34_TransComp_2013_TTS.pdf

(310 KB) Pobierz
KRZEMIŃSKI Michał, KOZŁOWSKI Piotr
ORGANIZACJA ROBÓT
WYKOŃCZENIOWYCH W GALERII
HANDLOWEJ
Streszczenie
W artykule zaprezentowano moŜliwość wykorzystania programu komputerowego KASS v.1.0 dla
potrzeb szeregowania zadań w robotach wykończeniowych obiektu galerii handlowej. Zadanie
szeregowania zadań ma na celu ustalenie optymalnej kolejności przechodzenia brygad pomiędzy
poszczególnymi działkami roboczymi. Program KASS pozwala na wykonanie optymalizacji w oparciu
o przegląd zupełny rozpatrywanych wariantów.
WSTĘP
Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji optymalizacji harmonogramu prac
wykończeniowych w obiekcie galerii handlowej, jest to jeden z elementów mogących znaleźć
swoje zastosowanie w metodzie BIM [2]. ZałoŜono,
Ŝe
na kaŜdej działce roboczej tj.
pawilonie handlowym, w jednym czasie moŜe pracować tylko jedna brygada. Kolejność prac
poszczególnych brygad na działce roboczej jest z góry określona, co jest spowodowane
potrzebą zachowania ciągłości technologicznej.
PoniewaŜ czas trwania poszczególnych robót na kaŜdej działce roboczej jest inny, przy
złej organizacji robót okres trwania wszystkich prac będzie wydłuŜony o czas przestojów
brygad, które nie mogą wykonywać swoich zadań czekając na moŜliwość uwolnienia frontu
robót. Mając na celu obniŜenie wszystkich kosztów podjęto próbę organizacji procesu
przebiegu prac wykończeniowych w wyniku której łączny czas trwania wszystkich robót wraz
z przestojami brygad będzie najkrótszy[15]. Do wykonania organizacji robót
wykończeniowych galerii handlowej zastosowano model przeglądu zupełnego szeregowania
zadań.
1. CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU
Obiekt na którym organizowane są prace wykończeniowe ma przeznaczenie usługowe.
Usytuowany jest w duŜej aglomeracji miejskiej. Jest to galeria handlowa o powierzchni
zabudowy 12245,6 m2. Budynek posiada dwie kondygnacje naziemne o wysokości 3,5 m,
oraz dwie kondygnacje podziemne o wysokości 3 m. W kondygnacjach podziemnych
usytuowany jest parking, zaś w kondygnacjach naziemnych znajdują się wydzielone pawilony
handlowe, pomieszczenia socjalne, toalety, pomieszczenia techniczne oraz korytarze.
Całkowita wysokość budynku wynosi 9 m.
Prace wykończeniowe wykonywane są na dwóch kondygnacjach naziemnych w
pawilonach handlowych o łącznej powierzchni uŜytkowej 11421,2 m2. Wysokość
ścian
pawilonów handlowych wynosi 3 m. W kaŜdym pawilonie naleŜy wykonać następujące prace
TTS
1125
wykończeniowe: wymurowanie
ścianek
działowych, ułoŜenie posadzki, montaŜ witryn
sklepowych, montaŜ drzwi w
ściankach
działowych oraz malowanie.
2. WPROWADZENIE DO ZAGADNIENIA SZEREGOWANIA ZADAŃ
Szeregowanie zadań ma na celu określenie kolejności wykonywania rozwaŜanych
procesów budowlanych. W zaleŜności od ich rodzajów w odmienny sposób podchodzi się do
rozwiązywania problemu szeregowania zadań.
Procesy jednorodne charakteryzują się wykonywaniem prac o takiej samej technologii na
określonej liczbie działek, przy załoŜeniu,
Ŝe
powierzchnia wszystkich działek jest
jednakowa. Przykładem takich procesów będzie malowanie powtarzalnego pomieszczenia na
wszystkich kondygnacjach tego samego budynku. Czas trwania kaŜdego procesu powinien
być identyczny.
Procesy jednego typu charakteryzują się wykonywaniem prac o takiej samej technologii
ale na działkach o róŜnej powierzchni. Jednostkowy czas trwania kaŜdego procesu powinien
być jednakowy, niemniej jednak łączny czas trwania procesu na kaŜdej z działek będzie inny.
