ZASTOSOWANIE PRZEGLĄDU ZUPEŁNEGO SZEREGOWANIA ZADAŃ DO ORGANIZACJI PRAC WYKOŃCZENIOWYCH

Transkrypt

1 THEORETICAL FOUNDATIONS OF CIVIL ENGINEERING Polish-Ukrainian Transactions. Ed. by W. Szcześniak Vol. 22, pp , Warsaw 2014 ZASTOSOWANIE PRZEGLĄDU ZUPEŁNEGO SZEREGOWANIA ZADAŃ DO ORGANIZACJI PRAC WYKOŃCZENIOWYCH Michał KRZEMIŃSKI, Ewelina KRASNODĘBSKA Instytut Inżynierii Budowlanej, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska 1. Wstęp W związku z rosnącym znaczeniem optymalizacji w budownictwie należy zwrócić również uwagę na opracowanie metody optymalizacji prac wykończeniowych. Przy znacznej liczbie działek roboczych i zatrudnieniu kilku brygad pracowniczych należy rozplanować pracę z rozmysłem, ustalając kolejność pomieszczeń, w których wykonywane będą prace. Istnieje kilka kryteriów szeregowania zadań służących do harmonogramowania w budownictwie. Najczęściej używanym kryterium jest minimum łącznego czasu realizacji. Zasadność poszukiwania rozwiązania optymalnego tłumaczy fakt, iż inwestorowi zależy na jak najszybszym oddaniu budynku do użytkowaniu, bowiem wtedy zaczyna przynosić on zyski. Kolejnym stosowanym w budownictwie kryterium jest minimum łącznego czasu przestojów brygad bądź wybranej brygady. Oczekiwanie pracowników na możliwość kontynuacji pracy generuje dodatkowe koszty. Poza tym zatrudniającemu zależy na jak największej wydajności brygady, bowiem wtedy może zaproponować wyższe wynagrodzenie, a brak ciągłości to wyklucza. Stąd dążenie do ciągłości pracy. Trzecim kryterium jest koszt przenoszenia brygady na kolejną działkę roboczą. Dążyć należy do tego, by był najmniejszy. Nie wiąże się to wyłącznie z kosztem w sensie finansowym, ale jako wysiłek i trud włożony w przemieszczenie np. sprzętu między kolejnymi działkami. Bierze się również pod uwagę płynność przechodzenia brygad w planie budowy. Wszystkie powyższe kryteria wpływają na ograniczenie wydatków na prace budowlane. 2. Charakterystyka obiektu oraz założenia przyjęte do optymalizacji Obiekt, dla którego wykonana zostanie optymalizacja ma przeznaczenie usługowo- biurowe. Usytuowany jest w Centrum Warszawy. Jest to budynek biurowy średniowysoki (SW) wraz z wydzielonym obiektem zespołu energetycznego. Pod budynkiem biurowym zlokalizowano trzykondygnacyjny garaż podziemny Wysokość budynku biurowego wynosi 24,95m. Do kwalifikacji pod względem wysokości budynku biurowego przyjmujemy jego wysokość od poziomu terenu przy najniżej położonym wejściu do budynku lub jego części pierwszej kondygnacji nadziemnej budynku do górnej

