Математичні методи та інструментальні засоби розв’язання багатовимірних задач розподілу ресурсів проектів будівництва в умовах невизначеності

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 656.014

МАТЕМАТИЧНІ МЕТОДИ ТА ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ ЗАСОБИ РОЗВ'ЯЗАННЯ БАГАТОВИМІРНИХ ЗАДАЧ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ ПРОЕКТІВ БУДІВНИЦТВА В УМОВАХ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ

05.13.22 управління проектами та програмами

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

БЕЛЕНЧЕНКО ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:	доктор фізико-математичних наук, професор Новожилова Марина Володимирівна, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій.
Офіційні опоненти:	доктор технічних наук, професор Бушуєв Сергій Дмитрович, Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри управління проектами;
	доктор технічних наук, професор Гребеннік Ігор Валерійович, Харківський національний університет радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України, професор кафедри системотехніки.

Захист відбудеться «_7___» _____квітня____________ 2011 р. о __13___ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, вул. Сумська, 40, м. Харків.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, вул. Сумська, 40, м. Харків.

Автореферат розісланий «__2__» ____березня____________ 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Т.М.Обіженко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Процес ринкового становлення вітчизняної промисловості, її галузевих комплексів обумовлює необхідність створення нових механізмів керування, які необхідно включають моделі й методи організації виробничої діяльності на проектній основі, що дозволяє врахувати динаміку зміни ринкового середовища та підвищити адаптивність проектних рішень.

Соціально-економічні перетворення, що наразі відбуваються в нашій країні, торкнулися всіх галузей національної економіки, у тому числі і інвестиційно-будівельного комплексу, від стану якого залежить як працездатність фактично всіх сфер економіки України, так і соціально-економічний розвиток окремих регіонів. Інвестиційно-будівельний комплекс є бюджетоутворюючою й містоутворюючою галуззю, його ефективне функціонування впливає на соціальну, екологічну й інші сфери життєдіяльності і є основною складовою регіональної інвестиційної політики

При цьому принципово важливим аспектом є проблема оцінки ефективності інвестиційно-будівельних проектів (ІБП) з урахуванням інтересів усіх учасників інвестиційного процесу.

Продукт кожного ІБП поряд з виконанням своєї місії - якісного перетворення території, що включає забезпечення розвитку продуктивних сил і росту добробуту населення, об'єктивно підсилює негативний антропогенний вплив на природне середовище, що приводить до виникнення складних екологічних і соціальних проблем.

Зростання уваги до проблеми урахування екологічних факторів при реалізації ІБП визначається як сучасними економічними умовами, що стимулюють пошук нових конкурентних переваг, так і підвищенням соціальної відповідальності бізнесу, що намагається врахувати суспільні інтереси у своїй діяльності.

Аналіз проблеми екологічного впливу на навколишнє середовище повинен проводитися в контексті задачі забезпечення усіх складових ефективності ІБП. Складність рішення даного завдання обумовлюється тим, що ІБП завжди розвиваються в умовах жорстких обмежень на витрати ресурсів проекту та тривалість їх виконання. Тому важливим процесом в управлінні ІБП є оптимальний розподіл ресурсів проекту, а саме фінанси, сировини, енергії, обладнання, трудових ресурсів, тощо.

На цей час при управлінні проектами необхідно враховувати фактори нестабільності, прогнозувати їх вплив на ефективність здійснення проекту та розробляти дії по мінімізації негативних наслідків. У теорії ресурси проекту задані точно і мають незмінні характеристики, однак наразі на практиці найчастіше виникають ситуації, коли необхідно передбачити можливість зміни характеристик робіт, які є екзогенними параметрами проекту, що генеруються зовнішнім середовищем проекту, котре постійно змінюється та викликає істотні зміни параметрів проекту.

Аналіз арсеналу методів керування ресурсами проекту показує, що дослідження завдання побудови комплексного критерію очікуваної ефективності ІБП з урахуванням екологічного фактора в умовах невизначеності зовнішнього середовища й обмеженості ресурсів проекту є актуальною проблемою.

Стан наукової розробки проблеми. Фундаментальні результати, що складають методологічне та методичне підґрунтя теорії управління проектами, отримані в роботах С.Д. Бушуєва, Н.С.Бушуєвої, К.В.Кошкіна, В.А.Рача, Ю.М. Теслі, В.І. Воропаєва, М.Л. Разу, І.І. Мазура, В.Д. Шапіро, Р.Б. Тяна, А.Г. Шахназарова, К. Пінто, S. Male, J.Kelly, M. Gronqvista, D. Graham, Р. Арчибальда, А. Орра та ін.

Проблема моделювання процесів управління проектами у нестабільному економічному середовищі розглядається в роботах Ю.Г. Лисенка, І.В. Чумаченко, М.А. Латкіна, М.В.Новожилової, Н.О.Попельнюх, Ф.І. Павлова та ін.

Проблеми екологічної, зокрема пожежної безпеки в контексті управління проектами розглядаються в роботах Теліченко В.І., Пахомової Н.В., Ратушного Р.Т., Рака Ю.П., Зачко О.Б. та інших авторів.

Водночас в наукових працях багато питань, пов'язаних з розробкою науково-практичних методів та комплексних моделей оцінки ефективності ІБП в умовах жорстких обмежень на ресурси проекту, залишаються невирішеними, що зумовлює необхідність подальших поглиблених досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана на кафедрі економічної кібернетики та інформаційних технологій Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури в період з 2006 по 2010 роки у відповідності з тематикою та плановою науково-дослідною роботою кафедри «Математичне та комп'ютерне моделювання багатокритеріальних багатовимірних задач розподілу ресурсів проекту» RK0108U001935, а також в рамках виконання госпдоговірної теми № 2154 «Оптимізація витрат за проектом будівництва складського терміналу» від 23.10.2008.