Procesy niejednorodne charakteryzują się niezmienną technologią wykonywania robót,
jednakŜe pomiędzy wielkością działki a pracochłonnością nie występuje
Ŝadna
stała zaleŜność
[6].
RozróŜnia się przepływowe oraz gniazdowe systemy szeregowania zadań. W obu
modelach w tym samym czasie na danej działce moŜe pracować tylko jedna brygada.
W przepływowych modelach praca poszczególnych brygad roboczych na kaŜdej działce
powinna zostać wykonana według określonej z góry kolejności.
W przypadku budownictwa moŜna to tłumaczyć kolejnością technologii wykonania robót
(plac budowy). Model ten zakłada równieŜ,
Ŝe
kaŜda brygada wykonuje na jednej działce
pracę tylko raz.
Z kolei w modelach gniazdowych kolejność prac moŜe być dowolna. Ta sama brygada
moŜe pracować na jednej działce więcej niŜ jeden raz. Model gniazdowy moŜe mieć
zastosowanie do szeregowania zadań w wytwórni materiałów budowlanych [1].
Zadania moŜna szeregować w róŜny sposób w zaleŜności od tego jaki jest poŜądany efekt.
Jako przykładowe kryteria optymalizacyjne moŜna wymienić: najkrótszy czas realizacji,
ciągłość pracy brygad, nieprzekraczalność terminów oraz koszt przenoszenia frontu robót.
Najkrótszy czas realizacji zadania (minimalna długość uszeregowania zbioru zadań),
zakłada szeregowanie robót w taki sposób, aby projekt został zakończony jak najwcześniej.
W ten sposób zmniejsza się ryzyko niedotrzymania terminu zakończenia prac, a w
konsekwencji kar umownych.
Kryterium ciągłości pracy brygad optymalizuje zadania dąŜąc do zminimalizowania czasu
przestojów wszystkich brygad, zmniejszając w ten sposób koszty związane z utrzymaniem
pracowników [8,9,10].
Z kolei kryterium nieprzekraczalności terminów zakłada,
Ŝe
poszczególne etapy robót,
mające wyszczególnione i nieprzekraczalne terminy zakończenia, zostały dotrzymane.
Ostatnie z wymienionych kryteriów, koszt przenoszenia frontu robót szereguje zadania w
taki sposób aby przenoszenie brygad pomiędzy działkami nie powodowało dodatkowych
utrudnień. Utrzymanie kolejności przestrzennej pozwala na częściowe oddawanie
poszczególnych działek tworzących większe obszary np. piętra budynków. Daje to moŜliwość
częściowej realizacji zysku, za wykonaną pracę [8,9,10].
W celu uzyskania wyŜej opisanych efektów moŜna skorzystać z róŜnych algorytmów. Są
to sposoby postępowania, które zapewniają otrzymanie wyników załoŜonych przez ich twórcę
W zaleŜności od skomplikowania zadania i oczekiwanych efektów naleŜy zastosować
odpowiedni algorytm. Jednym z najprostszych jest algorytm Johnsona, który ma zastosowanie
dla dwóch brygad wykonujących kolejno pracę na tych samych działkach. Przy zastosowaniu
1126 TTS
tego algorytmu otrzymuje się najkrótszy czas trwania robót, ciągłość pracy pierwszej brygady
oraz minimalną ilość czasu przestojów drugiej brygady [6].
MoŜe istnieć kilka rozwiązań spełniających dane kryterium, dlatego spośród zbioru
wszystkich rozwiązań warto wybrać takie rozwiązanie, które będzie spełniało drugie,
dodatkowo załoŜone kryterium. W ten sposób wybiera się najodpowiedniejszy sposób
optymalizacji zadań. Przykładem takiego postępowania moŜe być algorytm Johnsona z
metodą kosztową[12]. W metodzie tej spośród wszystkich rozwiązań algorytmu wybiera się
to, które ma najniŜszy koszt przenoszenia brygad między działkami.
Przy większej ilości brygad naleŜy skorzystać z bardziej rozbudowanych algorytmów. Im
są one bardziej skomplikowane tym trudniejsze staje się ich zastosowanie. Przykładami
algorytmów stosowanych dla większej ilości brygad są: algorytm CDS (będący uogólnieniem
algorytmu Johnsona), algorytm NEH [4], algorytm Łomnickiego oraz algorytm Browna-
Łomnickiego.
