоначально теория надежности рассматривалась как прикладной раздел математики. Она возникла в связи с возрастанием требо­ваний к технике, в частности, в связи с опытом эксплуатации военных систем.

Одной из первых областей надежности, в которой были достигнуты опре­деленные результаты, является область обслуживания систем. Было доказано, что в качестве основного закона надежности сложных систем могут быть ис­пользованы распределение Пуассона и экспоненциальный закон распреде­ления.

Вторым направлением, в котором были достигнуты определенные резуль­таты, явилось применение теории восстановления для решения задач замены оборудования. Задачи этого класса рассматривал А.Дж. Лотка в 1939 г., обоб­щивший более ранние работы.

Частично управляемые факторы надежности

Установка брака, переделка недоброкачественно выполненных работ

Изменение запланированной последовательности работ вследствие допущенных нарушений в технологии

Нарушение правил техники безопасности

Появление непредвиденных работ

Недостатки в проектировании технологии строительно­монтажных работ

Несвоевременное обеспечение проектно-сметной докумен­тацией

Срыв согласованных сроков работ

Отсутствие материалов, изделий и т.д.

Отсутствие рабочих требуемой специальности и квалификации

Недостатки оперативного планирования и управления

Отсутствие или выход из строя средств связи

Срыв сроков подготовки площадки строительства

Изменение планов по вводу объектов

Невыполнение производствен­ного задания

Низкая квалификация испол­нителя

Умышленная порча или хище­ние материалов, инструмента, оборудования

В начале 50-х гг. XX в. вопросами надежности стали заниматься не только математики-статистики, но и инженеры. Свое дальнейшее развитие теория надежности получила в трудах Д.Дж. Дэвиса (1952 г.). Он опубликовал статью, содержащую статистические данные об отказах и результаты применения не­скольких критериев годности для различных конкурирующих гипотез о рас­пределениях отказов.

В 1969 г. вышла в свет монография Р. Барлоу и Ф. Прошана, в которой по­следовательно излагались методы расчета надежности монотонных структур. Содержательный смысл определения монотонной структуры состоит в том, что по мере увеличения числа отказов качество работы системы можеттолько ухуд­шаться. Использование понятия монотонной структуры позволило авторам построить ряд конструктивных оценок или показателей надежности систем со сложной сетевой структурой. Кроме того, Р. Барлоу и Ф. Прошан получили целую серию фундаментальных результатов, касающихся оценок надежности систем, состоящих из элементов с распределением времени безотказной рабо­ты и характеризующихся монотонной функцией интенсивности отказов.

В трудах И.А. Ушакова, относящихся к 60-м гг. XX в., введено понятие си­стем с несколькими состояниями, характеризующимися различными уровня­ми эффективности функционирования. Им же доказано, что показатель каче­ства функционирования системы линейно зависит от надежности каждого из ее элементов. Данные выводы использовались для решения задач оптимизации эффективности функционирования при наличии ресурсных ограничений.

Нахождению точных значений показателей надежности для монотонных систем со специальной (так называемой рекуррентной) структурой посвящен целый ряд работ В.А. Гадасина и И.А. Ушакова.

Кроме указанных направлений значительное место в теории надежности занимают задачи оптимального резервирования. Первая работа, посвященная этой проблеме, относится к 1956 г. В ней Ф. Москович и Дж. Маклин предло­жили решать задачи данного класса методом множителей Лагранжа в предпо­ложении нецелочисленности переменных.

В 70-х гг. XX в. наибольший практический интерес приобретает решение задачи оптимального резервирования применительно к обеспечению сложных технических систем запасными элементами. В отличие от задач оптимального резервирования в стандартной постановке данные задачи, как правило, реша­лись не на один заданный период функционирования, а на случай длительной эксплуатации, когда предусматривается периодическое пополнение запасных элементов. По постановке такие задачи смыкаются с задачами управления за­пасами. Их отличительная особенность — непрерывное время и дискретный запас.

В этот же период (70-е гг. XX в.) начали получать распространение отрасле­вые приложения теории надежности. Применение абстрактных математических моделей без учета отраслевой специфики уже не могло принести достаточный эффект.

