Управление организационно-технологической надежностью

Невозможно оценить надежность строительного производства каким-либо одним количественным показателем  из рассмотренных нормальных циклов производства работ, необходимо иметь  совокупность таких показателей. Подобными показателями могут быть: вероятность безотказной работы, среднее время между отказами, интенсивность отказов, их частота, коэффициенты надежности. Перечень критериев надежности и соответствующих им количественных показателей, а также их определения приведены в таблице 1

Таблица 1 Перечень критериев надежности

Критерий	Показатель  надежности	Определение
1	2	3
Безотказность	Вероятность безотказной  работы (вероятность своевременного выполнения работ)	Вероятность того, что  в пределах заданного периода  функционирования потока отказ не возникнет. Вероятность того, что запланированный объем работ будет выполнен в заданный срок.
	Средняя наработка на отказ	Математическое ожидание наработки процесса (потока) до отказа. Отношение наработки потока к  математическому ожиданию числа  отказов в течение этой наработки.
	Средняя наработка между  отказами	Математическое ожидание наработки объекта между отказами. Случайная продолжительность, выполненная  строительным подразделением до наступления  некоторого события или момента  времени окончания объема работ, ввода объекта в эксплуатацию.
	Интенсивность отказов	Плотность распределения  наработки потока до отказа, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента отказ не возник.
	Ведущая функция потока отказов	Математическое ожидание числа отказов строительного потока в течение заданной наработки.
	Параметр потока	Первая производная  ведущей функции потока отказов
Продолжение табл. 1
1	2	3
Ремонто- пригодность	Вероятность восстановления	Вероятность того, что фактическая продолжительность работ по восстановлению работоспособности строительного потока не превысит заданной
	Среднее время простоя	Математическое ожидание времени  вынужденного нерегламентированного  пребывания строительного потока в  состоянии неработоспособности.
	Среднее время восстановления	Математическое ожидание времени восстановления работоспособности  строительного потока.
	Интенсивность восстановления	Плотность вероятности  момента окончания восстановления строительного потока, определяемая при условии, что до данного момента восстановление завершено.
Безотказность и ремонто- пригодность	Коэффициент готовности	Доля времени, в течении  которого строительный поток находится  в работоспособности состоянии  в установившемся стационарном процессе производства работ.
	Коэффициент простоя	Доля времени, в течении  которого строительный поток находится  в неработоспособном состоянии  в установившемся процессе производства работ.
	Коэффициент технического использования	Отношение средней наработки строительного потока в единицах времени за некоторый период функционирования потока к сумме средних значений наработки; времени простоя, обусловленного техническим обслуживанием, и времени ремонтов за этот же период функционирования потока.
	Коэффициент оперативной готовности	Вероятность того, что  строительный поток, окажется работоспособным  в заданный момент времени в процессе производства работ и, начиная с  этого момента времени, будет  работать безотказно в течение заданного  интервала времени.

 

 

1.3 Классификация видов надежности

 

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, реставрации, модернизации, ремонтов, хранения и транспортировки.

         Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от значения объекта и условий его использования состоит из сочетаний безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности.

Надежность технологических решений  должна обеспечивать бесперебойное  функционирование строительного процесса, выбор способа производства. Современная теория надежности принадлежит к инженерным дисциплинам, она тесно связана с прикладной математикой, широко применяет ее методы для решения разнообразных задач и формулировки основных понятий. В теории надежности используются методы теории вероятностей и математической статистики.

Строительство представляет собой сложную вероятностную  систему, для оценки работоспособности которой недостаточно упрощенного понимания, работает она или не работает.

Поэтому для сложных систем надежность функционирования не является исчерпывающей или   самодовлеющей характеристикой. Более того, доля некоторых сложных строительных систем вообще нельзя определить, что такое надежность, поскольку многие состояния системы не могут в процессе производства работ быть отнесены к состояниям отказа или работоспособности.

Надежность технологических решений должна обеспечивать бесперебойное функционирование строительного процесса, выбор способа производства, позволяющему строительному потоку функционировать с заданными параметрами, в первую очередь с заданной интенсивностью, таким образом, чтобы отклонения, вызванные случайными производственными факторами, не превышали определенных пределов.

Указанный принцип взаимосвязи  различных видов надежности можно представить на рисунке 1.3.

 

Рис.1.2. Взаимосвязь различных видов надежности

 

В процессе проектирования организации строительства объектов, представляющего собой сложную вероятностную систему, одним из важных условий принятия целесообразных решений является системный подход. Это следует учитывать при рассмотрении различных параметров и характеристик проектирования строительства, изготовления конструкций, их транспортировки, возведения зданий и сооружений, в том числе и показателей надежности.

Системный подход особенно важен при проектировании организации работ, так как требования, предъявляемые к строительной системе при проектировании, зачастую являются противоречивыми.

Поэтому приходится постоянно  анализировать взаимосвязь отдельных параметров системы в процессе составления математической модели, соответствующей организационно-технологической модели для строительной системы в целом. Процесс постановки задачи фактически осуществляется на этапе предварительного проектирования (при формировании годовой программы, разработке ПОС), хотя многие производственные взаимоотношения, существующие, в строительном объединении, проявляются в процессе составления первоначальных графиков производства работ.

Основная задача теории надежности на этапе организационно-технологического проектирования - помочь разработчику принять обоснованные решения, касающиеся выбора структуры потока, последовательности возведения объектов и комплексов, необходимость использования резервов времени, фронта работ, материально-технических и других ресурсов, вариантов организационно-технологических моделей строения системы оперативного планирования и управления и т.д.