Przy bardzo duŜej liczbie brygad moŜna zastosować algorytmy symulacyjne. Dają one
rozwiązanie przybliŜone do rozwiązania optymalnego. Wynik uzyskiwany jest poprzez
losowanie kolejności realizacji działek na podstawie generatora liczb losowych. Dla kaŜdego
wariantu obliczany jest łączny czas trwania robót i na końcu wybierany jest najbardziej
odpowiedni wariant. By wynik był miarodajny naleŜy wykonać odpowiednio duŜą liczbę prób
[16]. Przy zastosowaniu algorytmów symulacyjnych wykorzystuje się obliczeniowe programy
komputerowe.
Innym podejściem rozwiązywania problemu szeregowania zadań, zastosowanym w
niniejszym artykule jest przegląd zupełny. Rozwiązanie to polega na zrealizowaniu
wszystkich kombinacji uszeregowania zadań i wyboru rozwiązania najbardziej korzystnego.
Metoda ta wymaga bardzo duŜej ilości obliczeń i przy jej zastosowaniu, podobnie jak w
przypadku algorytmów symulacyjnych niezbędne jest uŜycie programów komputerowych
[11]. W pracy zastosowano program KASS v 1.0.
3. OPIS PROGRAMU KASS V. 1.0
KASS v 1.0(Krzeminski Algorith Scheduling System v. 1.0) jest to program słuŜący do
szeregowania zadań, który wykorzystuje model przeglądu zupełnego. Program umoŜliwia
rozwiązywanie problemu szeregowania zadań na maksymalnie czternastu działkach
roboczych przy załoŜeniu,
Ŝe
na kaŜdej z tych działek będzie pracować maksymalnie dziesięć
brygad, wykonujących poszczególne etapy robót. Program zakłada
Ŝe
kolejność
wykonywania prac przez kaŜdą ekipę na wszystkich działkach będzie taka sama. W
programie moŜliwe jest zastosowanie trzech kryteriów szeregowania zadań: minimalny czas
realizacji, minimalny czas przestoju brygad oraz jako warunek dodatkowy minimalny koszt
przejścia brygad między działkami. Ponadto w programie moŜliwe jest zastosowanie nie
wybranego kryterium jako kryterium dodatkowe. Oznacza to,
Ŝe
spośród wygenerowanego
zbioru rozwiązań wybierane jest to, które spełnia równieŜ drugie kryterium [8,9,10]. Dane do
programu wprowadza się w formie tabelarycznej. UŜytkownik wpisuje do odpowiedniej
kolumny odpowiadającej za daną działkę i odpowiedniego wiersza odpowiadającego za daną
brygadę czas jaki kaŜda brygada będzie wykonywać pracę na kaŜdej działce. Czas podawany
jest w liczbach całkowitych i w zaleŜności od uŜytkownika moŜe oznaczać pełne godziny lub
dni. Przy uruchomieniu programu uŜytkownik określa ile działek i ile brygad będzie branych
do obliczeń. UŜytkownik określa teŜ ile kryteriów i w jakiej hierarchii będzie brane pod
uwagę. W przypadku uwzględniania kryterium kosztu przejść między działkami naleŜy
dodatkowo określić wartości kosztu przejścia między poszczególnymi działkami. Macierz
kosztu moŜe, ale nie musi być symetryczna. Oznacza to,
Ŝe
przejście pomiędzy tymi samymi
działkami w odwrotnym kierunku moŜe powodować róŜny koszt.
TTS 1127
4. OBLICZENIA OPTYMALIZACYJNE W PROGRAMIE KASS V.1.0
4.1. Podział obiektu na fronty robocze
W celu dokonania obliczeń optymalizacyjnych przy uŜyciu programu KASS v 1.0 naleŜy
określić prace niezbędne do wykonania na kaŜdej z działek, jak równieŜ przyjąć odpowiednią
liczbę brygad i uwzględnić czy na kaŜdej z działek będą niezbędne do wykonania te same
prace wykończeniowe. Niezbędne jest takŜe określenie pracochłonności poszczególnych
czynności na kaŜdej z działek. PoniŜej opisano sposób, w jaki przygotowano wszystkie
niezbędne dane.
