Управление реализацией строительного проекта с использованием имитационного моделирования

Актуальность темы

исследования. Инвестиционные строительные проекты, как правило, связаны с более высокими рисками, по сравнению с проектами других отраслей экономики. Эта закономерность определяется, в первую очередь, такими особенностями строительного производства как длительность инвестиционного цикла, масштабность и единичный характер проектов. Протяженность строительного производства во времени повышает степень неопределенности и затрудняет прогноз стоимости и сроков строительства. Отклонение конечной стоимости строительства или превышение плановых сроков снижают рентабельность проектов или переводят проекты в разряд убыточных. В настоящее время повышение инвестиционной привлекательности строительства за счет уменьшения сроков является одной из важнейших задач управления строительными проектами.

Одним из путей повышения эффективности управления сроками и стоимостью строительства в мировой практике является внедрение подхода «управление проектами» (project management). Отличительными чертами данного подхода являются: концентрация ответственности за выполнением проекта в одном органепараллельное проектирование и строительствоиспользование математических методов и информационных технологий для анализа вариантов реализации и оптимизации сроков и стоимости проектов.

В настоящее время в России практически не применяется данный подход и слабо развита услуга «управление строительными проектами». Тем не менее, в последние годы начался процесс зарождения инжиниринговых фирм на отечественном строительном рынке, а также специализация генподрядных компаний на управлении строительными проектами. В этих условиях актуальной является разработка инструментария для анализа и оценки результатов различных вариантов реализации строительных проектов с использованием разнообразных подходов к управлению строительством. А также интерес представляет анализ эффективности подхода «управление проектом» и оценка предельных затрат на привлечение специализированного управляющего с помощью методов экономико-математического моделирования.

Цель исследования — разработка и реализация методического подхода и инструментария формализованного представления процедуры реализации строительного проекта в рамках имитационной модели и ее применение к управлению строительными проектами.

Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать современные тенденции развития систем управления строительными проектами в России и за рубежом.

2. Изучить теоретические и методологические аспекты современных направлений в экономико-математическом моделировании управления и реализации строительных проектов.

3. Разработать имитационную модель поддержки принятия эффективных решений в управлении строительными проектами, учитывающую влияние случайных факторов и позволяющую корректировать управленческие решения.

4. Предложить метод описания временной структуры и внутренних функциональных взаимосвязей участников проекта на основе универсального сетевого графа.

5. Провести классификацию случайных факторов, влияющих на реализацию строительного проекта и их формализацию в рамках имитационной модели.

6. Построить базу данных параметров имитационной модели на основе реально осуществленных строительных проектов, нормативной, статистической информации и экспертных оценок для информационного сопровождения разработанного модельного комплекса.

7. Провести экспериментальную проверку предложенной имитационной модели и программного комплекса на примере реальных проектов в жилищном строительстве и провести анализ результатов моделирования для оценки эффективности различных подходов к управлению строительными проектами.

Предмет исследования. Способы моделирования процессов и механизмов взаимодействия участников процесса строительства в условиях неопределенности влияния случайных факторов и процедур корректировки управленческих решений при реализации строительного проекта.

Объект исследования. Объектом исследования являются строительные компании, реализующие проекты в жилищном строительстве.

Теоретическо-методологической основой исследования являются концептуальные подходы к управлению проектами, нашедшими отражение в современной экономической литературе, а также экономико-математический аппарат, включающий имитационные и сетевые модели. В своих исследованиях автор опирается на труды отечественных и зарубежных ученых в области управления строительством. Анализ опыта управления строительством в России и за рубежом изложен в работах Васильева В. М., Казанского Ю. Н., Ковальского М. И., Кондратьева В. Б., Лисичкина В. А, Немчина А. М., Никешина С. Н, Панибратова Ю. П., Резника С. Д., Рекитара Я. А., Сидоровой Н. А., Хитрова В. А. Использование математического аппарата и инструментария в области управления строительством представлено в трудах следующих авторов: Куликов Ю. А., Шепелев И. Г., AbouRizk S. М., Adeli Н., Cheng Е. W. L., Chua D. К. Н., Drew D., Hegazy Т., Jaselskis Е. J., Karim А., Kog Y. С., LiH., LiM., LohP. К., Love P., ParkM., Pena-MoraF., Que В. C., Shen L., Tah J. H. M., Wales R. J., Wassef N., Zhang Z.