Мета дисертаційної роботи полягає у розробці методики векторної оцінки ефективності реалізації ІБП з урахуванням екологічного фактору в умовах ризику зовнішнього середовища для підвищення ефективності інвестиційних рішень на ранніх стадіях проекту.

Відповідно до поставленої мети, у дисертаційному дослідженні вирішуються такі наукові завдання:

1. Системологічний аналіз наукового доробку теорії управління проектами, який містить математичні моделі та методи розв'язання задач управління проектами і розподілу його ресурсів з урахуванням економічних та інших видів ризиків проекту.

2. Аналіз ІБП як підсистеми регіонального інвестиційно-будівельного комплексу і й регіональної соціально-економічної системи в цілому.

3. Побудова математичних моделей управління ресурсами проекту в динамічній постановці.

4. Побудова векторного критерію ефективності проекту, який дозволяє врахувати інтереси різних учасників проекту.

5. Аналіз екологічної складової векторного критерію ефективності проекту

6. Побудова математичної моделі продукту проекту як складної організаційно-технічної системи, що містить підсистему забезпечення пожежної безпеки, з урахуванням ймовірнісного характеру впливів небезпечних факторів можливої пожежі на зовнішнє середовище.

7. Удосконалення методики розв'язання багатокритеріальних оптимізаційних задач розподілу ресурсів ІБП з урахуванням дисконтування вартості ресурсів проекту.

8. Апробація розроблених інструментальних засобів на основі проектних даних.

Об'єкт дослідження - динамічний процес планування та реалізації ІБП.

Предмет дослідження оптимізаційні математичні моделі та методи побудови ефективних оцінок ефективності ІБП на передінвестиційній стадії та стадії проектування з урахуванням екологічної складової.

Методи дослідження. При розробці математичних моделей задач розподілу ресурсів проекту та методів їх розв'язання використовуються теорія управління проектами, теорія дослідження операцій та багатокритеріальної оптимізації, теорія оптимізаційного геометричного проектування, при побудові програмної реалізації моделей та методів, що пропонуються - теорія створення інформаційних систем.

Наукова новизна результатів дисертаційної роботи полягає в наступному:

1. Вперше побудовано комплексний критерій ефективності проекту, який дозволяє врахувати такі частинні критерії як зведена чиста вартість та екологічна ефективність проекту.

2. Вперше побудовано такі реалізації багатовимірної багатокритеріальної математичної моделі управління ресурсами проекту як оптимізаційної задачі розміщення багатовимірних геометричних об'єктів у складній неопуклій області розміщення, що дозволяють врахувати:

нерівномірність грошових потоків по проекту;

різну динаміку зміни вартості ресурсів проекту.

3. Обґрунтовано доцільність розгляду в якості критерію екологічної ефективності проекту критерій ефективності забезпечення пожежної безпеки продукту проекту, для чого формалізовано впливи небезпечних факторів можливої пожежі на зовнішнє середовище продукту проекту.

4. Дістала подальший розвиток математична модель продукту проекту як складної організаційно-технічної системи, що містить підсистему забезпечення пожежної безпеки.

5. Дістав подальший розвиток оптимізаційний метод розв'язання задач управління ресурсами проекту, що дозволяє урахувати можливість розриву некритичних багаторесурсних операцій проекту та динамічну зміну вартості операцій проекту в залежності від ставки дисконтування.

6. Побудовано концептуальну модель інформаційно-аналітичної системи та здійснено її програмну реалізацію.

Практичне значення результатів дослідження. Запропоновані підходи, методи, моделі й рекомендації сприяють розробці й прийняттю раціональних управлінських рішень на рівні інвестиційно-будівельного комплексу регіону й можуть бути використані при укладанні договорів підряду, проведенні процедури відбору інвестиційних проектів для фінансування.

Розроблені у дисертації інструментальні засоби аналізу та оцінки ефективності ІБП на ранніх стадіях їхнього життєвого циклу є науково-методичною основою управління проектами. Створене програмне забезпечення може бути застосоване для розв'язання задач розподілу ресурсів. Розрахунки на основі проектних даних, проведені за допомогою розробленого програмного продукту, підтвердили вірогідність апарату, що пропонується.

Здійснено практичну реалізацію комплексу запропонованих математичних моделей та оптимізаційних методів при виконанні проекту побудови логістичного комплексу (м. Вишневе, Святошинський район, Київська область) компанії ДП «ІСТ Вишневе» та у навчальному процесі Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Особистий внесок здобувача. Усі основні результати дисертаційної роботи отримані особисто автором. У ході досліджень автором проведений критичний аналіз наукових робіт у галузі дослідження ефективності ІБП та управління розподілом обмежених ресурсів проекту; у роботах, опублікованих у співавторстві: проведено дослідження властивостей математичної моделі задачі розміщення прямокутників (робіт проекту) з урахуванням можливості їх розбиття [1], запропонований векторний критерій ефективності ІБП з урахуванням вартості й ефективності підсистеми забезпечення пожежної безпеки як основної складової системи забезпечення екологічної безпеки продукту проекту для виділеного класу ІБП [3], [8]; виділені екологічно небезпечні фактори можливої пожежі, які необхідно враховувати при побудові векторного критерію ефективності ІБП [4], запропонована концептуальна та логічна схема програмної системи підтримки інвестиційних рішень з урахуванням екологічних факторів [6], поставлено задачу пошуку оптимального розподілу ресурсів проекту в часі з урахуванням різної динаміки зміни вартості ресурсів як задачі оптимізаційного геометричного проектування [7].