Dokonano podziału kaŜdego piętra centrum handlowego na pięć frontów. Przyjęto,
Ŝe
na
kaŜdym z frontów będzie pracować jeden zespół brygad. Jako zespół przyjęto pięć brygad,
czyli tyle ile rodzajów poszczególnych robót wykończeniowych naleŜy wykonać na kaŜdej z
działek. Podział na działki robocze przedstawiają rys. 1. Na parterze front roboczy składa się
z jedenastu działek roboczych. Na pierwszym piętrze wydzielono dwa fronty złoŜone z
dziesięciu działek oraz trzy fronty złoŜone z dziewięciu działek roboczych.
Rys. 1.
Podział I-ego piętra galerii handlowej na działki robocze
Źródło:
praca magisterska Rafała Kozłowskiego, WIL, PW [13]
4.2. Określenie pracochłonności poszczególnych robót na poszczególnych
działkach roboczych
Aby określić pracochłonność poszczególnych robót na poszczególnych działkach naleŜało
dokonać obmiaru kaŜdej z działek. Wyliczono ile metrów bieŜących
ścian
działowych naleŜy
wymurować, obliczono ile metrów kwadratowych posadzki powinno się ułoŜyć, obliczono ile
metrów kwadratowych witryn trzeba zrealizować, obliczono ile sztuk drzwi wraz z
ościeŜnicami naleŜy wykonać oraz obliczono ile metrów kwadratowych
ścian
trzeba
pomalować. Mając te wszystkie dane na podstawie Katalogów Nakładów Roboczych
obliczono ile roboczogodzin potrzeba na wykonanie tych wszystkich prac.
Mając obliczone pracochłonności poszczególnych robót dobrano odpowiednią ilość
pracowników dla kaŜdej brygady. Liczbę pracowników poszczególnych brygad przedstawia
tabela 1.
1128 TTS
Tab. 4.
Liczba pracowników poszczególnych brygad
Brygada 1
(montaŜ
ścianek
działowych)
3 osoby
Brygada 2
(układanie
posadzki)
4 osoby
Brygada 3
(montaŜ witryn)
4 osoby
Brygada 4
(montaŜ drzwi i
ościeŜnic)
2 osoby
Brygada 5
(malowanie)
5 osób
Źródło:
praca magisterska Rafała Kozłowskiego, WIL, PW [13]
4.3. Wyznaczenie kosztów przenoszenia brygad
Jako koszty przenoszenia brygad wzięto pod uwagę odległość między poszczególnymi
działkami i uciąŜliwość związaną z przenoszeniem sprzętu między nimi. Ustalono,
Ŝe
przechodzenie poszczególnych brygad pomiędzy najbardziej oddalonymi od siebie działkami
będzie generowało koszt równy 2. Przejście między działkami oddalonymi od siebie w
znaczący sposób, ale zdecydowanie mniejszy niŜ w pierwszym przypadku będzie generowało
koszt równy 1. Dla kaŜdego frontu macierz kosztów ustalano indywidualnie.
4.4. Wprowadzone dane i otrzymane wyniki
Pracę z programem rozpoczęto poprzez określenie liczby brygad i liczby działek dla
kaŜdego frontu. Oznaczono,
Ŝe
podstawowym kryterium optymalizacji jest minimalny czas
wykonania zadań. Zaznaczono,
Ŝe
kryterium ciągłości pracy brygad jest kryterium
drugorzędnym oraz to,
Ŝe
trzecim kryterium szeregowania zadań będzie macierz kosztów
przejścia brygad między działkami[5]. Czynność tę wykonano dla kaŜdego wydzielonego
frontu robót. Przykładowy ekran konfiguracji przedstawiono na rys. 2
Rys. 2.
Ekran konfiguracji programu KASS v.1.0
Źródło:
program KASS v.1.0 [17]
Dla frontu nr 9 (działki nr: 71, 72, 73 , 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80) wprowadzono
następujące czasy pracy brygad na działkach przedstawione na rys. 3.
Rys. 3.
Wprowadzenie czasów pracy brygad na froncie nr 9
Źródło:
program KASS v.1.0 [17]
Następnie dla frontu nr 9 (działki nr: 71, 72, 73 , 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80) wprowadzono
poniŜszą macierz kosztów zaprezentowaną na rys. 4. Macierz wprowadzono zgodnie z
TTS 1129

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin