W artykule rozważany jest problem harmonizacji pracy brygad, realizujących niejednorodne procesy budowlane w warunkach deterministycznych. Opracowano model matematyczny problemu minimalizacji przestojów w pracy brygad, uwzględniając różne warianty działań, których celem jest redukcja czasu realizacji procesów budowlanych i całego przedsięwzięcia. Dzięki zastosowaniu opracowanego modelu możliwe jest zapewnienie ciągłości pracy brygad, a tym samym redukcja strat czasu oraz znacznie lepsza organizacja pracy na budowie.
EN
This paper analyses scheduling work of crews executing non-uniform construction processes in deterministic conditions. A mathematical model to minimizing work gaps was formulated, taking into account different variants of actions aimed at reducing the duration of project execution. The application of the developed model made it possible to increase the continuity of crews' work and reduction of time loss as well as better organization of work on the construction site.
Construction projects consist in providing new built facilities as well as in maintaining the existing building stock. Reliability engineering in construction encompasses all stages of the structure’s life cycle from the earliest concept of the project to decommissioning. The project planning and design stages are aimed at selecting or creating technical and organisational solutions to assure that the built facility meets the sponsor’s and the user’s requirements; these requirements regulate also the construction process. The result of planning the construction process should be a reliable schedule – immune to disruptive effects of random occurrences, so assuring high probability of the actual processes meeting their predefined deadlines. A practical method of scheduling construction projects should enable the planner to generate schedules resistant to random occurrences, making them reliable so that the users can meet deadlines. The paper presents a proactive methodology for generating construction schedules of enhanced reliability. The methodology covers two fundamental stages. The first stage is a construction duration risk assessment based on a multi-attribute evaluation of operating conditions. The second stage is the allocation of time buffers. An original methodology supporting decisions at each stage is put forward, namely a methodology for evaluating process duration risk level, defining significance of operating conditions, estimating dispersion of process durations, and defining criticality of processes in the schedule. The author proposes a set of measures of schedule robustness to serve as surrogate criteria in the schedule instability cost minimization problem and buffer sizing. The proposed way of allowing for risk and uncertainty in creating reliable schedules is argued to be efficient in protecting the project completion date, as well as stage or even process start dates, against disruptions.
PL
Przedsięwzięcia budowlane obejmują swym zakresem procesy związane z wznoszeniem nowych obiektów, jak i utrzymaniem istniejących zasobów. Inżynieria niezawodności w budownictwie obejmuje wszystkie fazy cyklu życia obiektu budowlanego, od przygotowania koncepcyjnego po jego likwidację. Na etapie planowania i projektowania jest dokonywany dobór rozwiązań technicznych i organizacyjnych, które zapewnią spełnienie wymagań stawianych przez inwestora i użytkownika, w tym również w odniesieniu do fazy realizacji obiektu. Rezultatem projektowania przebiegu realizacji przedsięwzięcia powinien być niezawodny harmonogram o wysokim prawdopodobieństwie dotrzymania zaplanowanych terminów i małej wrażliwości na wpływ zjawisk losowych. W artykule zaprezentowano proaktywne podejście metodyczne do projektowania predyktywnych harmonogramów realizacji przedsięwzięć budowlanych, w celu zwiększenia ich niezawodności. Obejmuje ono dwa zasadnicze etapy: ocenę ryzyka czasu realizacji procesów budowlanych w oparciu o wieloatrybutową ocenę warunków realizacyjnych oraz alokację buforów czasu w harmonogramie. Opracowano oryginalną metodykę wspomagającą podejmowanie decyzji na każdym etapie tej procedury, tj. metodykę oceny poziomu ryzyka czasu realizacji procesów, określania istotności warunków realizacyjnych, dyspersji czasu realizacji procesów budowlanych i krytyczności procesów w harmonogramowaniu predyktywnym. Zaproponowano zestaw mierników odporności harmonogramu, stanowiących zastępcze kryteria w problemie minimalizacji kosztu niestabilności i określania wielkości buforów czasu. Proponowane ujęcie uwzględnienia warunków ryzyka w harmonogramach predyktywnych zwiększa ich niezawodność i zapobiega dezaktualizacji terminu końcowego oraz terminów realizacji poszczególnych procesów lub etapów przedsięwzięcia.
