Календарное планирование

 Требуется: построить  календарный план, удовлетворяющий  всем перечисленным условиям  и наилучший по заранее избранному  критерию. В рассматриваемой задаче  в качестве критерия оптимальности  могут в зависимости от периода  планирования и конкретных условий  деятельности строительной организации  выступать различные показатели, такие, как минимум приведенных  затрат или себестоимости, максимум  прибыли или выпуска строительной  продукции, минимум продолжительности  строительства или ее возможно  большее сокращение. Критерием может  быть и максимальная равномерность  использования бригад рабочих,  строительных машин и т. п., минимум простоев исполнителей  и др.

 Построенный календарный  план — это по существу найденные  сроки начал и окончаний всех  работ и интенсивности их выполнения. Одновременно во взаимосвязи  с календарным планом строительства  формируются и календарные планы  (графики) использования всех  ресурсов, предусмотренных характеристиками  входящих в технологические модели  работ.

6.Виды задач календарного планирования

В процессе календарного планирования, осуществляемого на основе различных  технологических моделей, решаются временные, ресурсные и стоимостные  задачи.

Временные задачи, решаемые на моделях с учетом времени, сводятся к увязке подлежащих выполнению работ  во времени (без учета каких-либо ограничений по стоимости и ресурсам или требований к их использованию, таких, как максимизация равномерности  и др.). В результате решения временной  задачи определяется расписание, т. е. сроки начала и окончания каждой работы, а также (если минимизируется общая продолжительность строительства) сроки возведения всего объекта  или комплекса и отдельных  его частей. В качестве исходных данных должны выступать длительности отдельных работ, обязательные требования к их взаимосвязи и при необходимости  директивные сроки начала и завершения всей стройки и отдельных ее частей.

 При решении временных  задач могут использоваться и  вероятностные технологические  модели, в которых длительности  работ рассматриваются как случайные  величины. В этих случаях можно  определить вероятности завершения  комплекса (объекта) в целом  и его отдельных частей (цехов,  узлов и т. п.) в установленные  сроки.

 При проработке многовариантных  решений по календарному планированию  возведения сложных промышленных  комплексов иногда целесообразно  применять такие технологические  модели, в которых неопределенны  (случайны) не только продолжительности  работ, но и сам состав работ,  причем имеется некоторая информация  относительно вероятности реального  выполнения той или иной из  альтернативных работ. Например, отрывку котлована можно осуществить  и одним, и другим типом экскаватора,  но вероятности того, что будет  выбран первый или второй тип,  различны.

 Чаще всего в реальных  условиях строительства необходимо  учитывать те или иные ограничения,  налагаемые на использование  трудовых, материально-технических,  финансовых ресурсов (ограниченность  имеющихся в наличии ресурсов, требование равномерности их  использования, указания, в каком  порядке их поставлять, и т.  п.). В связи с этим возникают  ресурсные задачи календарного  планирования, разделяющиеся на  задачи учета потребностей в  ресурсах и задачи рационального  (по возможности близкого к  оптимальному по принятому критерию) распределения наличных и поступающих  в течение планового периода  ресурсов. В этих случаях используются  технологические модели с учетом  ресурсных характеристик отдельных  работ и комплекса в целом.  Такие модели наиболее необходимы  в тех случаях, когда календарным  планированием охватывается вся  программа строительной организации,  сооружающей одновременно группу  различных объектов с использованием  общих для них ресурсов, т. е.  когда требуется увязка сроков  выполнения работ на различных  объектах, обеспечения своевременных  поставок и распределения общих  ресурсов с соблюдением заданных  условий их использования.

Естественно, что такие  многообъектные технологические модели различаются по составу отраженной в них информации о ресурсных  характеристиках  работ,  объектов и комплекса в целом.