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи доповідалися на: 64-65 науково-технічних конференціях ХДТУБА (березень 2009р., березень 2010р., м. Харків); III та IV міжнародних наукових конференціях “Ресурс і безпека експлуатації конструкцій, будівель і споруд” (жовтень 2007 р., жовтень 2009 р., м. Харків); III науково-практичній конференції з міжнародною участю “Математичне і імітаційне моделювання систем - МОДС '2009” (червень 2009, м. Киів); III міжнародній науковій конференції “Системний аналіз та інформаційні технології - САІТ 2009” (травень 2009, м. Киів); XIV Всеукраїнській науково-методичній конференції “Проблеми економічної кібернетики” (жовтень 2009 р., м. Харків); Третій міжнародній науково-технічній конференції “Комп'ютерна математика в інженерії, науці та освіті”, (жовтень 2009 р., м. Полтава); IV Міжнародній науково-технічної конференції “Современные информационные технологии и образование”, (грудень 2009 р., м. Москва); I Міжнародній науково-практичній конференції “Інтегроване стратегічне управління, управління проектами та програмами розвитку підприємств та територій”, (лютий 2010 р., пгт. Славське); VІІ Міжнародній науково-практичній конференції “PM Kiev '10”, (травень 2010 р., м. Київ).

Публікації. Основні результати роботи опубліковано у 5 наукових статтях у фахових виданнях, що затверджені ВАК України, та у 5 матеріалах науково-технічних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків до кожного розділу, списку використаних джерел з 175 найменувань (18 с.) та трьох додатків (12 с.). Загальний обсяг роботи складає 176 сторінок, серед них 146 сторінок основного тексту, включаючи 31 рисунок та 4 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, визначено зв'язок з науковими темами Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури, де виконувалась робота. Визначені основні напрями досліджень, вказуються об'єкт та предмет дослідження, сформульовані мета і основні задачі роботи, розкривається наукове та практичне значення отриманих результатів. Надано інформацію щодо публікацій та апробації викладеного в роботі матеріалу, а також визначено особистий внесок здобувача.

У першому розділі наведено характеристику регіонального інвестиційно-будівельного комплексу (ІБК) і його ролі у розвитку економіки Київської області. Аналіз статистичних даних та експертних оцінок поточного стану демонструє негативну тенденцію наведених показників ефективності будівельної галузі за останні роки. Значну роль у таких наслідках зіграли неефективна стратегія прийняття інвестиційних рішень, недостатнє урахування ризиків і невизначеності зовнішнього та внутрішнього середовища будівельних проектів, ігнорування інтересів усіх учасників інвестиційного процесу, однобічний підхід до визначення очікуваної ефективності ІБП.

Обґрунтовано необхідність розробки механізмів підвищення ефективності ІБП, що можливо тільки на основі максимального врахування інтересів усіх учасників інвестиційного проекту, забезпечення відповідності основним цілям інвестиційної політики області.

Розглянуто питання розвитку поняття проект у будівництві.

Наведений системологічний аналіз сучасного стану основних досягнень наукової думки в галузі проектного менеджменту за напрямом даної роботи. Проведено дослідження векторного критерію ефективності ІБП, що включає такі часткові критерії, як комерційна ефективність Ep (з позицій девелопера й інвесторів); бюджетна ефективність Еб (з погляду інтересів бюджету); соціальна ефективність Ee (з позицій впливу на умови життєдіяльності); екологічна ефективність Ec (з погляду впливу продукту проекту на навколишнє середовище); інвестиційна привабливість продукту проекту Еіп (з погляду забезпечення його конкурентоспроможності й створення інвестиційної привабливості як команди виконавців проекту, так і до всього регіонального ІБК у цілому), які в свою чергу є векторними критеріями.

Аналіз та дані літературних джерел свідчать, що у переважній більшості досліджень ефективність ІБП розглядається як комерційний успіх проекту з точки зору інвестора. Але сучасна практика управління будівельними проектами вимагає розгляду ефективності ІБП як комплексної характеристики, яка включає екологічну складову, що означає відповідність проекту міжнародним екологічним нормам, і є одним з ключових умов залучення зовнішнього фінансування від міжнародних фінансових організацій.

Досліджено проблему оцінки ефективності прийнятих у регіоні інвестиційних рішень в умовах ризику й макроекономічної нестабільності. Показано, що врахування ризиків та невизначеності проекту можна здійснити при формулюванні та розв'язанні відповідної задачі управління ресурсами проекту. Незважаючи на велику кількість математичних моделей та методів управління ризиками ІБП, а також підходів іх евристичного оцінювання, задача є такою, що майже не розглядається у динамічній багатовимірній постановці, причому ризики за ресурсами роботи проекту можуть бути відмінні як за величиною, так і за швидкістю змінювання.

Наведено постановку задачі дослідження та виділено основні наукові завдання.

У другому розділі розглянуто комплекс моделей урахування екологічної складової при побудові векторного критерію ефективності ІБП. Запропоновано методику визначення вектора характеристик s* продукту ІБП ? об'єкта нерухомості, що доставляє екстремальне значення векторному критерію ефективності з урахуванням імовірнісних впливів на зовнішнє середовище й обмежень на ресурси проекту.

В цілому ІБП розглядається як цілеспрямована зміна певної території, що протікає в часі. Кожна територія характеризується L-вимірним вектором часткових властивостей вигляду

, (1)

де - множина містобудівних особливостей; Тr - транспортна інфраструктура; Nw - інженерні мережі; Ec - екологічна обстановка; Bn - об'єкти нового будівництва; Hc - соціальні характеристики.

Кількісною мірою l-ї часткової властивості території є критерій kl.

Назвемо рівнем розвитку району комплексний показник виду

, (2)

де оператор F визначає певну метрику, за якою упорядковуються критерії kl, xX, X - множина припустимих варіантів структури території.

Визначення 1. Ефективність ІБП - ЕICP - це ступінь відповідності параметрів продукту проекту інтересам всіх учасників проекту.

Нехай s=(s1,s2,…,sK) -K-мірна змінна, яка кількісно визначає деякий варіант параметрів продукту проекту (ПП) як складної цілеспрямованої технічної системи. Компоненти вектора s задані на структурі WПП = МПП RПП, де МПП - дискретна множина усіх можливих елементів ПП, упорядкована за допомогою множини відносин RПП.

ПП характеризується скінченою множиною властивостей

, (3)

які мають забезпечувати досягнення оптимального значення ЕICP.

У практиці проектування ця задача виконується на передпроектних етапах: техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) і розробки технічного завдання (ТЗ).

На етапі власне проектування, будівництва та експлуатації ПП його елементи та зв'язки між ними стають складовою структури району, в той же час властивості ПП впливають на рівень розвитку .

В роботі проведено упорядкування часткових критеріїв ефективності ІБП за ступенем впливу на різні властивості території та надане

Визначення 2. Під ефективністю ІБП щодо території будемо розуміти величину

Таким чином, задачу вибору оптимальної структури об'єкту нерухомості, яка вирішується в рамках здійснення певного ІБП, пропонується розглядати у двох постановках:

Постановка 1. Необхідно визначити структуру ПП, що доставляє оптимальне значення критерію ефективності ІБП за визначенням 1.

Математична модель даної задачі має вигляд:

знайти:

(4)

де ЕICP(s,t) = F(Ep(s,t), Еб(s,t), Ee(s,t), Ec(s,t), Еіп(s,t)) , оператор F - певний вид згортки, s* - вектор оптимальних параметрів ПП, t - час виконання проекту, W - множина всіх можливих варіантів параметрів об'єкта, G - множина припустимих значень параметрів s, яка формується системою часових, геометричних, фінансових, нормативних обмежень на можливі значення параметрів .

Постановка 2. Необхідно визначити структуру ПП, що доставляє оптимальне значення критерію ефективності ІБП у сенсі визначення 2.

Знайти:

(5)

де множина припустимих рішень формується системою

(6)

де ? заданий інвестором рівень комерційної ефективності проекту.

В роботі проведено теоретичний аналіз і систематизацію часткових критеріїв ефективності. На цій основі здійснено структурну та параметричну ідентифікацію векторного критерію якості задач (4) та (5-6). Запропоновано вигляд часткових критеріїв екологічної складової Еіп:

Еіп={, ,, , } = { (), (),

(), (), ()}, (7)

де вектори , , , , характеризують рівень токсичних домішок у повітрі, різних типів фізичного забруднення, біологічного забруднення, рівень різних типів стаціально-деструкційного забруднення, естетичного (візуального) забруднення відповідно.

Проведено декомпозицію багатокритеріальної задачі (4) відповідно до фаз ІБП шляхом вибору одного часткового критерію у якості головного (або певного виду згортки кількох часткових критеріїв) та врахування інших критеріїв як обмежень.

Згідно з постановкою основної задачі дослідження визначено взаємозв'язок двох частинних критеріїв: комерційної ефективності та екологічної ефективності проекту, тобто розглянуто задачу:

(8)

де множина припустимих рішень формується системою нерівностей

(9)

, ? векторні величини, які визначають заданий рівень бюджетної, соціальної, складової ефективності, та складової інвестиційної привабливості проекту відповідно.

Виділено особливості постановки задачі (4), що є базовими для визначення схеми розв'язання задачі.

Запропоновано методику розв'язання задачі (4), яку представлено у вигляді 4-х взаємопов'язаних підзадач, узгоджених з етапами ІБП, причому розв'язок попередньої задачі є частиною вихідних даних для наступної задачі. Кожна з цих задач потребує свого рівня точності завдання вихідних даних та застосування своїх обсягів експертної інформації. Постановки цих підзадач є такими:

Прф1. Визначення множини можливих альтернатив розвитку конкретної території з урахуванням екологічної складової.

Нехай є множина можливих альтернатив розвитку даної території, що відповідають існуючим типам нерухомості. Експертним шляхом визначений вектор коефіцієнтів ваг властивостей (1) для кожної з альтернатив розвитку A.

У припущенні, що використовується адитивна згортка критеріїв, задача Прф1 має вигляд:

знайти:

. (10)

Прф2. Визначення оцінок попиту щодо даної території по сегментах ринку нерухомості, що відповідають альтернативам розвитку.

Задача Прф2 розв'язується на основі ретроспективного аналізу рядів статистичних даних про попит на певний вид нерухомості у даному районі із застосуванням економіко-математичних методів прогнозування, які дають можливість отримати прогноз на один-два кроки вперед.

Розв'язання задач ПрФ1, ПрФ2 дозволяє обґрунтувати найбільш перспективне функціональне призначення майбутнього ПП з урахуванням вимоги мінімізації негативного впливу на навколишнє середовище.

ПрФ3. Визначення оптимальної структури продукту ІБП з урахуванням впливу продукту проекту на довкілля, що носить невизначений або ймовірнісний характер.

Задача ПрФ3 є реалізацією задачі (4) на етапі підготовки ТЕО, котрий включає розробку технічних, у тому числі будівельних рішень та заходів охорони навколишнього природного середовища.

