National experience of reducing construction time

Salnikov Konstantin Evgenevich PhD in Economics Docent, the department of Economic Expertise and Financial Monitoring, Institute of Cybersecurity and Digital Technologies of MIREA – Russian Technological University 141206, Russia, Moskovskaya Oblast' oblast', g. Pushkino, ul. Pisarevskaya, 13A, kv. 73 salkonevg@gmail.com Other publications by this author

В настоящее время разработкой методов ускорения темпов строительства занимаются специалисты во всем мире. Способы, позволяющие сократить сроки возведения зданий, положительно влияют на экономическую составляющую строительных проектов, помогают эффективно решать ряд вопросов социального и экологического характеров. Данное усовершенствование строительства направлено в сторону автоматизации производства, унификации конструктивных единиц, уменьшения веса возводимых конструкций, то есть неразрывно связано с повышением технологичности.

Кроме того, для определения значения наиболее вероятного значения производительности труда, как правило, применяются классические методы теории вероятностей. Применение методов теории вероятности предполагает наличие некоторого массива значений, описывающего изменение случайной величины. Однако важно обратить внимание, что существующие государственные стандарты применения методов теории вероятностей, устанавливают минимальное значение количества измерений в выборке (ГОСТ Р 50.1.033-2001) ^[1].

Отечественная система управления строительством предполагает традиционную вертикальную структуру, в которой роль объекта воздействий принадлежит подразделениям компании или организациям, находящимся у нее в подчинении. За рубежом дело обстоит иначе – там строительному проекту принадлежит роль указанного объекта. В основе описанного подхода лежит концепция управления, охватывающая такой процесс, как воплощение в жизнь строительного проекта. Речь идет о типе интегрированных контрактов, когда организатор строительного процесса несет максимальную ответственность за него. Интегрированные комплексные контракты, используемые в ходе строительства, обеспечивают результат, при котором сочетаются разные элементы (научно-технические, информационные, социальные, экономические), что приводит к синергетическому эффекту, служащему определяющим для горизонта и направления деятельности, осуществляемой в ходе строительства инжиниринговой фирмой. Верификации данных элементов служат разные качественные характеристики. Указанные элементы нельзя сопоставлять между собой, однако синергизм может способствовать уменьшению или, наоборот, увеличению эффекта от их воздействия. Нельзя не упомянуть и о научной составляющей такого направления, как инжиниринговая деятельность. Научный эффект в данном случае сменяется научно-техническим с дальнейшей трансформацией последнего в технический по мере того, как жизненный цикл сопровождается развитием составляющей информационной. Оценка вышеприведенных эффектов возможна в экономическом выражении. По мере того, как реализуются все стадии проекта (от инвестиционного анализа до ввода в эксплуатацию и в ходе рассмотрения жизненного цикла объекта до его ликвидации), происходит увеличение вероятности их определения.

К понятию «эффективность» целесообразно обращаться, если необходимо оценить процесс, в рамках которого внедряются разные технологические продуты и решения (технические, управленческие). Оно представляет собой качественную категорию, которая связана с интенсификацией отношений между сторонами, принимающими участие в инвестиционно-строительном процессе.

Эффективность управления оценивается на основе ряда критериев: обращение к информационным технологиям и методам моделирования, включая ресурсное, организационно-технологическое, математическое, для того, чтобы оценить для строительного проекта оптимальные значения таких показателей, как стоимость и продолжительность; одна организация несет ответственность за строительный проект.

Интегрированные контракты при управлении строительными проектами являются формой, которые доказали свою экономическую эффективность. Специалисты пришли к такому выводу, изучив разные подходы, в соответствии с которыми управляется строительство в РФ ^{[2] [3] [4] [5]}, а также разные формы взаимодействия между бизнесом, инжиниринговыми фирмами и государством ^{[6] [7] [8] [9] [10]}, системный анализ в управлении и теорию имитационного моделирования ^{[11] [12]}.

