Planning repetitive construction processes to improve robustness of schedules in risk environment
Artykuł w czasopiśmie
MNiSW
100
Lista 2021
| Status: | |
| Warianty tytułu: |
Metoda harmonogramowania powtarzalnych procesów budowlanych zwiększająca odporność harmonogramów w warunkach ryzyka
|
| Autorzy: | Jaśkowski Piotr, Biruk Sławomir, Krzemiński Michał |
| Dyscypliny: | |
| Aby zobaczyć szczegóły należy się zalogować. | |
| Rok wydania: | 2020 |
| Wersja dokumentu: | Drukowana | Elektroniczna |
| Język: | angielski |
| Numer czasopisma: | 3 |
| Wolumen/Tom: | 66 |
| Strony: | 643 - 657 |
| Web of Science® Times Cited: | 7 |
| Scopus® Cytowania: | 6 |
| Bazy: | Web of Science | Scopus |
| Efekt badań statutowych | NIE |
| Materiał konferencyjny: | NIE |
| Publikacja OA: | TAK |
| Licencja: | |
| Sposób udostępnienia: | Witryna wydawcy |
| Wersja tekstu: | Ostateczna wersja opublikowana |
| Czas opublikowania: | W momencie opublikowania |
| Data opublikowania w OA: | 25 sierpnia 2020 |
| Abstrakty: | angielski | polski |
| Most scheduling methods used in the construction industry to plan repetitive projects assume that process durations are deterministic. This assumption is acceptable if actions are taken to reduce the impact of random phenomena or if the impact is low. However, construction projects at large are notorious for their susceptibility to the naturally volatile conditions of their implementation. It is unwise to ignore this fact while preparing construction schedules. Repetitive scheduling methods developed so far do respond to many constructionspecific needs, e.g. of smooth resource flow (continuity of work of construction crews) and the continuity of works. The main focus of schedule optimization is minimizing the total time to complete. This means reducing idle time, but idle time may serve as a buffer in case of disruptions. Disruptions just happen and make optimized schedules expire. As process durations are random, the project may be delayed and the crews’ workflow may be severely affected to the detriment of the project budget and profits. For this reason, the authors put forward a novel approach to scheduling repetitive processes. It aims to reduce the probability of missing the deadline and, at the same time, to reduce resource idle time. Discrete simulation is applied to evaluate feasible solutions (sequence of units) in terms of schedule robustness. | |
| Terminowa i sprawna realizacja przedsięwzięć budowlanych oraz redukcja czasu ich wykonania wpływają na efektywność ekonomiczną inwestycji i działalności gospodarczej wielu podmiotów zaangażowanych w proces inwestycyjny. Cechą specyficzną produkcji budowlanej jest znaczna podatność na oddziaływanie zmiennych warunków realizacji, dlatego też przy harmonogramowaniu nie powinno się pomijać wpływu oddziaływania czynników ryzyka. Wiele przedsięwzięć budowlanych składa się z powtarzalnych procesów, są to m.in. budowy osiedli domów mieszkalnych, budowy obiektów wysokich i wielosekcyjnych, dróg, tuneli, instalacji itd. W celu redukcji czasu ich wykonania obiekty te dzieli się na działki robocze, na których powtarzane jest wykonywanie procesów przez brygady robocze o odpowiednich kwalifikacjach. W przypadku, gdy działki różnią się wielkością i nie występuje zależność wprost proporcjonalna pomiędzy ich wielkością i pracochłonnością robót (jednakowa dla każdego ich asortymentu), na czas realizacji przedsięwzięcia oraz na inne parametry wpływa kolejność zajmowania działek przez brygady. W artykule została przedstawiona metoda wyboru optymalnego harmonogramu robót powtarzalnych realizowanych na działkach niejednorodnych w warunkach ryzyka i optymalnej permutacji działek roboczych. Analizowany problem opisano za pomocą modelu programowania stochastycznego z funkcją celu minimalizującą łączne