2 płaszczyzny stropu bądź najwyżej położonej krawędzi stropodachu nad najwyższą kondygnacją użytkową, łącznie z grubością izolacji cieplnej i warstwy ją osłaniającej, albo do najwyżej położonej górnej powierzchni innego przekrycia. W celu wykonania prac wykończeniowych na danym obiekcie przyjęto metodę potokowej realizacji robót. Metoda ta zakłada podział obiektu na działki robocze. Prace na tych obiektach wykonywane są przez stałe brygady zajmującymi się przypisaną im czynnością. Kolejność wykonywanych prac wynika z uwarunkowań technologicznych. Zmieniać się może tylko kolejność realizowanych działek. Metoda ta gwarantuje warunki ciągłości pracy zatrudnionych brygad oraz szybkie wyspecjalizowanie się pracowników ze względu na powtarzalność powierzonego im zadania. W pracy rozpatrzono wyłącznie pomieszczenia biurowe, których procesy są jednorodne. To znaczy charakteryzują się: jednakową technologią wykonania prac, różną ilością robót na poszczególnych działkach roboczych ze względu na np. powierzchnię. Istnieje jednak proporcjonalna zależność między wielkością działki i pracochłonnością procesów. Poza tym założono zasadę systemów przepływowych typu flowshop, każda brygada robocza wykonuje swoją pracę na działce tylko raz oraz kolejność wchodzących brygad jest z góry ustalona. Dodatkowe założenie pozwala na jednoczesną pracę na danej działce roboczej wyłącznie jednej brygadzie. 3. Podział obiektu na fronty i działki robocze Podział na działki robocze wynika z istniejącego podziału na pomieszczenia biurowe. Wykorzystano uwarunkowania konstrukcyjne. Działki te różnią się między sobą powierzchnią, jednak czynności wchodzące w skład prac wykończeniowych są takie same dla wszystkich pomieszczeń. Kolejną czynnością był podział obiektu na fronty robót. Liczba działek przypadająca na jeden front wynika z możliwości programu KASS v 2.0, bowiem przegląd zupełny może być wykonany dla maksymalnie 13 działek roboczych. Chcąc, aby liczba działek roboczych na każdym froncie była jednakowa, podzielono działki na 4 fronty. W każdym po 13 działek znajdujących się możliwie blisko siebie, tak aby nie było zbyt dużych strat czasu na przenoszenie sprzętu. Rozmieszczenie frontów wynika z położenia działek w stosunku do ciągów komunikacyjnych, którymi przemieszczać się będą brygady oraz transportowane będą materiały wykończeniowe. Ze względu na to, że działki położone są bardzo blisko siebie i przenoszenie się osób i sprzętu z jednego pomieszczenie do kolejnego nie wymaga dużego wysiłku, kryterium kosztu przejścia zostało pominięte. Nie wpłynęłoby na wynik. Na każdej z działek roboczych zostanie wykonany ten sam zestaw czynności technologicznych. W zakres tych prac zalicza się: wykonanie warstwy wyrównawczej pod posadzki, wewnętrznych gładzi gipsowych na ścianach, sufitów podwieszanych, tapetowanie i malowanie powierzchni ścian i sufitów oraz ułożenie wykładziny. Wszystkie te prace zostaną wykonane przez brygady składające się z wyspecjalizowanych pracowników. Opis zakresu poszczególnych prac został opracowany na podstawie Katalogów Nakładów Rzeczowych. Innym sposobem jest analiza własna. Z tego sposobu korzysta dziś wiele firm dysponujących doświadczenie w danym typie robót, jest on bardziej aktualny. Ma następnej stronie zamieszczono rysunek rzutu kondygnacji, dla której wykonywany jest harmonogram prac wykończeniowych. Na rysunku widać podział typowej powtarzalnej kondygnacji biurowej na cztery fronty robocze. Każdy z frontów został podzielony tak ja było to wcześniej opisywane na 13 działek roboczych, działki zostały ponumerowane a ich numery widoczne są również na poniższym rysunku. 2

3 Rysunek 1. Podział obiektu na fronty i działki robocze[opracowanie własne] 3

4 4. Optymalizacja Głównym celem optymalizacji jest stworzenie harmonogramu, którego czas realizacji prac wykończeniowych, łącznie z przestojami będzie najkrótszy. W związku z tym nadrzędnym kryterium szeregowania działek będzie minimalny czas trwania, drugim zaś ciągłość pracy wszystkich brygad. W celu określenia słuszności optymalizacji szeregowania zadań, czas robót po dokonaniu przeglądu zupełnego uzyskany w programie KASS v 2.0 zostanie porównany z czasem otrzymanym w programie LEKIN. Szeregowanie w tym programie będzie wynikało z kolejności działek wprowadzanych do programu, czyli w ramach tej pracy będzie to zgodność z rosnącą numeracją, wg reguły First Come First Serve. Rezultatem przeglądu zupełnego w KASS jest kolejności działek, na których powinny być wykonywane prace, aby spełnione zostały obydwa kryteria. Program generuje także całkowity czas robót i całkowity czas przestojów. Wyniki wygenerowane z programu LEKIN to wykres Gantta, sumaryczny czas trwania danej roboty na wszystkich działek oraz czas rozpoczęcia i zakończenia prac na kolejnych działkach. W dalszej części artykułu zaprezentowano wyniki optymalizacji przeprowadzonej dla frontu pierwszego. Ustalone czasy trwania poszczególnych robót wprowadzono do programów, wybrano kryteria i poddano przeglądowi zupełnemu szeregowania zadań w programie KASS. W pierwszej kolejności sprawdzono czas trwania prac wykończeniowych na froncie numer 1, gdyby uszeregowanie wynikało z rosnącej numeracji działek. W tym celu skorzystano z programu LEKIN. Otrzymano następujące dane widoczne na rysunku nr 2 poniżej. Rysunek 2. Wykres Gantta, sumaryczny czas trwania poszczególnych robót oraz czas rozpoczęcia i zakończenia danej działki roboczej wg reguły dla frontu nr 1 [opracowanie własne w programie LEKIN] Następnie działki z frontu numer 1 poddano szeregowaniu w programie KASS i otrzymano dane znajdujące się poniżej. Na rysunku nr 3 znajduje się optymalna względem kryteriów: minimalny czas i maksymalna ciągłość, kolejność działek, w których powinny odbywać się prace wykończeniowe na froncie numer 1. Jest to druga wersja programu który ciągle znajduje się w fazie studialno-badawczej, stąd też nie ma w nim możliwości generowania harmonogramów. Prace nad programem zostały podzielone w ten sposób aby najpierw powstała część prawidłowo wykonywała obliczenia optymalizacyjne, kolejnym etapem będzie opracowanie elementów graficznych obrazujących wyniki. Również poniżej na rysunku nr 4 pokazano wykres Gantta wygenerowany w programie LEKIN wg reguły FCFS dla kolejności ustalonej w programie KASS celem zobrazowania ciągłości pracy brygad przy tym uszeregowaniu. 4