Управленческое воздействие на реализацию строительного проекта может быть улучшено благодаря методике, которая основывается на описании функционального назначения объекта и его общей характеристики. Информационно-техническая база данных формируется из контролируемых параметров качества, продолжительности и стоимости. Затем следует стадия задания граничных показателей изменения факторов, которые контролируются, а также проектных характеристик последних, служащих для обеспечения объекту заданного режима работы. Проанализировав случайные факторы, сказывающиеся на строительном процессе, можно оценить внутреннюю и внешнюю среду на предмет их наличия, определившись также с обусловливающими их причинами. Начинается все с декомпозиции по видам работ с дальнейшей итерацией, т. е. определением периодичности, с которой выполняются проверки на предмет того, в каком состоянии находятся проводимые работы. Повторно проводимые работы обусловлены субъективным характером случайных факторов, источником которых является внутренняя среда. Их действие выражается в том, что строительство становится более продолжительным, затратным и трудоемким. Влияние факторов внешней среды предлагается установить с помощью математических методов (Монте-Карло), учитывающих вероятность того, что внешнее воздействие обязательно произойдет. Иными словами, выполнение анализа позволяет прийти к обнаружению значимых факторов (одновременно избежав необходимости реализовать экспериментальные опыты), сказывающихся на строительстве с точки зрения его стоимости и продолжительности. Благодаря этому в итоге проводимые работы выполняются более качественно ^{[13] [14] [15]}. Обширный массив рисков (включая и внутренние, и внешние) является неизбежным спутником строительства по причине растянутости последнего во времени.

Специалисты выделяют три вида продолжительности строительства: фактическую, расчетную, нормативную.

Нормативная продолжительность строительства определяется в соответствии с СП 48.13330.2010 «Организация строительства». Данный документ является основным для рационального планирования и, что очень важно, обязательным к применению ^[16]. Строительство выполняется в определенные сроки, определяемые укрупненными сетевыми графиками строительного процесса, на которых и основывается планирование. Определение расчетной продолжительности осуществляется на основе таких факторов: требований инвесторов, присущих конкретному объекту особенностей и других, сказывающихся на процессе его реализации.

Разделяющий начало и завершение строительства срок является фактической продолжительностью данного процесса. Ее расчет должен проводиться с учетом ряда факторов:

социально-экономических факторов, служащих оценке показателей строительства, которые нужны для того, чтобы конечный результат (ввод объекта в эксплуатацию) был достигнут;

различных показателей проекта: метода организации строительного процесса, конструктивных решений, необходимой мощности и пр.;

технического уровня строительства: «инновационности» процесса в целом, автоматизации отдельных процессов.

Согласно источнику ^[17] сокращение сроков строительства обеспечивает наличие следующих эффектов:

со стороны подрядчика (в процессе строительного производства);

со стороны заказчика (если объект вводится в эксплуатацию раньше срока или точно в срок).

Можно выделить основные моменты, за счет которых достигается эффект у заказчика и, следовательно, определяется его величина:

сроки, разделяющие момент инвестирования и получения прибыли, сокращаются;

оборот инвестированных ресурсов ускоряется; раннее начало ввода объекта в эксплуатацию обеспечивает раннее поступление выручки от него.

Примерно на 0,8%-0,9% сокращаются затраты на строительство, если его продолжительность уменьшается на год ^[18]. Соответственно, оно становится примерно на 2,1-2,3% более затратным мероприятием в случае, если сроки строительства увеличиваются.

В настоящее время Министерство регионального развития РФ разрабатывает новые стандарты строительства для заказов, которые финансируются за счет государственного бюджета. Новые нормативы будут распространяться на все объекты строительства, финансируемые подобным образом. Так, уже примерно известны сроки строительства таких социальных объектов, как школа – 11 месяцев, детский сад – 6 месяцев, подземный переход – 4 месяца и т. д. Специалисты отмечают, что такие усовершенствования приведут к почти 10-ти % экономии бюджетных средств ^{[19] [20]}.

Не только при помощи новых стандартов можно добиться объективно установленного периода строительства – в этом контексте не менее важную роль играет проектное решение. Проектным управлением охватывается широкий спектр задач, в число которых входит составление календарного графика (плана) работ, распределение ответственности (назначение директора проекта строительства, подбор проектной группы), контроль за исполнением плана, а также проверка качества работ.