У якості вихідних даних є визначеним тип нерухомості, якому належатиме продукт проекту, та його узагальнені характеристики.

На основі аналізу можливих характеристик того класу об'єктів, що розглядається в роботі, обґрунтовано таке вихідне положення: множина типів нерухомості, яка розглядається, є такою, що основні збитки довкіллю та людині можуть бути нанесені в результаті можливої пожежі.

Тому в рамках рішення задачі ПрФ3 екологічна ефективність продукту проекту визначається ефективністю структури його СЗПБ.

У роботі СЗПБ розглядається як складна технічна система М, що складається з скінченого числа елементів , i=1,2,…,I.

На вибір структури СЗПБ впливають: зовнішнє середовище (по відношенню до СЗПБ) через множину U дестабілізуючих факторів, інвестор, як особа, що приймає рішення, вимоги державних будівельних норм України.

Множина U може бути представлена у вигляді

,

де визначає множину факторів u1h, h=1,2,…,H, що визначаються теплофізичними, пожежовибухонебезпечними властивостями та характеристиками пожежного навантаження ПП, які приводять до виникнення можливої пожежі, множина небезпечних факторів пожежі (висока температура, теплове випромінювання, газоподібні продукти горіння, аерозольні продукти горіння (дими), токсичні продукти горіння й теплової деструкції), ? множина геометричних параметрів можливої пожежі (геометрична форма пожежі, його розміри, площа, швидкість поширення пожежі, а також тривалість пожежі, тобто час, протягом якого виділяються продукти горіння, що забруднюють навколишнє середовище).

Кожний компонент СЗПБ характеризується вектором , що визначає ефективність компонента стосовно множини U={ub}, , дестабілізуючих факторів зовнішнього до СЗПБ середовища, до складу якого входить власне об'єкт нерухомості.

Для включення компонента до складу СЗПБ необхідно сji одиниць ресурса Сj, . В загальному випадку на побудову СЗПБ можуть бути витрачені ресурси С={С1 ,С2 ,…, СJ}, що включають такі види ресурсів, як вартість елемента, час, необхідність залучення працівників відповідної кваліфікації та сертифікаційного рівня та ін.

Ефективність компонента визначається як частина , що може повернути в систему у вигляді доходу, де - вартісна оцінка ризику виникнення фактору uj U.

Відмітимо, що величина впливу множини небезпечних факторів U визначається часом розвитку пожежі, тому в роботі для виміру ефективності елементів застосовується параметр часу.

Наявність або відсутність елементу , i=1,2,…,I в структурі системи М задає змінна хi{0,1}. Таким чином, вектор х={х1, х2, …, хI} повністю визначає склад СЗПБ.

Ступінь ефективності системи стосовно дискретної множини U={ub}, , дестабілізуючих факторів зовнішнього до СЗПБ середовища визначається вектором ефективності вигляду:

, (11)

де .

Критерій якості задачі ПрФ3 побудовано на основу показнику NPV чистого дисконтованого доходу, що визначає різницю між сумою CF дисконтованих грошових надходжень від реалізації проекту й дисконтованою поточною вартістю I всіх витрат. При цьому функції CF(s,t) та витрати I(s,t) є функціями корисної площі об'єкту нерухомості:

, (12)

де k - дисконтна ставка, T - кількість періодів часу реалізації ПП, st, at - кількість кв.м. орендованих / проданих та ціна оренди / вартості кв.м. корисної площі об'єкта відповідно у період t.

Вплив наявності СЗПБ у складі об'єкту нерухомості формує ціну кв.м корисної площі таким чином:

, , (13)

де ? очікуваний дохід від застосування СЗПБ із використанням вектора ефективності системи вигляду:

, (14)

? коефіцієнт пропорційності, що визначає внесок (вплив) очікуваного доходу від СПБ у ціні кв. м. корисної площі об'єкта нерухомості.

За експертними оцінками значення лежить у діапазоні 0,10,3 в залежності від характеру та вартості продукції, що зберігається.

При цьому функція витрат I(s)

(15)

включає адитивну функцію вартості СПБ .

Область припустимих рішень задачі G формують як обмеження до системи в цілому, так і обмеження до компонентів системи, а саме:

а) обмеження по витратам фінансових, часових, людських та інших ресурсів на побудову системи:

. (16)

б) Обмеження щодо мінімально припустимого рівня ефективності СПБ для кожного із впливів можливої пожежі:

(17)

в) Обмеження по мінімальному доходу від використання системи

(18)

г) Обмеження по мінімальному доходу від використання компонента системи

(19)

де ? вектор ефективності системи при виключенні з неї компонента h, ? мінімальний дохід.

У третьому розділі розглянуто задачу ПрФ4 визначення оптимальних затратних характеристик проекту з урахуванням недетермінованого характеру грошових потоків та різної вартості грошей у часі.

Проект , де робота Rn може бути представлена як паралелепіпед Rn Е3 у просторі ресурсів E3. Для роботи відомі потреби в ресурсах : час {an}, фінанси {} і людський ресурс {} (рис 1.). Така постановка задачі має місце, коли певні роботи проекту повинні виконуватися сертифікованими фахівцями, особливо якщо таких

Размещено на http://www.allbest.ru/

недостатня кількість. Величини Tm, Wm, Lm визначають максимальні значення відповідних ресурсів, можливі для виконання проекту як сукупності робіт, що формують область R0E3, Tkr - тривалість критичного шляху.

Вектор параметрів розміщення un=(tn, wn, ln) задає положення об'єкта Rn у просторі E3, при цьому u1 визначає момент початку роботи Rn.