Podstawowym zadaniem harmonogramu budowlanego jest ustalenie terminów realizacji poszczególnych procesów w sposób zapewniający osiągnięcie założonych celów przedsięwzięcia. Istnieje wiele metod harmonogramowania przedsięwzięć budowlanych w warunkach deterministycznych, jednak realizacja przedsięwzięć jest podatna na oddziaływanie różnych czynników ryzyka, co może prowadzić do dezaktualizacji wcześniej opracowanych planów, sporządzanych tymi metodami. W artykule jest prezentowana metoda tworzenia harmonogramów budowlanych odpornych na zakłócenia realizacyjne, polegająca na alokacji zapasu czasu ciągów czynności w postaci buforów czasu. Wielkość buforów jest określana na podstawie badań symulacyjnych i z zastosowaniem programowania matematycznego. Stabilność harmonogramu opracowanego w przykładzie z wykorzystaniem proponowanej metody porównano z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu innej znanej metody heurystycznej.
EN
The assumption of static and deterministic conditions is common in the practice of construction project planning. However, at the construction phase, projects are subject to uncertainty. This may lead to serious schedule disruptions and, as a consequence, serious revisions of the schedule baseline. The paper focuses on the problem of constructing robust project schedules with a proactive procedure. Robust project scheduling aims at constructing schedules to cope with multiple disruptions during project execution. The method proposed by the authors, based on simulation technique and mathematical programming, was applied to scheduling a sample project. The results were compared, in terms of schedule stability, to those of the float factor heuristic procedure.
W artykule podjęto problem projektowania struktury systemu wykonawczego przy harmonogramowaniu realizacji przedsięwzięcia budowlanego typu "kompleks operacji". System ten złożony jest z niejednorodnych jednostek operacyjnych generalnego wykonawcy oraz kooperujących jednostek zewnętrznych - podwykonawców. Tworzą oni tymczasową organizację. Jej struktura zmienia się w czasie zgodnie z harmonogramem realizacji przedsięwzięcia. Autor dokonał identyfikacji modelu i formalizacji matematycznej problemu projektowania struktury systemu wykonawczego przedsięwzięcia budowlanego. Proces doboru wykonawców (elementów systemu) opisano jako problem optymalizacji trójkryterialnej harmonogramu. Ocena możliwych wariantów budowy struktury systemu wykonawczego dokonywana jest przy zastosowaniu kryteriów decydujących o efektywności przedsięwzięcia i działalności generalnego wykonawcy (minimalizacja czasu i kosztu realizacji oraz kosztu robót zleconych podwykonawcom). Do rozwiązania analizowanego problemu opracowano metodę wykorzystującą podejście metaheurystyczne. W tym celu zaadaptowano algorytm ewolucyjny (wykorzystujący procesy stochastyczne) do rozwiązywania zagadnień trójkryterialnej optymalizacji harmonogramów w warunkach deterministycznych oraz opracowano heurystyczny algorytm rozdziału ograniczonej i zmiennej w czasie liczby jednostek zasobów i wykonawców. Rozwiązania generowane są z wykorzystaniem funkcji skalaryzującej osiągnięcia celów optymalizacji, bazującej na metryce Czebyszewa. Wybór rozwiązania końcowego może być dokonany poprzez analizę przybliżenia całego zbioru rozwiązań niezdominowanych (na podstawie preferencji globalnych decydenta) lub z wykorzystaniem ineraktywnej metody Steuera.