Инновационная составляющая – бессменный спутник проектного управления, поскольку в нем всегда можно обнаружить элемент тестирования каких-либо новых подходов (например, нового продукта или рынка в целом). Проектное управление не обходится без привлечения к участию в проекте заказчиков, партнеров и клиентов (их представителей). Обобщая, можно сказать, что перед проектным управлением стоит основная цель, заключающаяся в решении поставленной задачи, сводя издержки к минимуму и в максимально сжатые сроки.

Так, залогом успешного проектного управления является планирование. Приоритетность долгосрочного или краткосрочного планирования зависит от самого проекта. В соответствии с тем, какой преследуется результат, срок выполнения того или иного проекта либо строго регламентирован (при постановке задачи выполнить сроки), либо допускает гибкость, подразумевая более пристальное внимание к факторам иного рода.

Среди однозначных преимуществ проектного управления можно назвать такие:

присутствие инновационной составляющей;

нацеленность на достижение результата;

пребывание в постоянном взаимодействии клиентов и заказчиков.

Говоря о его недостатках, следует отметить:

высокую стоимость;

трудоемкость;

относительную длительность составления плана и необходимость отвлечения ресурсов компании.

В соответствии с ^{[21] [22] [23]}, при правильном управлении сроками проект становится более контролируемым, риски снижаются, достигается более качественное и оперативное вынесение управленческих решений, а также обеспечивается оценка возможностей к тому, чтобы строительный проект был завершен досрочно. Именно поэтому, внедрение качественного управления сроками проектов является очень актуальной задачей, как для отрасли строительства, так и для многих других отраслей.

Строительство неизбежно сопровождается возникновением проблемных моментов, решать которые можно двумя способами, предлагаемыми управлением строительными проектами. Ознакомившись с литературными источниками ^{[24] [25] [26]}, можно условно их разделить. К первой группе можно отнести способы, нацеленные на то, чтобы исследовать отдельные методы, посредством которых осуществляется управление сроками. Коновалова А.В. детально описала их своих публикациях ^[27]. Методы критической цепи, по мнению данного автора, совершенствуются за счет того, что определяются буферы времени и ресурсов для поставленных перед проектом задач.

Вторая группа способов ориентирована на управление сроками для конкретных целей. Мусина Д.Р. ^[28], например, в своей статье писала о том, как вахтовый метод выполнения проекта скажется на календарном сроке, отведенном на его строительство. На основании ее расчетов можно констатировать, что в некоторых случаях проект может быть более затратным из-за затягивания сроков его выполнения, нежели вливания дополнительных средств. Это происходит, в частности, при высоком уровне инфляции, когда стоимость строительного проекта увеличивается существеннее по причине увеличения стоимости ресурсов, включая трудовые и материальные. В большинстве случаев самой значительной долей материальных расходов являются затраты на эксплуатацию средств механизации, учитывающие время использования и стоимость эксплуатация одного машино-часа. Данные показатели содержатся в соответствующих сборниках ГЭСН 2001-01 ^[29]. Денежный поток проектов, которые можно отнести к категории долгосрочных, меняется в соответствии с определенными закономерностями, рассмотренными Володиным С.В. ^[30]. Так, указанный фактор обозначил ряд факторов, оказывающих на подобные программы влияние с точки зрения их стоимости и сроков.

Аналогично с какой-либо другой коллективной деятельностью, труду необходима организация, планирование и управление. Так, ресурсы и работы должны быть согласованы в пространстве и во времени. Благодаря календарному планированию (КП) возможно решить эту задачу, поставив во главу угла последовательность процессов, которая является технически обусловленной. Оптимизация КП является чрезвычайно актуальной в свете значительной стоимости строительных проектов, т. е. важных потерь, которые имеют место, когда рациональная последовательность расходования ресурсов и выполнения работ нарушается ^[31]. Важность задачи КП стимулировала большой интерес практиков к этой проблеме. Однако, на начальных этапах развития теории КП она представляла собой свод эмпирических правил ^[32]. Основы научного подхода были заложены в начале века в работах Ганта ^[33] и получили значительное развитие, стимулированное промышленной революцией ^[34]. Основные успехи были достигнуты в визуализации КП. Календарное планирование осуществляется с помощью сетевых методов, которые являются самыми популярными ^[35]. Последние годы в этой сфере активно задействуется вычислительная техника, что является причиной прогресса в вопросе исследования практики и теории КП ^[36].

