Fuzzy reliability as a tool to estimate the technological and organizational solutions in construction projects

• Autorzy: Ladnykh Irene , Ibadov Nabi

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2025.154140

Warianty tytułu

PL

Ocena rozwiązań organizacyjno-technologicznych z wykorzystaniem rozmytej niezawodności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new framework for risk-based assessment of technological and organizational construction solutions using fuzzy reliability. In construction practice, there is a problem that often the actual duration and budget of the project is longer than the estimated figures at the design stage of the technological and organizational solution. In addition, individual construction activities during construction are affected by various risk factors, which can also increase the duration or budget of construction. At the same time, technological and organizational solutions and risks are often associated with the concept of reliability. Therefore, the authors analyzed various frameworks for assessing technological and organizational reliability in construction projects, identified strengths and weaknesses, and proposed a new approach to assessing technological and organizational reliability. In addition, the authors clarified the terms of serial and parallel systems used in the theory of reliability for technical systems taking into account the specifics of the construction process. This article presents an algorithm for fuzzy reliability assessment of technological and organizational solutions that considers the impact of risks on each work. The numerical example presented in this article allows us to evaluate the practical significance of the proposed assessment tool on the network model. The conclusion suggests further research and improvement of the proposed framework.

PL

Główną ideą artykułu jest przedstawienie narzędzia oceny rozwiązań organizacyjno-technologicznych przedsięwzięcia budowlanego (procesu budowlanego), które opiera się na rozmytej niezawodności zarówno dla każdej pojedynczej roboty budowlanej (czynności) wchodzącej w skład modelu sieciowego, jak i dla całego modelu. Stąd, celem artykułu jest opracowanie narzędzia oceny niezawodności każdej czynności oraz modelu organizacyjno-technologicznego (sieci zależności, harmonogramu) uwzględniającego wpływ ryzyka z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych. Rozwiązanie organizacyjno-technologiczne najczęściej opisywane (przedstawiane) jest w formie harmonogramu lub modelu sieciowego, który obliczany jest metodą ścieżki krytycznej lub metodą PERT (ang. Program Evaluation Review Technique). Najczęściej czas trwania poszczególnych robót ustalany jest na podstawie przeciętnych wartości, jakie uzyskano podczas realizacji poprzednich przedsięwzięć. Jednocześnie samo rozwiązanie organizacyjno-technologiczne jest często złożone, wielowariantowe i obarczone dużym stopniem niepewności realizacji w założonym przez projekt terminie czy budżecie, ze względu na wpływ różnych czynników na proces. W praktyce menadzer planista ocenia i opisuje różne czynniki zewnętrzne – ryzyka, które mogą mieć wpływ na czas trwania i koszt budowy. Ryzyka charakteryzują się dwoma głównymi parametrami – prawdopodobieństwem ich wystąpienia oraz wpływem tego ryzyka na robotę w momencie jego wystąpienia. Należy podkreślić, że zazwyczaj planista ma trudności w opisaniu tych dwóch parametrów za pomocą oceny ilościowej. Potwierdzają to liczne prace publikowane w tym zakresie. Aby ułatwić opisywanie niepewności związane z realizacją przedsięwzięcia, w niektórych artykułach proponowane jest wykorzystanie elementów teorii zbiorów rozmytych. Także niektórzy autorzy, proponują wprowadzić ocenę rozwiązań organizacyjno-technologicznych biorąc pod uwagę klasyczną niezawodność z uwzględnieniem zewnętrznych czynników ryzyka. Wobec powyższych, w niniejszym artykule autorzy proponują koncepcję łączącą zalety dwóch wcześniej opisanych podejść: koncepcję rozmytej niezawodności modelu sieciowego, która opiera się na klasycznej teorii niezawodności i teorii zbiorów rozmytych.