 Одним из существенных  классификационных признаков является  число видов ресурсов, учитываемых  по отдельным работам, объектам  и стройке в целом. Наиболее  распространены, как отмечалось, модели  с учетом по каждой работе  одного вида трудовых и нескольких  видов материальных ресурсов, а  по комплексу работ — многих  видов трудовых и материальных  ресурсов. Иногда применяются упрощенные  модели с учетом одного вида  ресурсов как по отдельным  работам, так и по объекту  в целом (например, учет потребности  в рабочих без деления их  по специальностям или учет  одной лишь сметной стоимости  и т. п.). В более полных моделях  по каждой отдельной работе  могут учитываться несколько  видов трудовых ресурсов (различные  специальности), ведущие машины и  механизмы.

 Другим классификационным  признаком является сложность  учитываемого порядка потребления  ресурсов отдельными работами. В  большинстве случаев интенсивности  потребления всех видов ресурсов  в процессе выполнения работы  предполагаются постоянными; при  этом в одних моделях эти  интенсивности заданы заранее,  а в других—могут выбираться  из заданного множества допустимых  значений. Модификациями этой группы  являются модели, в которых допускаются  перерывы в ведении отдельных  работ (без изменения постоянных  интенсивностей после возобновления), а также модели, в которых потребление  складируемых ресурсов предполагается  не равномерным, а мгновенным (например, в момент начала или  окончания работы). В более полных  моделях допускается выполнение  отдельных работ с переменной  скоростью, а интенсивности потребления  ресурсов изменяются пропорционально  этой скорости.

 На основе технологических  моделей с учетом ресурсов  решаются упоминавшиеся задачи  следующих двух типов: учета  потребности в отдельных видах  ресурсов и распределения ресурсов.

 Задачи учета потребности  в ресурсах сводятся к построению  графиков общей потребности в  ресурсах для заданного или  заранее рассчитанного варианта  календарного плана выполнения  работ комплекса. Такие графики,  показывая распределение потребности  в ресурсах во времени, позволяют  сравнивать эту потребность с  возможностями своевременного обеспечения  ресурсами соответствующего объекта  или строительной организации  в целом и могут служить  основой для разработки графиков  комплектных поставок, а также  для оценки качества и реальности  того или иного варианта календарного  плана.

 В отличие от задач  учета потребности в ресурсах  задачи распределения ресурсов  решаются не на основе заранее  составленного или заданного  календарного плана строительства,  а непосредственно в процессе  построения этого плана. Такие  задачи являются оптимизационными, поскольку при их решении стараются  найти наилучший по принятому  критерию (например, по равномерности  загрузки бригад) вариант распределения  ресурсов между работами и  объектами, а также соответствующий  этому распределению вариант  календарного плана строительства.

 Задачи распределения  ресурсов чрезвычайно разнообразны. В зависимости от принятого  критерия и характера задаваемых  ограничений эти задачи могут  быть развиты на следующие  основные группы:

 а) задачи минимизации  отклонения от заданных сроков (или минимизации сроков) строительства  объектов при соблюдении заданных  ограничений по использованию  ресурсов.

 Ограничения для складируемых  ресурсов обычно состоят в  том, что графики общей потребности  в каждом виде ресурса должны  быть согласованы с заданными  графиками их поставок; в более  простых моделях эти ограничения  состоят в лимитировании лишь  общего количества ресурсов каждого  вида, выделенных данной стройке  или строительной организации  в целом.

 Ограничения на использование  нескладируемых ресурсов обычно  состоят в необходимости согласования  графиков общей интенсивности  потребления каждого из них  с наличием или в необходимости  учета требования равномерного  использования этих ресурсов;

 б) задачи оптимизации  некоторого показателя качества  использования ресурсов при заданных  сроках строительства.

 К этой группе относятся,  в частности, задачи минимизации  потребности в ресурсах (например, в рабочих, машинах) при заданной  продолжительности строительства  или минимизации отклонения (в  каждый момент или в среднем  за весь рассматриваемый период) графиков потребления ресурсов  от заданных или полученных  при составлении календарного  плана наличия этих ресурсов. Эти постановки охватывают и  оптимизацию по равномерности  использования ресурсов, минимизацию  дополнительно привлекаемых или  простаивающих мощностей, составление  рациональных графиков поставок  материалов и т. п.;

 в) задачи в смешанных  постановках, например задачи  минимизации сроков возведения  ряда объектов и уровней потребности  в некоторых ресурсах при жестко  заданных сроках выполнения остальных  объектов и лимитах их потребления.

Стоимостные задачи календарного планирования решаются на так называемых технологических моделях с учетом стоимости в тех случаях, когда в составе информации о показателях работ таких моделей важную роль играет сметная стоимость, заработная плата рабочих и трудозатраты (трудоемкость). Эти показатели условно — для целей расчета — могут рассматриваться как особые виды складируемых ресурсов и охватываться задачами учета потребности в таких ресурсах и распределения ресурсов.

 Особая роль стоимостных  показателей обусловлена их непосредственной  связью с технико-экономическим  планированием в строительных  управлениях, трестах, объединениях. Расчет технико-экономических показателей  производится после формирования  календарного плана, содержащего  все основные параметры производственной  программы. В частности, календарный  план определяет на каждый  промежуток планового периода  объемы работ в стоимостном  выражении, численность рабочих  на строительно-монтажных работах  и потребность в фонде зарплаты  в соответствии со структурой  и объемом работ. Расчет показателей  производительности труда, т.  е. выработки в стоимостном  выражении, требует ввода дополнительной  информации о численности всех  контингентов работников.

 При решении ресурсных  и стоимостных задач календарного  планирования строительства могут,  как при решении временных  задач, использоваться вероятностные  технологические модели. При этом  возможны случаи отражения неопределенности  собственно технологической модели, потребностей в ресурсах и  наличия ресурсов, а также различные  сочетания этих случаев.

 Задачи оптимизации  использования ресурсов, решаемые  на вероятностных технологических  моделях, значительно сложнее  тех, которые связаны с применением  детерминированных моделей. Известны  две общие схемы постановки  рассматриваемых задач.

 Одна схема — решается  задача распределения ограниченных  ресурсов (например, бригад рабочих)  и составления календарного плана  строительства с таким расчетом, чтобы при любых изменениях  длительностей и сроков начала  и окончания отдельных работ  (в результате случайных колебаний  их трудоемкости) было обеспечено  с заданной вероятностью своевременное  окончание всего комплекса работ  либо свершение в установленные  сроки нескольких целевых событий.

 Другая схема гарантирует  своевременное свершение целевых  событий, а случайные изменения  состава и трудоемкости работ  компенсируются увеличением или  уменьшением количества используемых  ресурсов.

7.Методы решения задач календарного планирования

 Задачи оптимального  календарного планирования характеризуются  очень большим объемом и многоэкстремальностью  (наличием большого количества  локальных экстремумов). Пока удается  лишь в отдельных случаях применить  точные математические методы  в процессе календарного планирования  строительства. Так, метод линейного  программирования используется  для оптимизации планов перевозок  строительных грузов, планирования  работы строительных машин и  механизмов, установления очередности  возведения объектов, решения некоторых  стоимостных или сходных задач  календарного планирования. Однако  в большинстве случаев при  составлении календарных планов  строительства, как правило, приходится  ориентироваться на эвристические  методы, с помощью которых удается  получать сравнительно хорошие  решения.

 В то же время  точные математические методы  используются прежде всего для  корректной постановки и выяснения  внутренней природы задач оптимального  использования ресурсов, выявления  их связей с другими классами  экстремальных проблем и пределов  применимости существующих алгоритмов.

 Точные математические  методы важны также для обеспечения  надлежащей направленности и  оценки качества многочисленных  эвристических алгоритмов, разрабатываемых  для получения приемлемых решений.  Некоторые эвристические подходы,  в свою очередь, можно использовать  при конструировании точных решений.