Впрочем, к сегодняшнему дню все еще не удалось решить немало практических задач, невзирая на то, что эта тема привлекает серьезный интерес, превратившись в объект больших усилий, которые нацелены на то, чтобы методы КП были усовершенствованы. Причина сложившегося положения вещей состоит в размерности, которой отличается исследуемая система «объект + ресурсы». Для ее однозначного описания подходящим является лишь четырехмерное конфигурационное пространство, где роль координат принадлежит времени, ресурсу, работе, объекту (земельному участку, помещению и пр.). В общем случае говорят о NP-неразрешимости полной четырехмерной задачи. Поэтому на практике применяются эвристические методы ^[37] основанные на концепции не оптимального, а допустимого решения ^[38]. В частности, при построении календарных планов производится выделение единственного критерия оценки и оптимизации в таких моделях. При подобной постановке задачи частные случаи выражены методом беспрерывного расходования ресурсов, методом непрерывного освоения фронта работ, планирования по наиболее коротком пути ^[39] и пр. Впрочем, подход этот является настолько упрощенным, что решения, возникающие вследствие его реализации, нередко далеки от оптимальных ^{[40] [41]}. Именно этим обусловлена нерешенность ключевых проблем управления и планирования.

Вместе с тем другие методы (прежде всего, технико-технологические), посредством которых оптимизируются строительные проекты, существенно уступают совершенствованию КП. Эти преимущества определяются тем, что совершенствование КП не требует значительных материальных и временных затрат. Поэтому оптимизация КП по соотношению «затраты/отдача» имеет очевидные преимущества над остальными, вследствие чего должен использоваться в первую очередь ^[42]. Оптимизация КП также может реализовываться с помощью метода, в рамках которого работы рационально совмещаются во времени и в пространстве.

Продолжительность строительства является одним из основных организационно-технологических параметров календарного планирования, который первоочередно может использоваться как критерий оптимизации КП. Научно-техническая литература и ряд организационно-технологических параметров КП: в частности, речь идет о сумме штрафов в случае срыва плановых сроков, а также продолжительности простоев в рабочем процессе ^{[43] [44] [45] [46]}. Возможно также оперирование указанными параметрами как критериями оптимизации КП.

Далее детальнее остановимся на методах оптимизации КП по такому критерию, как минимизация длительности строительного процесса. Обеспечение оптимизации его длительности в условиях неритмичных потоков возможно, если очередность, с которой осваиваются частные фронты работ, будет изменена. Чем более неритмичными являются потоки, тем больше на продолжительности строительства сказывается очередность освоения фронтов работ. Уменьшение продолжительности зачастую достигается при условии, что найдена рациональная очередность строительного процесса. Впрочем, если фронты работ представлены большим количеством, почти не представляется возможным отыскание рациональной очередности с помощью метода сплошного перебора. Связано это с тем, что количество вариантов очередностей будет равно факториалу от количества фронтов работ. Даже при небольшом количестве фронтов работ равным 10 количество вариантов будет равно 3 628 800. По этой причине этот способ оптимизации будет эффективным, если задействовать автоматизированные системы, которым по силам определение рациональной очередности путем перебора значительного числа фронтов работ. Получение обоснованных данных возможно с помощью математического аппарата, который должен быть задействован в автоматизированных системах. Также проблему трудоемкости сплошного перебора можно решить разработкой алгоритмов направленного перебора, сокращающих количество перебираемых вариантов.