Можно выделить четыре различных подхода к проблеме надежности функ­ционирования организационно-технологических систем.

Первый из них связывает надежность системы с ее безотказной работой и функциональной устойчивостью. Определение надежности как устойчивости системы по отношению ко всем возможным возмущениям характерно для тех­нических систем и его вряд ли можно признать удачным для систем организа­ционных. Кибернетическое восприятие системы управления производством позволяет представить ее в виде условно замкнутой системы, состоящей из управляющего органа и объекта управления. При этом не исключается ситуа­ция, в которой управляющий орган может принять настолько неудовлетвори­тельное решение, что даже при полном отсутствии каких-либо возмущений объект управления не достигает желаемого результата. Например, при значи­тельной ошибке в оценке необходимых для выполнения задания ресурсов нель­зя получить заданный результат, хотя влияние случайных факторов может быть полностью локализовано.

Обращает на себя внимание и то обстоятельство, что понятия надежности и устойчивости нельзя признать совпадающими. Эти понятия, несмотря на их логическую связь, выражают различные стороны и свойства объектов и про­цессов действительности. Устойчивость предупреждает разрушительные воз­действия внешней среды, обусловливая присущее системе единство количе­ственных и качественных характеристик. В то же время она может вступать в противоречия с надежностью, стабилизируя такие параметры, которые исклю­чают надежное функционирование системы. Например, система календарно­го планирования строительной организации испытывает частые дестабилизи­рующие воздействия внешней среды, вызванные корректировкой сроков вво­да объектов. Но если исключить эту корректировку, надежность системы может не возрасти, а снизиться, так как перенос сроков сдачи объектов вызван, как правило, причинами, препятствующими осуществлению первоначального ва­рианта плана (например необеспеченностью материально-техническими ре­сурсами).

Другой подход к проблеме надежности определяет ее как способность управ­ляющего органа принимать удовлетворительные решения в течение всего вре­мени функционирования системы. Важность качества принимаемых решений в организационных системах управления отрицать невозможно, однако трудно согласиться с тем, что только возможность принимать удовлетворительное ре­шение определяет надежность системы функционирования. Решение — это передаваемый от субъекта к объекту управления целенаправленный набор управляющих воздействий. Основной целью процесса управления является выработка решения. Если рассматривать надежность процесса управления (не системы, а только процесса), то ее (эту надежность) можно ставить в прямую зависимость от способности управляющего органа принимать удовлетвори­тельные решения. Рассматривая надежность системы управления производ­ством, надо учитывать совокупный результат взаимодействия процесса управ­ления и конечного состояния объекта управления. В соответствии с этим надо полагать, что цель системы управления шире, чем цель процесса управления. Как указывалось выше, конечной целью процесса управления является реше­ние, а конечной целью системы управления следует считать достижение объ­ектом управления заданных результатов. Этот объект может иметь такие харак­теристики, которые, выступая в качестве ограничений, не позволят принять решение, обеспечивающее получение заданного результата, хотя само решение в сложившейся ситуации может быть признано оптимальным.

Например, в строительной организации, рассматриваемой в качестве услов­но-замкнутой системы, может настолько возрасти трудоемкость непредвиден­ных работ, что имеющиеся ресурсы будут не в состоянии с ними справиться в течение заданного периода времени. В этом случае даже самое лучшее решение на уровне условно замкнутой системы может только несколько поправить дело, но не обеспечит заданный результат в установленный срок. С другой стороны, управляющий орган может принять несколько неудовлетворительных решений, которые приведут, например, к дополнительным затратам, но не повлияют на конечный результат.

Третий подход к проблеме надежности практически противоположен вто­рому. Он основывается на допущении, что вероятность принятия удовлетво­рительного решения можно принять равной 100 %. В этом случае надежность строительной системы ставится в прямую зависимость от вероятности реали­зации этих решений и, в конечном счете, сводится к зависимости от правиль­ного расчета и наличия резервных ресурсов, необходимых для ликвидации от­рицательных отклонений и поддержания системы в заданном режиме. Однако при определении понятия надежности нельзя исходить только из оценки име­ющихся резервных ресурсов, игнорируя, например, возможность принятия решений, снижающих надежность системы управления. В теории и практике управления производством (в частности, строительным) можно встретить не­мало примеров принятия неудовлетворительных решений, на что указывают многие исследователи. Сказанное выше предопределяет несогласие с опреде­лением надежности только в зависимости от наличия резервов.