5 Rysunek 3. Optymalna kolejność działek frontu nr 1 wygenerowana przez program KASS [opracowanie własne w programie KASS v.2.0] Rysunek 4. Wykres Gantta dla optymalnej kolejności działek wygenerowanej w programie KASS dla frontu nr 1. [opracowanie własne w programie LEKIN] W poniższej tabeli zestawiono czas trwania poszczególnych prac, jako suma odcinków czasu ze wszystkich działek wchodzących w skład pierwszego frontu oraz czas trwania tych samych robót, gdyby wykonywać je w systemie przepływowym zgodnie z rosnącą numeracją działek oraz według optymalnego uszeregowania wskazanego przez program KASS. Wykaz ten w przejrzysty sposób pokazuje czas przestojów kolejnych brygad. Tablica 1. Zestawienie czasów trwania poszczególnych robót przy różnym uszeregowaniu działek na froncie nr 1 czas trwania robót przy pełniej ciągłości pracy [h] czas trwania robót przy kolejności działek zgodnych z rosnącą numeracją [h] czas trwania robót przy uszeregowaniu w programie KASS [h] Brygada Brygada Brygada Brygada Brygada Jak widać dwie brygady wykonujące warstwę wyrównawczą oraz gładzie gipsowe mają zapewnioną ciągłość pracy w przypadku obydwu uszeregowań. Różnice pojawiają się dla pozostałych robót. W przypadku trzeciej brygady czas przestojów wynosi 59 godzin w przypadku kolejności wynikającej z rosnącej numeracji i 50 godzin dla uszeregowania otrzymanego z programu KASS. Czwarta czynność wydłużona jest o 22-26%. Najgorzej wygląda sytuacja piątej brygady, bowiem ma ona znaczne przerwy w pracy po każdej działce roboczej. Czas przestojów to 83 godziny w przypadku kolejności przejścia brygad zgodną z numeracją działek. W tym przypadku przerwa robotach stanowiłaby 59% czasu spędzonego na tym zadaniu. Nieco lepiej wygląda to, gdy prace zostaną wykonane na działkach zgodnie z 5

6 uszeregowaniem wynikającym z przeglądu zupełnego. Przerwy to 56% całego czasu brygady poświęconego na ułożenie wykładziny. W celu zobrazowania rezultatu optymalizacji wykonania robót wykończeniowych na froncie nr 1 pokazano także całkowity czas trwania prac i czas przestojów, w przypadku obydwu uszeregowań. Podkreślono procentową różnicę czasu, która jest miernikiem opłacalności wykonywania optymalizacji. Tablica 2. Zestawienie całkowitego czasu robót i przestojów przy różnym uszeregowaniu działek na froncie nr 1 Całkowity czas trwania prac [h] Całkowity czas przestojów [h] Kolejności działek zgodnych z rosnącą numeracją działek Uszeregowanie w programie KASS Procentowa różnica czasu [%] , ,8 5. Podsumowanie W artykule poruszono zagadnienie szeregowania zadań na przykładzie harmonogramowania prac wykończeniowych w obiekcie budynku biurowego poniżej znajduje się krótkie podsumowanie osiągniętych wyników. Z powyższego zestawienia tabelarycznego wynika, że w przypadku frontu numer 1 wykonanie optymalizacji prac wykończeniowych nie przyniosło znacznej poprawy całkowitego czasu trwania robót, czyli kryterium nadrzędnego. Trochę lepsze rezultaty osiągnięto pod względem ciągłości pracy, jednak nie jest to prawdopodobnie jednak wynik który mógłby zostać uznanym za zadowalający przez kierownika budowy. Celowo zostały zaprezentowane wyniki optymalizacji tylko dla frontu pierwszego nie dało by się w sposób przejrzysty pokazać wyników całej optymalizacji dla wszystkich frontów w objętości jednego artykułu. Wyniki uzyskane dla pozostałych frontów były zbliżone dla tych uzyskanych dla frontu pierwszego Literatura [1] Krasnodębska E.: Projekt organizacji wykonania robót wykończeniowych w obiekcie biurowo- usługowym przy użyciu przeglądu zupełnego szeregowania zadań. Praca dyplomowa magisterska, Warszawa 03/2014 [2] Krzemiński M.: Komputerowe szeregowanie zadań w budownictwie. Logistyka 2/2014, [3] Pinedo M. L.: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services. Springer 2009, [4] Pinedo M. L.: Scheduling: Theory, Algorithms, and Systems. Springer SCHEDULING COMPLETE REVIEW APPLICATION FOR BUILDING FINISHING WORKS S u m m a r y The article presents the problem of scheduling tasks on the example of scheduling finishing work in the office building. It presents the opportunity of using the total review method. The results show the fact that the full optimization is not always possible to get. The results in question may not be fully satisfying. 6