Стоящая перед алгоритмом цель состоит в том, чтобы период развертывания был сведен к минимуму, вследствие чего общая продолжительность строительного процесса уменьшается. Минимизация периода развертывания достигается за счет изменения очередности освоения фронтов работ ^[47]. Относящиеся к первому виду фронты работ расставляются по увеличению продолжительности процесса, фронты следующих этапов работы – по уменьшению. Впрочем, использование данного алгоритма возможно лишь в случае, если имеет место поточная организация работ, когда в условиях трех видов работ имеются значительные ограничения, а в условиях двух видов работ ресурсы расходуются беспрерывно. Хотя необходимо отметить, что этот алгоритм имеет в большей степени теоретическую, нежели практическую значимость. Это обусловлено тем, что объекты, в которые входят два и три вида работ, представляют собой редкое явление в сфере строительства ^[48].

В. А. Афанасьевым ^[49] и В. П. Хибухиным совместно с В. З. Величкиным и В. И. Втюриным ^[50] были разработаны алгоритмы направленного перебора очередностей освоения частных фронтов применимые ко всем разновидностям организации работ.

Обоснованность указанных алгоритмов с математической точки зрения не подлежит сомнению. Они оперируют методом «ветвей и границ», широко распространенным в математике. Создание «дерева целей» сопровождает процесс выполнения алгоритма. В ходе его создания очередности освоения фронтов работ перебираются, при этом каждый вариант соответствует определенной ветви. Далее проводится сравнение ветвей по критерию ПВМП (предельно возможный минимум продолжительности) комплекса работ. Это делается для того, чтобы сделать оптимизационный расчет менее трудоемким, а неперспективные направления работы были свернуты. Ветви, имеющие наименьшую величину ПВМП, признаются перспективными и развиваются дальше, т.е. продолжается перебор очередностей фронтов работ по данной ветви. Ветви же, в которых значение ПВМП больше остальных признаются неперспективными и не развиваются дальше.

При этом стоит упомянуть о некоторых ограничениях оптимизации КП по критерию сведения к минимуму длительности строительного процесса, когда определяют оптимальную очередность, с которой осваиваются фронты работ. Это касается, например, случаев фиксированной очередности освоения фронтов работ при строительстве объектов с некоторой организационно-технологической спецификой (больше всего это относится к высотным сооружениям и строениям).

Кроме того, для рассматриваемого метода исходная информация (о сроках, за которые на каждом из фронтов выполняются работы) требуется в определенных, достаточных количествах. Такие сведения могут быть получены в случае, если оптимизационная задача будет предполагать задание по каждому виду работ фиксированных (в количественном выражении) бригад. При этом важным моментом является неосведомленность относительно сроков строительного процесса на начальном этапе КП. Соответственно, на этом же этапе довольно размытым является и представление о количественном составе бригад по всем видам работ – решить ресурсную задачу невозможно, поскольку величина продолжительности попросту отсутствует. Эти ограничения затрудняют применение такого метода оптимизации календарного планирования ^{[51] [52] [53]}.

Также в работах Волосюк Д.В., Цыганковой М.А. ^[54], Дороша Н.В. ^[55], Яшунина Д.В., Чубаркина И.Ю. и Коробковой Н.С. ^[56],[57], Тихонов Ю.П. ^[58] сформулировано описание методов оптимизации продолжительности строительства. Оптимизация проводилась либо по одному, либо по двум показателям: определение наиболее оптимальных бригад из имеющихся и оптимальных растяжений ресурсных и фронтальных связей. Особенностями предлагаемых ими методов оптимизации является то, что в основном они нацелены на сокращение сроков строительства. Максимально оптимальный вариант бригады с точки зрения ее количественного состава ищется среди тех вариантов, которые заданы. Так же дело обстоит с величинами растяжений ресурсных и фронтальных связей. Однако обращаться к данному методу оптимизации нельзя, если нет заданных вариантов бригад с растяжениями связей, им соответствующим.

Также стоит отметить, что руководство предприятия, выполняющего строительный проект, должно считаться с рядом управленческих факторов, прямо сказывающихся на его временных показателях ^[59]. Речь идет о:

расчете стоимости строительного процесса и контроле стоимостных параметров при воплощении строительного проекта в жизнь;

способах, посредством которых выбираются участники проекта (включая и их качество);

выборе схемы, по которой строительный проект реализуется (в ней определен состав принимающих в проекте участие субъектов и характер их отношений, а также распределены риски);

комбинирование разных форм контроля (как внешний, так и внутренний) за строительным процессом и его качеством;

поставках оборудования, предоставлении услуг на возмездной основе, используемых формах и условиях договоров на проведение работ (включая проектные и подрядные);

доарбитражное и арбитражное урегулирование споров с участниками инвестиционно-строительного проекта.