straty finansowe spowodowane niedotrzymaniem terminu dyrektywnego przedsięwzięcia, wydłużeniem okresu zatrudnienia brygad i czasu realizacji poszczególnych obiektów, na skutek przestojów spowodowanych zjawiskami losowymi. Ze względu na probabilistyczny charakter parametrów rozpatrywanego problemu do jego rozwiązania zaproponowano procedurę bazującą na zastosowaniu metody symulacji komputerowej oraz algorytmów metaheurystycznych lub – w przypadku problemów o małej złożoności z niewielką liczbą działek roboczych – metody przeglądu zupełnego zbioru rozwiązań dopuszczalnych. Krok pierwszy proponowanej procedury polega na znalezieniu w warunkach deterministycznych dopuszczalnych uszeregowań działek roboczych, którym odpowiadają harmonogramy z terminem realizacji przedsięwzięcia krótszym od założonego terminu dyrektywnego. W kroku drugim założono, że czasy realizacji procesów są zmiennymi losowymi o znanych rozkładach prawdopodobieństwa. Rozwiązania dopuszczalne są analizowane metodą symulacji komputerowej w celu ustalenia wartości oczekiwanej opóźnienia terminu zakończenia przedsięwzięcia w stosunku do terminu dyrektywnego, wartości oczekiwanej łącznego wydłużenia okresów zatrudnienia brygad oraz wartości oczekiwanej łącznego wydłużenia czasu realizacji poszczególnych obiektów w stosunku do okresów wynikających z harmonogramów opracowanych w warunkach deterministycznych. W kroku trzecim wybór rozwiązania optymalnego jest sformułowany jako zadanie optymalizacji wielokryterialnej z trzema funkcjami celu. Proponowaną procedurę zastosowano do wyboru harmonogramu optymalnego dla przykładowego przedsięwzięcia obejmującego realizację czterech budynków, każdy z nich stanowi odrębną działkę roboczą. Proces budowy podzielono na 7 procesów i do ich realizacji zorganizowano 7 odrębnych brygad branżowych. Przyjęto, że procesy są rozpoczynane w terminach najwcześniejszych z możliwych (bezpośrednio po zakończeniu procesu poprzedzającego na tej działce oraz wykonaniu przez brygadę robót na działce poprzedzającej). Modele symulacyjne harmonogramów dopuszczalnych były opracowane w języku symulacyjnym ogólnego przeznaczenia GPSS (General-Purpose Simulation System) w wersji opracowanej przez Minuteman Software – GPSS World. Przeprowadzone badania wykazały, że teoretycznie lepszym rozwiązaniem z punktu widzenia odporności terminu dyrektywnego zakończenia przedsięwzięcia może okazać się permutacja obiektów (działek roboczych), której odpowiada harmonogram zaprojektowany dla warunków deterministycznych z większym niż minimalnym czasem realizacji przedsięwzięcia. Wpływ na prawdopodobieństwo dotrzymania terminu dyrektywnego zakończenia przedsięwzięcia oraz wartość oczekiwaną opóźnienia jego zakończenia ma wielkość buforu projektu, czyli różnica terminów dyrektywnego i planowanego zakończenia. Źródłem tego zjawiska są większe zapasy czasu procesów w harmonogramach dopuszczalnych, które antycypują zakłócenia losowe, przy czym ich wielkość jest zależna od kolejności realizacji obiektów (działek roboczych) . Na podstawie analizy uzyskiwanych wyników można stwierdzić, że dążenie do skrócenia czasu realizacji przedsięwzięcia może prowadzić jednak do niewspółmiernie dużych, w porównaniu do przeciętnych wielkości opóźnień, przerw w zatrudnieniu brygad i w realizacji obiektów oraz w efekcie do znacznej destabilizacji harmonogramu. Proponowana ujęcie może być stosowane do analizy przedsięwzięć budowlanych harmonogramowanych różnymi wariantami metody sprzężeń czasowych, nie tylko z uwzględnieniem sprzężeń pomiędzy frontami robót i środkami realizacji. Kierunkiem dalszych badań autorów będzie zatem rozwijanie proponowanej metody, w celu poprawy nie tylko odporności terminu zakończenia przedsięwzięcia na zakłócenia, ale również terminów zatrudnienia brygad i realizacji poszczególnych obiektów. |