EN
The paper discusses the problem of designing a construction project's organisation structure at the operating level, where tasks and processes are of "complex of operations" type. Such a system includes heterogeneous operating units (crews, teams) of a general contractor and cooperating external ones - subcontractors, that create a temporary organisation. Its structure changes according to the project schedule as the project advances. The author identified the problem of designing a construction project operating system structure from the point of a general contractor, built the system's model and formalised it mathematically. The contractor selection process (i.e. the selection of the system's elements) is described as the problem of triple-criteria optimisation of the schedule. The assessment of possible variants of the system's structure is made according the criteria crucial for the project's efficiency and the general contractor's objectives (i.e. minimisation of project duration and cost, and keeping subcontracting to minimum - as the general contractor is assumed to be interested in making full use of their own resources). To solve the problem, a method that uses metaheuristic approach has been worked out. An evolutionary algorithm (using stochastic processes) was adapted for solving the triple-criteria schedule optimisation problem in deterministic conditions. The author developed also a heuristic algorithm to allocate limited resources of variable availability. The solutions are generated by means of an achievement scalarising function, which is based on Tchebycheff utility function. The selection of final solution can be done by analysing the approximation of whole set of non-dominated solutions on the basis of total decision maker's preferences, or by means of Steuer's interactive method.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Construction projects involve usually a number of business companies working together, that are bound by contracts and agreements for the project duration. These companies create a temporary organisation, resembling a virtual organisation. Usually, the initiative to create such an organisation and to bid for a contract, is taken by a general contractor. The temporary organisation is of dynamic character and its structure changes in time during project execution. The proposed method facilitates the design of construction project operating system structure and helps to prepare a competitive bid, allowing for the project owner's demands and the general contractor's objectives. The process of contractors selection, i.e. selection of the elements of the operating system, should proceed according to the rule of work harmonisation, and simultaneously with project scheduling. For this reason, the author describes the contractor selection problem as a three-criteria optimisation problem (minimisation of project duration and cost, and cost of subcontracted works). The problem of multicriteria optimisation of project schedules is complex and is considered as NP-hard. There is a demand for methods of confirmed reliability that would allow the planner to solve practical problems in a relatively short time, and that allow for many constraints which are specific for construction. The proposed method uses metaheuristic approach. Therefore, an evolutionary algorithm based on stochastic processes has been adapted to solve problems of three-criteria schedule optimisation in deterministic conditions. A heuristic algorithm for allocation of resources of limited and variable availability has been worked out. Results are generated with the use of a function scalarising optimisation objectives achievements, based on Tchebycheff's metrics. The method allows the planner to find a good approximation of non-dominated Pareto optimal solution set within a short time, which was proved during verification tests. The approach is also flexible in terms of defining constraints to the analysed problems. The selection of final solution can base on analysis of the whole approximation of non-dominated solution set on the basis of decision maker's global preferences, or on the Steuer's interactive method.
PL
Przy realizacji przedsięwzięcia budowlanego współpracuje ze sobą zwykle duża liczba podmiotów gospodarczych połączonych ze sobą, na czas wykonania zadań, stosunkami umownymi. Podmioty te tworzą tymczasową organizację (przyjmującą często formę zbliżoną do organizacji wirtualnej). Zwykle inicjatywę tworzenia takiej organizacji (i decyzję o przystąpieniu do przetargu) podejmuje generalny wykonawca. Organizacja ta ma charakter dynamiczny - jej struktura zmienia się w czasie zgodnie z harmonogramem realizacji przedsięwzięcia. Prezentowana metoda, wspomagająca projektowanie struktury systemu wykonawczego przedsięwzięcia budowlanego, umożliwia opracowanie konkurencyjnej oferty dostosowanej do wymagań inwestora i interesów generalnego wykonawcy. Proces doboru wykonawców (elementów systemu) powinien być realizowany, zgodnie z zasadą harmonizacji pracy, jednocześnie z harmonogramowaniem przedsięwzięcia i z tego względu autor opisuje go jako problem optymalizacji trójkryterialnej harmonogramu (minimalizacja czasu i kosztu realizacji oraz kosztu robót zleconych podwykonawcom). Zagadnienie optymalizacji wielokryterialnej harmonogramów jest złożone i zaliczane do problemów NP-trudnych. Istnieje zapotrzebowanie na metody o potwierdzonej wiarygodności, pozwalające na rozwiązywanie zagadnień praktycznych w stosunkowo krótkim czasie i umożliwiające uwzględnienie wielu ograniczeń charakterystycznych dla budownictwa. Zaproponowana metoda wykorzystuje podejście metaheurystyczne. W tym celu zaadaptowano algorytm ewolucyjny (wykorzystujący procesy stochastyczne) do rozwiązywania zagadnień trójkryterialnej optymalizacji harmonogramów w warunkach deterministycznych oraz opracowano heurystyczny algorytm rozdziału ograniczonej i zmiennej w czasie liczby jednostek zasobów i wykonawców. Rozwiązania są generowane z wykorzystaniem funkcji skalaryzującej osiągnięcia celów optymalizacji, bazującej na metryce Czebyszewa. Prezentowana metoda umożliwia uzyskanie dobrego przybliżenia zbioru rozwiązań niezdominowanych (potencjalnie Pareto optymalnych) w krótkim czasie i charakteryzuje się dużą swobodą formułowania warunków i ograniczeń rozwiązywanych zagadnień. Potwierdzają to wyniki przeprowadzonych badań weryfikacyjnych. Wybór rozwiązania końcowego może być dokonany poprzez analizę przybliżenia całego zbioru rozwiązań niezdominowanych (na podstawie preferencji globalnych decydenta) lub z wykorzystaniem interaktywnej metody Steuera.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.