В основе методологического подхода лежит общенаучная концепция проектного управления.

Информационная база. В работе использовались официальные статистические материалы Госкомстата РФ (ныне Федеральная служба государственной статистики РФ) и Новосибирского областного комитета статистики (ныне территориальный орган ФСГС по Новосибирской области) — рабочие чертежи, сметы, календарные графики строительства жилых домов, выполненные проектными и строительными организациями г. Новосибирскаэкспертные оценки специалистов в области технологии строительного производства.

Научная новизна работы заключается в разработке методов инструментального анализа осуществления строительных проектов с позиций проектного подхода, в том числе:

1. Впервые в данной методологической постановке разработана и реализована имитационная модель осуществления строительного проекта, включающая концепцию инструментального анализа влияния внешних экономических, технологических и климатических факторов, а также управленческого воздействия.

2. Разработан и обобщен способ описания многовариантного проекта с использованием сетевого графа.

3. Предложена методика формирования базы данных для информационного сопровождения имитационного модельного комплекса на основе информации об осуществленных строительных проектах и общедоступной нормативной и статистической информации.

4. На основе результатов имитационного моделирования предложен метод сравнения эффективности различных подходов к управлению строительными проектами и оценки предельно допустимых затрат на управление.

Положения, выносимые на защиту:

1. Повышение эффективности управления строительным проектом и его инвестиционной привлекательности связано с сокращением сроков и стоимости проекта, развитием различных организационных форм его осуществления, учетом неопределенности, рисков и факторов, оказывающих на него влияние.

2. Разработана методика инструментального анализа влияния случайных факторов, а также управленческих воздействий на экономические результаты осуществления строительных проектов, в основе которой лежит имитационная модель строительного процессаобобщены и дополнены принципы концептуального описания базы данных для информационной поддержки разработанного модельного инструментария.

3. Предложенные подходы к формальному описанию взаимодействия основных участников проекта позволяет осуществлять его в режиме параллельного проектирования, сформировать модель интеграции всех его участников, имитировать основные технические, технологические и экономические параметры проекта с целью поиска наилучших управленческих решений.

Апробация результатов исследования. Основной методологический подход решения поставленных задач был представлен на III Международном конгрессе «Ресурсои энергосбережение в реконструкции и новом строительстве» (Новосибирск, 2000 г.). Основные результаты работы были представлены на Всероссийской конференции «Научно-технические проблемы строительства» 8 апреля 2003 г. и на Третьей Всероссийской конференции научно-преподавательского состава технических вузов «Рынок: проблемы переходной экономики» в НГАСУ 20−21 мая 2003 г. Результаты работы были представлены в выступлении на совместном методологическом семинаре отдела анализа и прогнозирования развития отраслевых систем и лаборатории моделирования и анализа экономических процессов ИЭОПП СО РАН 8 августа 2003 г, а также на совместном заседании научных советов отдела территориальных систем и лаборатории моделирования и анализа экономических процессов ИЭОПП СО РАН 24 декабря 2004 г.

Практическая значимость. Предложенная в работе имитационная модель может использоваться на практике для анализа различных вариантов реализации проектов, оценки рисков и возможностей их устранения или нейтрализации. Методика оценки результатов реализации проекта может быть использована для выбора схемы управления проектом.

Предложенные методические разработки могут быть использованы при анализе и обосновании проектов и выборе системы управления в гражданском и промышленном строительстве, а также при подготовке спецкурсов в вузах для обучения специалистов.