Таблица 1.1 в обобщенном виде содержит возможные варианты уменьшения отводимых на строительство сроков в ^{[60] [61] [62] [63]}.

Таблица 1.1. Проблемы и направления сокращения сроков строительства

В работах Тихонова Ю.П., Карташова А.С. и Дзарасуева С.Ш. ^{[64] [65] [66]} авторы упоминают многочисленные работы, являющиеся частью масштабных строительных проектов. Этим обусловлена невозможность за короткое время расчета всех возможных сочетаний. По этой причине целесообразно задействовать математические модели для того, чтобы решить задачи, связанные с оптимизацией продолжительности инвестиционной стадии и срока, отводимого на весь строительный процесс. Это отвечает интересам всех участвующих в строительном проекте сторон, т. е. подрядчиков, заказчиков и инвесторов. Продолжительность инвестиционной стадии оптимизируется по нескольким параметрам – стоимости и времени работ, учитывая разнообразные их комбинации и варианты. В зарубежной практике проблема оптимизации срока строительства именуется «time-cost trade-off» (TCTO), т. е., «компромисс между временем и стоимостью».

Возможны два направления решения задачи оптимизации срока строительства. Это зависит от того, какой целевой установкой характеризуется субъект, принимающий в проекте участие:

определение минимального срока строительства, в течение которого затраты не выходят за рамки установленного бюджета (минимизация продолжительности);

определение оптимального срока строительства с минимальными суммарными затратами (минимизация стоимости).

И в том, и в другом случае требуется рассматривать сложный комплекс работ (включая совмещенные во времени, связанные между собой, параллельные), что значительно осложняет задачу. При этом вторая из указанных задач чаще требует решения.

Строительное производство обладает вероятностным характером, обусловленным многочисленными случайными факторами, под влиянием которых находится проведение строительно-монтажных работ. В итоге проектируемая величина продолжительности работ и фактическая продолжительность на совпадают. Это, в большинстве случаев, приводит к несвоевременному ввода жилых домов в эксплуатацию и потерь, связанных с простоем фронта работ, простоем бригад рабочих, а также плата за пользование банковским кредитом.

При этом отсутствием учета упомянутого вероятностного характера строительного производства характеризуются детерминированные методы, которые обусловливают особенности проведения строительно-монтажных работ с точки зрения их продолжительности ^{[67] [68]}. При этом он в той или иной мере учитывается методиками ^{[69] [70] [71][72]}, которые ориентированы на организацию строительного процесса при централизованном планировании, являющемся отличительной чертой системы управления строительством, получившей название административно-командной. Эти методики не могут обеспечить учет организационно-технологических условий выполнения строительно-монтажных работ и рыночных отношений, делает невозможным обоснование длительности выполнения работ жилищного строительства с достаточным уровнем надежности.

Продолжительность строительных работ может быть обоснована более надежно при условии, что при ее определении будут учтен вероятностный характер строительства, организационно-технологические условия проведения работ и существующие рыночные отношения, что позволяет минимизировать совокупные экономические потери, причиной которых являются выплаты по банковским займам, простои бригад и простои фронтов работ. Математический аппарат теории массового обслуживания способен стать серьезным подспорьем в данном вопросе.

Стоит отметить невозможность точного определения наиболее оптимального метода для завершения конкретного проекта без продления отведенного на строительство срока, невзирая на обилие исследований в этой области. Дело в том, что управление сроками должно охватываться индивидуальным подходом в каждой конкретной отрасли. Говоря об объектах жилого назначения, следует отметить, что при их строительстве планирование проекта является стадией, на которой отмечается возникновение ключевой проблемы управления сроками (оценка продолжительности процессов и распределение ресурсов).