Четвертый, наиболее обоснованный подход к оценке надежности функ­ционирования строительных организаций, впервые нашел свое отражение в работах А. А Гусакова. Строительство стало рассматриваться как сложная, боль­шая, стохастическая (вероятностная) организационная система. Отсюда высо­кая динамичность, сложность, многовариантность организационно-технологи­ческих решений.

Главной отличительной особенностью строительных систем, по сравнению с системами технологическими, является их организационный характер. В про­изводственном процессе объединяются технические и социальные системы. Взаимодействие этих систем, носящее стохастический характер, совершенно не учитывается ни в выпускаемой организационно-технологической докумен­тации (проекты организации строительства, проекты производства работ), ни в имеющейся нормативно-справочной базе (строительные нормы и правила, единичные расценки и т.п.).

Усложнение строительных технологических процессов при строительстве, увеличение сложности и количества составляющих элементов организацион­ных структур, усложнение плановых, экономических и, особенно, управлен­ческих решений — все это привело к необходимости использования принци­пиально новых, системных подходов к анализу строительного производства как системы.

Большие возможности повышения эффективности строительства заключе­ны в решении проблемы повышения ОТН. В основу разработки теории ОТН, в первую очередь, должен быть заложен вероятностно-статистический подход. Детерминированные методы однозначно определяют поведение модели, ис­ходя из задаваемых начальных условий. Отсутствие учета вероятностного, сто­хастического характера строительного производства, реконструкции промыш­ленных предприятий привело к недостаточной адекватности, к ненадежности большинства организационно-технологических, экономических, управленче­ских решений, принимаемых на основе классических моделей.

С учетом вышесказанного, организационно-технологическую надежность можно рассматривать как способность организационных, технологических, экономических решений обеспечивать достижение заданного результата стро­ительного производства в условиях случайных возмущений, присущих строи­тельству как сложной стохастической системе.

Как в любой человеко-машинной системе, в строительстве в качестве слу­чайных, дестабилизирующих факторов могут быть рассмотрены практически все показатели. Однако можно ограничиться анализом лишь наиболее суще­ственных параметров системы, параметров, от которых в наибольшей степени зависит ее функционирование и достижение заданного результата. Такие по­казатели рассматриваются как совокупность случайных величин, меняющих свое значение заранее неопределенным образом. Однако частота появления тех или иных значений имеет относительную устойчивость. Описание харак­теристик частот случайных величин дается кривыми распределения. Для ана­лиза распределений разработано значительное количество моделей в теории вероятностей и математической статистике. С помощью этих моделей и мето­дик может быть оценена вероятность достижения показателем запроектиро­ванной величины.

Для детерминированных параметров оценка их возможных значений осу­ществляется на основании анализа имеющихся функциональных зависимостей. В этом случае ответ является однозначным и зависит лишь от задаваемых на­чальных условий, характеристик анализируемых показателей.

Человеко-машинные (организационно-технологические, управленческие) системы, включающие помимо технологических экономические и социальные аспекты, характеризуются определенным уровнем надежности, который суще­ственно снижается по мере усложнения систем. Для определения ОТН систе­мы пользуются методами теории надежности, основанной на анализе распре­делений совокупностей случайных величин — надежностей отдельных элемен­тов комплекса.

Повышение ОТН может достигаться различными путями:

• снижением величины факторов, влияющих на нарушение надежности функционирования строительной организации;
• проектированием систем, достаточно надежно функционирующих в ус­ловиях действия указанных факторов.

Реализация первого пути не всегда возможна в связи со сложностью воз­действия на причины их возникновения. Наиболее реален второй путь, а также комплексное сочетание обоих подходов.

Параллельно с теорией ОТН в 90-е гг. XX в. в России получила развитие по­пулярная на Западе теория бизнес-рисков. В условиях рыночных отношений вероятность непредвиденных экономических ситуаций многократно возрас­тает. Это особенно характерно для инвестиционного процесса, который зави­сит от региональных, отраслевых, технологических и других особенностей.