Таким чином, оптимізаційна задача розподілу ресурсів допускає постановку у вигляді оптимізаційної задачі розміщення N геометричних об'єктів без перетинів в області R0:

знайти:

, (20)

де (u) - векторна функція витрат, D - область припустимих розв'язків, яка визначається геометричними обмеженнями на розміщення об'єктів у R0 (D1), взаємне розміщення об'єктів (D2) та множиною технологічних і фізичних обмежень (D3), D=D1 D2 D3.

Розглянуто два випадки формування області R0.

Випадок 1. Величини Wm, Lm за видами ресурсів в одиницю часу є однаковими протягом усього життєвого циклу проекту (рис 2а). Область R0 є паралелепіпедом (Tkr, Wm, Lm). D1 задається системою нерівностей:

(21)

.

а) б)

Рис. 2 - Графічне представлення задачі розподілу декількох ресурсів

Випадок 2. Грошові потоки по проекту не є рівномірними, тобто величина W є векторною: W={Wh},h=1,2,…,H (рис 2б).

Позначимо ? скінчену множину граничних точок області R0, ординати яких чисельно дорівнюють величині грошового потоку Wh. Визначимо величини

, .

Тоді аналітичне подання умови (3.2) є системою N наборів лінійних нерівностей вигляду:

(22)

де

Жодна одиниця ресурсу не може використовуватися двома роботами одночасно. Для аналітичного опису цього обмеження базовим є випадок, коли значення ресурсів робіт (метричні характеристики об'єктів розміщення) є постійними величинами.

У цьому випадку умови неперетину пари об'єктів (Ri, Rj) являють собою обмеження на параметри їх розміщення та задаються системою N(N-1)/2 наборів лінійних нерівностей вигляду:

, , (23)

де , , , , }.

Зауваження. Обмеження на параметри розміщення об'єктів можуть бути настільки жорсткими, що область D являє собою дискретну множину.

Технологічна послідовність виконання робіт, яка визначена специфікою поточного ІБП, задається тільки одним з обмежень вигляду:

або

В розділі побудовано модифікацію оптимізаційної задачі розподілу ресурсів проекту R з урахуванням різної динаміки зміни вартості ресурсів у часі протягом проекту, тобто урахуванням інвестиційного ризику ri через ставку дисконтування k. При цьому для різних видів ресурсів можливі різні значення ставки дисконтування, тобто ri - вектор вигляду ri ={k1, k2}.

Така задача календарного планування формулюється в термінах оптимізаційного геометричного проектування як оптимізаційна задача розміщення об'єктів з метричними характеристиками, що змінюються, при наявності специфічних обмежень.

Дисконтування інвестиційних витрат за видами ресурсів враховується зміною метричних характеристик об'єктів Rn у відповідності зі значенням часового параметру розміщення за лінійним законом вигляду:

, j=1,2, (24)

де V(t)1 показник нарощення грошей.

Формалізація критерію якості (u) задачі (20) - величини витрат проводиться в залежності від постановки задачі та етапу розв'язання задачі оптимізації ресурсів проекту.

Постановка 1. Якщо розглядається задача загалом, то в якості цільового функціонала можна прийняти функцію вигляду

(u) := T(u) + W(u) +L(u) min, (25)

або

(u) :=T(u)W(u)L(u) min. (26)

Постановка 2. Якщо задача розглядається за класичною двоетапною схемою, де Етап 1 полягає у визначенні критичного шляху проекту Tkr та резервів часу некритичних робіт, тоді як реалізація Етапу 2 вирішує задачу вирівнювання та оптимізації використання ресурсів W, L. Таким чином, в рамках Постановки 2 використовується лексикографічне упорядкування часткових критеріїв.

Розглянуто властивості оптимізаційної задачі (20), які визначають методику її розв'язання. В залежності від вимірності задачі (20) та наявних технічних засобів розв'язання проводиться як точними (метод гілок та меж), так і наближеними методами теорії оптимізаційного геометричного проектування.

Запропонована методика розв'язання задачі містить модифікацію методу гілок та границь, а саме дерева розв'язків та правил відсікання кінцевих вершин дерева розв'язків, яка враховує змінність метричних характеристик об'єктів розміщення.

До набору правил відсікання неперспективних вершин дерева рішень входять такі основні відсікання: за значенням функції мети, за заданим упорядкуванням операцій проекту, за максимальним розміром наявних в кожний момент часу ресурсів тощо.

У четвертому розділі наведено застосування методики визначення структури продукту проекту, що доставляє оптимальне значення критерію ефективності ІБП за визначенням 2 на прикладі визначення параметрів будівельного об'єкту компанії ДП «ІСТ Вишневе”. Будівельний об'єкт, що розглядається, є багатофункціональним логістичним комплексом, який розташовано у м. Вишневе на відстані 3,8 км від окружної дороги м. Києва, у Святошинському районі Київської області.

Розв'язання задач Прф1 та Прф2 визначило найбільш перспективним функціональним розвитком даної території альтернативу А6 - складська нерухомість класу А, яка стала екзогенним параметром задач Прф3, Прф4.

У якості інструментального засобу автоматизованого розв'язання задач розроблено інформаційну систему, яка включає як інтерфейс “користувач-система”, так і функціональну частину, що містить базу даних про спектр технічних і вартісних характеристик можливих підсистем СЗПБ, нормативну документацію, платформу для експертного оцінювання ефективності елементів СЗПБ і всієї системи в цілому, точні і евристичні методи обчислення характеристик календарного плану проекту монтажу обраного варіанту засобів автоматичної пожежної сигналізації та автоматичної установки пожежогасіння з урахуванням невизначеності завдання ресурсів проекту, зокрема фінансового, матеріального й кадрового забезпечення.

ВИСНОВКИ ЗА РОБОТОЮ

В роботі розроблено інструментальні засоби визначення векторної оцінки ефективності реалізації ІБП з урахуванням екологічного фактору в умовах ризику зовнішнього середовища для підвищення ефективності інвестиційних рішень на ранніх стадіях проекту, що включають оптимізаційні моделі та методи розв'язання.

Проведено аналіз та формалізацію множини частинних критеріїв ефективності продукту проекту.

Побудовано дві постановки задачі визначення комплексної ефективності ІБП як ступеню відповідності параметрів продукту проекту інтересам всіх учасників проекту та підвищення рівню розвитку території, що розглядається, відповідно.

Проведено ієрархічну класифікацію можливих забруднень навколишнього середовища в результаті реалізації ІБП та визначено складові векторного критерію екологічної ефективності проекту за впливом забруднювачів на компоненти міської системи.

Проведено декомпозицію багатокритеріальної задачі визначення ефективності ІБП у вигляді послідовності чотирьох підзадач (ПрФ1-ПрФ4), які мають більш просту структуру та узгоджені із фазами ІБП.

Побудовано двокритеріальну оптимізаційну задачу визначення комерційної та екологічної ефективності проекту, визначено основні властивості даної постановки.

Визначено місце та значимість системи забезпечення пожежної безпеки у загальному контексті ухвалення рішення про обсяг інвестицій.

Здійснено постановку задачі визначення вектора оптимальних характеристик системи забезпечення пожежонебезпеки з урахуванням екологічно небезпечних факторів можливої пожежі.

Виконано узагальнену постановку багатокритеріальної задачі розподілу багатьох ресурсів проекту як задачі оптимізаційного геометричного проектування. Визначені основні властивості даної задачі, виділені форми подання вихідної інформації.

Досліджено формальний опис цільового функціоналу задачі оптимізації ресурсів проекту, подано основні види критеріїв якості.

Побудовано модифікацію оптимізаційної задачі розподілу ресурсів проекту з урахуванням різної динаміки зміни вартості ресурсів у часі протягом проекту. При цьому досліджено задачі врахування інвестиційного ризику через задану ставку дисконтування.

Розроблено метод розв'язання задачі оптимального розподілу ресурсів проекту як задачі оптимізаційного геометричного проектування. Запропоновано модифікацію дерева розв'язків точного методу гілок та меж, який застосовано для розв'язання задачі.

Побудовано концептуальну модель інформаційно-аналітичної системи для розв'язання задач дослідження та здійснено її програмну реалізацію.

Здійснено практичну реалізацію комплексу запропонованих математичних моделей та оптимізаційних методів при виконанні проекту побудови логістичного комплексу (м. Вишневе, Святошинський район, Київська область) компанії ДП «ІСТ Вишневе» та у навчальному процесі Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Беленченко И.В. Решение оптимизационной задачи размещения прямоугольников в полосе с учетом возможности их разбиения / И.В. Беленченко, М.В. Новожилова, Н.О. Попельнюх // Системи обробки інформації. - 2006 - № 8. - С.114-117.

2. Беленченко И.В. Математическая модель оптимального распределения нескольких ресурсов инвестиционно-строительного проекта / И.В. Беленченко // Науковий вісник будівництва. - 2007. - № 43. - С.236-239.

3. Беленченко И.В. Оптимізаційна задача розподілу багатьох ресурсів будівельного проекту в умовах невизначеності / И.В. Беленченко // Системний аналіз та інформаційні технології: XI Міжн. наук.-техн. конф., 26-30 травн. 2009 р.: тези допов. - К., 2009. - С.49.

4. Беленченко И.В. Построение векторного критерия эффективности инвестиционно-строительного проекта с учетом экологических факторов / И.В. Беленченко, М.В. Новожилова // Математичне і імітаційне моделювання систем: IV Міжн. науково-практ. конф., 22 - 26 чер. 2009 р.: тези допов. - К., 2009. - С.126-129.

5. Новожилова М.В. Учет влияния возможного пожара при построении векторного критерия эффективности проекта логистического комплекса / М.В. Новожилова, И.В. Беленченко, М.Н. Мурин // Проблемы пожарной безопасности. - 2009. - № 26. - С. 89-93.

6. Беленченко И.В. Математическое моделирование инвестиционных затрат проекта с учетом различной стоимости ресурсов / И.В. Беленченко // Науковий вісник будівництва. - 2009. - № 54. - С. 244-248.

7. Беленченко І.В. Програмна система підтримки інвестиційних рішень з урахуванням екологічних факторів / І.В. Беленченко, М.В.

Новожилова // Комп'ютерна математика в інженерії, науці та освіті: ІІІ Міжн. науково-техн. конф., 1-31 жовт. 2009 р., тези допов. - П., 2009. - С.27.

8. Новожилова М.В. Оcобенности программной реализации нелинейных оптимизационных задач размещения геометрических объектов / М.В. Новожилова, И.В. Беленченко, М.Н. Мурин, И.А. Чуб // Современные информационные технологии и ИТ-образование: IV Междунар. научно-практ. конф., 5-9 груд. 2009 р., тези допов. - М., 2009. - С. 21-25.

9. Новожилова М.В. Методика обоснования комплексной эффективности инвестиционно-строительного проекта / М.В. Новожилова, И.В. Беленченко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий - 2010. - № 1/3 (43). - С.14-17.

10. Беленченко І.В. Визначення оптимальної структури продукту інвестиційно-будівельного проекту / І.В. Беленченко: PM Kiev '10: VІІ междунар. научно-практ. конф., 5-7 травн. 2010 р., тези допов. - К., 2010. С. 21-23.

АНОТАЦІЯ

Беленченко І. В. Математичні методи та інструментальні засоби розв'язання багатовимірних задач розподілу ресурсів проектів будівництва в умовах невизначеності - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.22 - Управління проектами та програмами. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури. - Харків, 2010.

Дисертацію присвячено створенню інструментальних засобів визначення векторної оцінки ефективності реалізації інвестиційно-будівельного проекту (ІБП) з урахуванням екологічного фактору в умовах ризику зовнішнього середовища для підвищення ефективності інвестиційних рішень на ранніх стадіях проекту, що включають оптимізаційні моделі та методики розв'язання. .

Побудовано дві постановки задачі визначення комплексної ефективності ІБП як ступеню відповідності параметрів продукту проекту інтересам всіх учасників проекту та підвищення рівню розвитку території, що розглядається, відповідно.

Визначено складові векторного критерію екологічної ефективності проекту за впливом забруднювачів на компоненти міської системи.

Проведено декомпозицію багатокритеріальної задачі визначення ефективності ІБП у вигляді послідовності чотирьох підзадач, які мають більш просту структуру та узгоджені із фазами ІБП.

Побудовано модифікацію оптимізаційної задачі розподілу ресурсів проекту з урахуванням різної динаміки зміни вартості ресурсів у часі протягом проекту. При цьому досліджено задачі врахування інвестиційного ризику через задану ставку дисконтування.

Здійснено реалізацію комплексу запропонованих математичних моделей та оптимізаційних методів при виконанні проекту побудови логістичного комплексу (м. Вишневе, Святошинський район, Київська область) компанії ДП «ІСТ Вишневе» та у навчальному процесі ХДТУБА.

Ключові слова: управління проектами, інвестиційно-будівельний проект, управління ресурсами, багатокритеріальна оптимізація.

АННОТАЦИЯ

Беленченко И. В. Математические методы и инструментальные средства решения многомерных задач распределения ресурсов проектов строительства в условиях неопределенности. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.22 управление проектами и программами. Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Харьков, 2010.

Диссертация посвящена созданию инструментальных средств определения векторной оценки эффективности реализации инвестиционно-строительного проекта (ИСП) с учетом экологического фактора в условиях риска внешней среды для повышения эффективности инвестиционных решений на ранних стадиях проекта, которые включают оптимизационные модели и методы решения.

Проведен анализ и формализация множества частных критериев эффективности продукта проекта.

Построено две постановки задачи определения комплексной эффективности ИСП как степени соответствия параметров продукта проекту интересам всех учасников проекта и повышение уровняю развития рассматриваемой территории соответственно.

Проведена декомпозиция многокритериальной задачи определения эффективности ИСП в виде последовательности четырех подзадач, которые имеют более простую структуру и согласованы с фазами ИСП.

Построена двухкритериальная оптимизационная задача определения коммерческой и экологической эффективности проекта, определены основные свойства данной постановки.

Осуществлена постановка задачи определения вектора оптимальных характеристик системы обеспечения пожарной безопасности с учетом экологически опасных факторов возможного пожара.

Выполнена обобщенная постановка многокритериальной задачи распределения многих ресурсов проекта как задачи оптимизационного геометрического проектирования.

Получено формальное описание целевого функционала задачи оптимизации ресурсов проекта, представлены основные виды критериев качества.

Построена модификация оптимизационной задачи распределения ресурсов проекта с учетом разной динамики изменения стоимости ресурсов во времени на протяжении проекта. При этом исследована задача учета инвестиционного риска через заданную ставку дисконтирования.

Разработан метод решения задачи оптимального распределения ресурсов проекта как задачи оптимизационного геометрического проектирования.

Построена концептуальная модель информационно-аналитической системы как программной среды поддержки принятия решений и осуществлена ее программная реализация.

Осуществлена практическая реализация комплекса предложенных математических моделей и оптимизационных методов при выполнении проекта построения логистического комплекса (г. Вишневое, Святошинський район, Киевская область) компании ДП «ІСТ Вишневое» и в учебном процессе ХГТУСА.

проект оцінка ефективність ризик

ABSTRACT

Belenchenko I.V. Mathematical methods and instrumental means for solving multidimensional problems of the building project resource distributing in uncertain conditions. - Manuscript.

A Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree in the speciality 05.13.22.- project and programs management. - Kharkov State Technical University of Construction and Architecture, Kharkov, 2010.

The thesis is devoted to development of mathematical methods and instrumental means for defining vector criteria of a develop project (DP) effectiveness at the early project stages taking into account ecological factor.

Two problem statements of complex DP effectiveness are considered. Within first statement DP effectiveness is defined as a degree of product's parameters accordance to the interests of all project participants, second one is a raising developing level of some city territory. The decomposition of multidimensional problem of DP effectiveness has been defined as a sequence of four subproblems that have more simple structure and adjusted with DP phases.

The modification of the optimization problem of project resource planning accounting dynamic changes in resources price at the project life cycle has been considered. A problem of calculating the investment risk through the specified discounting rate is provided. The problem as the optimization geometric design problem is offered. The problem solution method has been proposed within the research. The practical realization of proposed mathematical models and optimization methods is developed under project realization of the logistic building complex (Vishnevoe city, Sviatoshino district, Kiev region) of the DP company "IBP Vishnevoe" and during the educational process in KSTUCA.

Key words: project management, investing-building project, project resources, multicriteria optimization.

Размещено на Allbest.ru

...