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 71, nr 2
• Strony: 607--621
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Ladnykh Irene

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3322-0064

autor

Ibadov Nabi

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3588-9551

Bibliografia

• [1] J.A. Alsuliman, “Causes of delay in Saudi public construction projects”, Alexandria Engineering Journal, vol. 58, no. 2, pp. 801-808, 2019, doi: 10.1016/j.aej.2019.07.002.
• [2] Z.M. Yaseen, Z.H. Ali, S.Q. Salih, and N. Al-Ansari, “Prediction of Risk Delay in Construction Projects Using a Hybrid Artificial Intelligence Model”, Sustainability, vol. 12, no. 4, art. no. 1514, 2020, doi: 10.3390/su12041514.
• [3] I. Mahdi and E. Soliman, “Significant and top ranked delay factors in Arabic Gulf countries”, International Journal of Construction Management, vol. 21, no. 2, pp. 167-180, 2021, doi: 10.1080/15623599.2018.1512029.
• [4] M.O. Sanni-Anibire, R. Mohamad Zin, and S.O. Olatunji, “Causes of delay in the global construction industry: a meta analytical review”, International Journal of Construction Management, vol. 22, no. 8, pp. 1395-1407, 2022, doi: 10.1080/15623599.2020.1716132.
• [5] E. Plebankiewicz and D. Wieczorek, “Prediction of Cost Overrun Risk in Construction Projects”, Sustainability, vol. 12, no. 22, art. no. 9341, 2020, doi: 10.3390/su12229341.
• [6] E. Plebankiewicz, K. Zima, and D. Wieczorek, “Modelling of time, cost and risk of construction with using fuzzy logic”, Journal of Civil Engineering and Management, vol. 27, no. 6, pp. 412-426, 2021, doi: 10.3846/jcem.2021.15255.
• [7] J.F. Outreville, “The Meaning of Risk”, in Theory and Practice of Insurance. Springer, 1998, pp. 1-12, doi: 10.1007/978-1-4615-6187-3_1.
• [8] A. Šotić and R. Rajić, “The Review of the Definition of Risk”, Online Journal of Applied Knowledge Management, vol. 3, no. 3, pp. 17-26, 2015.
• [9] M. Schieg, “Risk management in construction project management”, Journal of Business Economics and Management, vol. 7, no. 2, pp. 77-83, 2006, doi: 10.1080/16111699.2006.9636126.
• [10] M. Rogalska and Z. Hejducki, “Construction Project Scheduling Taking into Account the Risk of Temperatures Below –10°C in Poland”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 603, no. 3, art. no. 032092, 2019, doi: 10.1088/1757-899X/603/3/032092.
• [11] Z. Hejducki, A. Tzarenko, K. Kamolov, and A. Yurgaytis, “Planning of labor resources in construction organizations”, E3S Web of Conferences, vol. 263, art. no. 04058, pp. 1-10, 2021, doi: 10.1051/e3sconf/202126304058.
• [12] E. Kania, G. Śladowski, E. Radziszewska-Zielina, and B. Sroka, “Analysis of the impact of communication between the participants of a construction project on its completion time and cost”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 1, pp. 595-610, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140188.
• [13] A.A. Gusakov, Systems approach in construction, 2nd ed. Moscow: Strojizdat, 1993 (in Russian).
• [14] R. Tao and C.-M. Tam, “System reliability optimization model for construction projects via system reliability theory”, Automation in Construction, vol. 22, pp. 340-347, 2012, doi: 10.1016/j.autcon.2011.09.012.
• [15] M.A. Mustafa and J.F. Al-Bahar, “Project risk assessment using the analytic hierarchy process”, IEEE Transactions on Engineering Management, vol. 38, no. 1, pp. 46-52, 1991, doi: 10.1109/17.65759.
• [16] J.H.M. Tah and V. Carr, “A proposal for construction project risk assessment using fuzzy logic”, Construction Management and Economics, vol. 18, no. 4, pp. 491-500, 2000, doi: 10.1080/01446190050024905.
• [17] Y. Xenidis and D. Angelides, “The financial risks in build-operate-transfer projects”, Construction Management and Economics, vol. 23, no. 4, pp. 431-441, 2005, doi: 10.1080/01446190500041552.
• [18] C. Chapman, “Key points of contention in framing assumptions for risk and uncertainty management”, International Journal of Project Management, vol. 24, no. 4, pp. 303-313, 2006, doi: 10.1016/j.ijproman.2006.01.006.
• [19] E.K. Zavadskas, Z. Turskis, and J. Tamošaitienė, “Risk assessment of construction projects”, Journal of Civil Engineering and Management, vol. 16, no. 1, pp. 33-46, 2010, doi: 10.3846/jcem.2010.03.
• [20] J. Tamošaitienė, E.K. Zavadskas, and Z. Turskis, “Multi-criteria Risk Assessment of a Construction Project”, Procedia Computer Science, vol. 17, pp. 129-133, 2013, doi: 10.1016/j.procs.2013.05.018.
• [21] S. Iqbal, R.M. Choudhry, K. Holschemacher, A. Ali, and J. Tamošaitienė, “Risk management in construction projects”, Technological and Economic Development of Economy, vol. 21, no. 1, pp. 65-78, 2015, doi: 10.3846/20294913.2014.994582.
• [22] S.K. Sharma and N. Swain, “Risk Management in Construction Projects”, Asia Pacific Business Review, vol. 7, no. 3, pp. 107-120, 2011, doi: 10.1177/097324701100700310.
• [23] P.A. Mahendra, J.R. Pitroda, and J.J. Bhavsar, “A Study of Risk Management Techniques for Construction Projects in Developing Countries”, International Journal of Current Engineering and Scientific Research (IJCESR), vol. 3, no. 5, pp. 28-35, 2013.
• [24] V. Archana and V.A. Francis, “Project Assessment of Risks in Construction Industry”, International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 6, no. 2, pp. 522-525, 2015.
• [25] A.E. Yadeta, “Critical Risks in Construction Projects in Ethiopia”, International Journal of Civil Engineering, Construction and Estate Management, vol. 8, no. 3, pp. 30-40, 2020.
• [26] N.P. Srinivasan and A. Rangaraj, “Study on Factors Influencing Risk Management in Construction Projects”, Adalya Journal, vol. 9, no. 1301, pp. 408-410, 2020.
• [27] Y.S. Nassar, “Explore and Assess the Risks of the Project Parties Involved in the Construction Projects”, Journal of Global Scientific Research, vol. 6, no .12, pp. 1906-1919, 2021.
• [28] Rajesh and V. Keshav, “Risk Assessment in Building Construction Projects”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 1255, pp. 1-7, 2022, doi: 10.1088/1757-899X/1255/1/012013.
• [29] P. Kostrzewa-Demczuk and M. Rogalska, “Planning of construction projects taking into account the design risk”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 1, pp. 613-626, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.144191.
• [30] N.Q. Toan, N.T. Thuy, D.T. Hai, and P.X. Anh, “Comparing the risk management standpoint between the project participants for the urban road transport projects in Hanoi”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 2, pp. 275-295, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140642.
• [31] N. Ibadov, “Selection of Construction Project Taking into Account Technological and Organizational Risk”, Acta Physica Polonica A, vol. 132, no. 3-II, pp. 974-977, 2017, doi: 10.12693/APhysPolA.132.974.
• [32] N. Ibadov, “Contractor Selection for Construction Project, with the Use of Fuzzy Preference Relation”, Procedia Engineering, vol. 111, pp. 317-323, 2015, doi: 10.1016/j.proeng.2015.07.095.
• [33] N. Ibadov, “The Alternative Net Model with The Fuzzy Decision Node for the Construction Projects Planning”, Archives of Civil Engineering, vol. 64, no. 2, pp. 3-20, 2018, doi: 10.2478/ace-2018-0013.
• [34] N. Ibadov and J. Kulejewski, “Construction projects planning using network model with the fuzzy decision node”, International Journal of Environmental Science and Technology, vol. 16, pp. 4347-4354, 2019, doi: 10.1007/s13762-019-02259-w.
• [35] N. Ibadov, “Construction project planning under fuzzy time constraint”, International Journal of Environmental Science and Technology, vol. 16, pp. 4999-5006, 2019, doi: 10.1007/s13762-018-1695-x.
• [36] P. Jaśkowski, S. Biruk, and M. Krzemiński, “Planning repetitive construction processes to improve robustness of schedules in risk environment”, Archives of Civil Engineering, vol. 66, no. 3, pp. 643-657, 2020, doi: 10.24425/ace.2020.134418.
• [37] P. Jaśkowski, S. Biruk, and M. Krzemiński, “Proactive scheduling of repetitive construction processes to reduce crews idle times and delays”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, no. 4, pp. 287-302, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.138500.
• [38] E. Plebankiewicz, W. Meszek, K. Zima, and D. Wieczorek, “Probabilistic and Fuzzy Approaches for Estimating the Life Cycle Costs of Buildings under Conditions of Exposure to Risk”, Sustainability, vol. 12, no. 1, 2020, doi: 10.3390/su12010226.
• [39] L.A. Zadeh, G.J. Klir, and B. Yuan, Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, and Fuzzy Systems: Selected Papers. World Scientific, 1996.