Публикации. Результаты исследования представлены в 11 публикациях общим объемом 5 п.л., личный вклад — 4,5 п.л.

Струюура работы: работа состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованной литературы и 3-х приложений.

Первая глава работы посвящена анализу объекта исследования — особенностям и проблемам реализации инвестиционных строительных проектов на примере России и Новосибирской области. Анализ проводится с позиций проектного подхода. Рассматриваются современные тенденции в управлении строительными проектами за рубежом и в России: применение и характерные черты концепции «управления проектом» в строительстве, развитие контрактных отношении и организационных форм соответствующих проектному подходу в управлении. Изучаются перспективы развития проектного управления в строительстве в России.

Во второй главе проводится обзор математических моделей и методов, применяемых в управлении строительством, строится имитационная модель реализации строительного проекта, моделируется воздействие случайных факторов и управления, формируется база данных для информационного сопровождения предлагаемого модельного комплекса.

В третьей главе приведены результаты моделирования для двух независимых проектов. Для каждого проекта многократно случайным образом определяются плановые варианты реализации, далее для каждого из них проводится симуляция воздействия случайных факторов и моделирование ответного управленческого воздействия на каждом шаге. Проводится анализ и содержательная интерпретация полученных результатов. Оцениваются предельно допустимые затраты на проектное управление.

В приложениях содержится обзор классических математических методов использованных для формирования имитационной модели, фрагменты сетевого графа анализируемых проектов, а также база данных для информационного сопровождения имитационного модельного комплекса.

При формировании базы данных использовались программы «WinCMeTa 2000», «СтройКонсультант 3.1». Для построения базы данных и проведения расчетов использовались программа «Excel», пакет «Mathcad 200 li Professional», объектно-ориентированная среда программирования С++.

Заключение

.

1. Проведенный анализ современных тенденций развития системы управления строительными проектами в России и за рубежом показал, что в настоящее время концепция «управление проектом» не получила широкого распространения в России, однако в некоторых регионах уже наметились тенденции создания рынка инженерно-консалтинговых услуг. За рубежом строительные компании активно используют «профессиональное» управление проектами, в особенности для эффективного управления сроками и стоимостью реализации крупных, уникальных и сложных проектов.

2. Проанализированы теоретические и методологические основы моделирования процессов реализации строительных проектов, важнейшие особенности и характеристики которых обобщены в виде аналитического обзора и таблицы, намечены пути синтеза полезных свойств моделей различного типа.

3. Разработана имитационная модель реализации строительного проекта, с возможностями пошагового моделирования воздействия ряда случайных факторов, а также осуществления корректирующего управления. Модель позволяет осуществлять анализ реализации строительного проекта, с учетом рисков и облегчает выбор рационального управленческого решения.

4. Предложен метод описания структуры проекта с учетом многовариантности осуществления его отдельных работ, посредством введения индексов для различных вариантов выполнения и внутренних взаимосвязей между работами, дополняющими классический сетевой граф.

5. Формализованы механизмы влияния случайных факторов на эффективность строительного проекта. Моделирование воздействия данных факторов осуществлялось методом Монте-Карло на основе статистических выборочных распределений.

6. Построена база данных для информационного сопровождения имитационного модельного комплекса, включающая количественные стоимостные и временные оценки выполнения отдельных работ различными способами, статистическую информацию и экспертные оценки для моделирования воздействия случайных факторов.

7. Проведена апробация предложенной имитационной модели и программного комплекса на примере реальных проектов в жилищном строительстве и проведен анализ результатов моделирования для оценки эффективности различных подходов к управлению строительными проектами. На основании полученных результатов установлено, что случайные факторы оказывают большее влияние на крупные проекты, и управленческое воздействие, соответственно, более эффективно для данных проектов. Осуществлена оценка предельно допустимых затрат на «профессиональное» управление, как разница между приведенным чистым доходом проекта с управленческим подходом и приведенным чистым доходом с традиционным подходом.