Инвестиционный риск можно определить как возможность того, что реаль­ный будущий доход будет отличаться от ожидаемого дохода. Анализ возможных ситуаций риска осуществляют на основе дифференцированного подхода как по стадиям инвестиционного процесса, так и по факторам и условиям, оказы­вающим на него соответствующее влияние. Рассматривается стадийность ин­вестиционного процесса: выбор объекта инвестирования, осуществление изы­сканий, проектирование строительно-монтажных работ и гарантийный срок эксплуатации (в целях повышения ответственности исполнителей за качество выполняемых работ).

Рассматривают три основных способа снижения рисков:

Во-первых, распределение риска между участниками проекта — самостра­хование (передача части риска всем соискателям прибыли отданного проекта). Самострахование начинается с процесса выбора партнеров, поэтому каждый участник инвестиционной деятельности должен уметь правильно оценивать производственный и экономический потенциал, перспективы развития и фи­нансовую устойчивость другого. Для такой оценки можно использовать син­тезированный показатель — рейтинг, выраженный в баллах. Для этого рейтин­га определены границы интервала, в пределах которого заключение договоров целесообразно. Перераспределение риска между партнерами осуществляется на основе двусторонних и многосторонних договоров участников инвестици­онного процесса, в которых, по возможности, следует предусмотреть вероят­ностные явления и оговорить соответствующие гарантии, санкции и стимулы, сводящие к минимуму возможный риск потери прибыли.

Во-вторых, страхование (заключение договора со специализированной стра­ховой фирмой). Страхование рисков инвестора не покрывает полностью сум­му ущерба, есть определенные ограничения как по сумме ущерба, так и по доле страховщика в возмещении ущерба. Размеры страховых взносов устанавлива­ются с учетом категории риска вложений. Страхование строительных рисков обеспечивает возмещение потерь и убытков, возникающих в процессе строи­тельства. Оно включает страхование строящихся объектов, трудовых, матери­альных и технических ресурсов от различных экономических и природных не­благоприятных явлений, а также отдельных операций, где в связи с неопреде­ленностью возможен значительный риск.

В-третьих, резервирование средств на покрытие непредвиденных расходов. В экономическом плане всякие резервы имеют не только положительную сто­рону, но и отрицательную. С одной стороны, наличие резервных фондов эко­номически рационально, так как позволяет самортизировать риск возможного срыва выполнения задач. С другой стороны, создание резервных фондов не только требует дополнительных капитальных вложений в резервные основные фонды, которые не всегда используются и морально устаревают, сохраняя свои производственные возможности, но и связано с увеличением эксплуатацион­ных издержек в том случае, если эти фонды не используются.

Можно сделать вывод, что теория бизнес-рисков ориентирована только на одну из сторон функционирования строительных организаций — общеэконо­мическую. Применяемые методы оценки стабильности привлечены из клас­сической теории надежности и, в отличие от показателя ОТН, не учитывают организационно-технологический характер работы в строительстве.

Таким образом, качественное проектирование функционирования строи­тельной организации в условиях риска возможно только на базе комплексного подхода к оценке ОТН, охватывающего основные организационно-техноло­гические аспекты строительного производства. Отдельные аспекты надежности не могут отразить сложный характер взаимодействия разнообразных факторов, определяющих стабильность функционирования строительных организаций.

Основой обеспечения ОТН функционирования строительных организаций является системных подход, системный анализ факторов, обеспечивающих надежность строительства, рассмотрение структур, организационно-техноло­гических задач в строительстве с точки зрения теории систем.

Результативность существования строительных организаций во многом определяется соблюдением трех групп характеристик — проектной продолжи­тельности строительных работ, устойчивости материально-технического обе­спечения объектов строительства и договорных стоимостных показателей стро­ительства. Именно эти характеристики в основном определяют уровень ОТН функционирования в современных рыночных условиях.

Соответственно, для анализа функционирования строительных организаций целесообразно выбрать подсистемы и задачи, которые оказывают наибольшее влияние на надежность функционирования. Среди организационно-техноло­гических подсистем такими являются те подсистемы, которые вносят наиболее существенный вклад в достижение системой конечной цели:

• планирование продолжительности строительства;
• организация материально-технического обеспечения строительства;
• определение стоимостных, финансово-производственных характеристик функционирования строительной организации, базирующихся на сметных рас­четах.

В принципе, этот перечень может расширяться и совершенствоваться. Од­нако основной вклад в стабильность и качество функционирования в условиях риска вносят именно перечисленные комплексы.

С позиции системотехники строительства необходимо рассмотреть не толь­ко особенности и методы решения организационно-технологических задач, но и их взаимодействие, совместное влияние на надежность функционирования строительных организаций.

Автоматизированная оценка ОТН функционирования строительных орга­низаций должна базироваться на статистических выборках по объектам-ана­логам по сметным стоимостным показателям, по выработке для оценки про­должительности работ в календарном плане и по графикам обеспеченности материалами для оценки ОТН материально-технического обеспечения.

Разработка автоматизированного учета данных по объектам-аналогам по­зволяет системотехнически оценить взаимосвязь разнообразной аналоговой (фактической) информации по комплексу организационно-технологических задач функционирования строительных организаций.

На основании рассчитанных смет (из локальных смет разрабатываются объ­ектные и, далее, — сводные сметные расчеты) формируются базы данных по видам и объемам работ, их стоимостным показателям и потребности в матери­ально-технических ресурсах для строительства.

Информация о видах и объемах работ является основой для построения ка­лендарного плана строительства (распределения работ во времени). Для каждой работы определяется перечень материально-технических ресурсов, необходи­мых для ее выполнения. Одним из планируемых ресурсов является сметная стоимость работы.

Варьирование календарного графика, изменение времени выполнения работ автоматически вызывают коррекцию графиков стоимости работ и потребности в материально-технических ресурсах.

Сметная потребность в ресурсах при проведении работ с учетом временно­го распределения календарного плана служит базой для формирования ком­плектовочной ведомости для строительного объекта (здания, сооружения) на планируемый промежуток времени. По комплектовочной ведомости готовят­ся заявки на материально-технические ресурсы. Заявки увязываются с инфор­мацией о поставках ресурсов и постоянно корректируются в зависимости от сложившейся ситуации с материально-техническим снабжением.

По мере выполнения графика работ на строительном объекте идет списание материалов в производство. Фактическое выполнение работ — основа коррек­тировки календарного плана строительства и, соответственно, всех графиков потребности в материально-технических ресурсах. Откорректированные гра­фики вызывают необходимость исправления комплектовочных ведомостей, заявок на поставку материалов и изделий и т.д.

Комплектация строительства зачастую вносит существенные коррективы в ход выполнения работ. Вынужденные замены ресурсов также могут потребовать не только повторного проведения сметных расчетов, но и вызвать технологи­чески необходимые изменения в графике выполнения работ на объекте. В свою очередь, как указывалось ранее, коррекция календарного плана строительства ведет к изменению графиков потребности в материально-технических ресурсах, графиков их поставки, изменению комплектовочных ведомостей, заявок и т.д.

Из сказанного видно, что на каждом этапе строительства основные харак­теристики функционирования строительных организаций подвергаются слу­чайным, вероятностным воздействиям, существенно влияющим на стабиль­ность достижения конечной цели системы. Кроме того, невозможно отделить влияние на одну организационно-технологическую задачу от влияния на дру­гую. Только системотехнический комплексный подход к оценке функциони­рования строительной организации может сформировать адекватную оценку надежности строительства.

Как объект функционирования, так и процессы, обеспечивающие его раз­витие, в строительной организации являются динамическими. Параметры этих процессов изменяются с определенной степенью вероятности, поэтому в управ­лении теми или иными объектами необходим учет влияния различных факто­ров на запланированный ход реализации программы работ. Таким образом, в самом общем случае, задача обеспечения функционирования сводится к учету действия на объект различных факторов и выработке решений по выбору наи­лучшего варианта реализации работ, входящих в его состав, с целью уменьше­ния неопределенности в достижении поставленной цели.