Основной задачей теории надежности на этапе реализации проекта строительства объектов годовой программы строительного подразделения является оперативное планирование производства строительно-монтажных работ и управления им, обеспечивающее предупреждение возникновения отказов; ликвидация отказов и их последствий; расчет и создание страховых запасов ресурсов; сбор статистических данных о причинах, продолжительности и последствиях отказов и их анализ; разработка организационно-технологических мероприятий по повышению надежности с оценкой целесообразности их реализации.

 

 

Важная проблема - это  прогноз отказов и сравнение вариантов организационных решений для получения максимального экономического эффекта при обеспечении запланированного ввода объектов в эксплуатацию, а также расчет уровня надежности в условиях конкретной строительно-монтажной организации. Решение этих задач связанно с использованием теории управляемых случайных процессов.

Появление новых методов  и систем проектирования в строительстве (адресной проектно-производственной системы, архитектурно-конструктивно-технологической системы, системы каталожных объемно-планировочных элементов и др.) требует создание особых методов обеспечения организационно-технологической надежности, поскольку в этих системах возникают дополнительные жесткие взаимосвязи, усложняющие строительную систему (заказчик - проектировщик - изготовитель - строитель).

В условиях реализации проектно - производственных систем в строительстве, создания проектно-строительных фирм и стабильной надежности функционирования всего инвестиционного процесса организационно-технологическую надежность можно сформулировать, как способность проектно-производственно-строительной системы обеспечивать функционирование всех элементов и участков инвестиционного процесса с отклонениями в заданных пределах.

 

1.4 Вероятностный характер строительства.  Влияние случайных факторов

Вероятностный характер строительства  заключается в том, что на ход работ все время воздействуют различные случайные факторы. Эти воздействия трудно предвидеть и оценить. Случайные факторы имеют весьма многообразную природу, и последствия их воздействия весьма многообразны.

Случайные факторы можно классифицировать по следующим категориям:

1. Случайные факторы технического порядка: всевозможные поломки машин, механизмов, деталей, транспортных средств, низкое качество материалов, конструкций, не позволяющее применить их по назначению; изменение проектных решений в процессе строительства.
2. Случайные факторы технологического порядка: устранение брака, переделка недоброкачественно выполненных работ; появление непредвиденных работ.
3. Случайные факторы организационного порядка: нарушение по поставкам материалов, конструкций, срыв согласованных сроков работ, отсутствие рабочих требуемой специальности или квалификации.
4. Случайные факторы климатического порядка.
5. Случайные факторы социального порядка: невыход работника на производство, невыполнение производственного задания при полном обеспечении работ, умышленная порча или хищение материалов, оборудования.

Очень важно оценить воздействие  случайных факторов, предвидеть их наступление.

Влияние случайных факторов конкретно  выражается в том, что при самом  разнообразном сочетании случайных  величин и при различной их природе совокупное воздействие, в  конечном счете, выражается, в основном, следующим образом: фактическая продолжительность работ и фактические затраты ресурсов на выполнение этих работ отклоняются от значений, принятых в исходных планах и графиках.

 

1.5  Использование метода резервирования для повышения

                                                надежности

Рассмотрим использование метода резервирования при восстановлении. Чрезвычайные ситуации (ЧС) на железных дорогах приводят к сложным процессам  при восстановительных строительных работах. Если имеет место резервный фонд машин, конструкций, бригад и т.д., то при ЧС восстановительный процесс облегчается.

Надежность строительного объекта  увеличивается в случае, когда некоторые части объекта можно восстанавливать в процессе работы объекта. Восстановление есть мощное средство повышения надежности при наличии резервного фонда. Уменьшая время восстановления отказавших объектов, имеющих резервный фонд, можно существенно повысить как готовность, так и безотказность объекта.

Особенности восстановления объектов, имеющих резервный фонд, рассмотрим на примере дублированной системы, в которой имеются две одинаковые строительные единицы (бригада, машина, конструкция и т.д.) — основная и резервная.

Предположим, что во время восстановления в строительный единицах (СЕ) не могут возникнуть вторичные отказы. Тогда дублированная система может находиться в одном из трех состояний, которые обозначим цифрами:

О — строительная система работоспособна (СЕ работоспособны);

1 — строительная система работоспособна, но одна СЕ отказала (система стала нерезервированной);

2 — строительная система неработоспособна (отказала).

Обозначим вероятности  перечисленных выше состояний через  P₀(t), P₁(t), P₂(t). Отметим, что эти вероятности зависят от начального состояния системы, в котором она находилась при t = 0.

В зависимости от назначения резервного фонда к нему могут предъявляться различные требования:

1. С начала производства строительных  работ (строительства или реконструкции  железной дороги) строительная система  должна безотказно функционировать заданное время; перерывы в работе недопустимы. При этом необходимо знать вероятность непрерывной безотказной работы системы (вероятность первый раз не оказаться в состоянии 2). Вычисляем условные вероятности безотказной работы на интервале (0, t) при условии, что при t = 0 основная и резервная СЕ работоспособны.

2. Необходимо, чтобы вероятность  застать строительную систему  работоспособной в любой заданный момент времени t была достаточно высока (перерывы в работе всей строительной системы не играют существенной роли). При этом рассматриваем готовность строительной системы и ее характеристики: функцию готовности Г(t) или коэффициент готовности k₂. Иначе говоря, находиться вероятность не оказаться в состоянии 2. Этот случай отличается от предыдущего тем, что имеется возможность перехода из состояния 2 в состояние 1.

Найдем формулы для  функции готовности и вероятности  безотказной работы с восстановлением. Предположим, что основная и резервная  СЕ равнонадежны, имеют показательные  распределения времени безотказной работы и времени восстановления, λ₁ = λ₂ = λ, μ₁ = μ₂ = μ, неработающих СЕ невозможны, отказы обнаруживаются мгновенно.