Динамическая оптимизация долговременных потоков в организации строительства и реконструкции комплекса объектов

На правах рукописи

МЕЩАНИНОВ Иван Юрьевич

ДИНАМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ДОЛГОВРЕМЕННЫХ

ПОТОКОВ В ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

И РЕКОНСТРУКЦИИ КОМПЛЕКСА ОБЪЕКТОВ

Специальность 05.23.08 – Технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2011

Работа выполнена на кафедре экспертизы и управления недвижимостью

ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель:	доктор технических наук, профессор БОЛОТИН Сергей Алексеевич (Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор ВЕЛИЧКИН Виктор Захарович (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет) кандидат технических наук, доцент ДЬЯЧКОВА Ольга Николаевна (Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)
Ведущая организация:	ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет

Защита диссертации состоится « 14 » июня 2011 г. в 1430 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.223.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, 4, зал заседаний диссертационного совета (аудитория 219).

Электронная почта: rector@spbgasu.ru

Телефакс: (812) 316-58-73

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « » мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.223.01

доктор технических наук, профессор Ю.Н. Казаков

Актуальность темы. В настоящее время в Российской Федерации, вообще, и в С.-Петербурге, в частности, идет поиск различных по характеру мероприятий, направленных на интенсификацию объемов строительства в жилищной, социальной и промышленной сфере, падение которых особенно негативно проявили себя во время начавшегося в 2008 году экономического кризиса.

В частности, в рамках данной тенденции уже набрала обороты кампания по реанимации закона о долевом строительстве многоквартирных домов. В этом законе застройщиков, на наш взгляд, не устраивала четкая и недвусмысленная регламентация их обязательств перед дольщиками, в частности, связанных с обеспечением своевременного ввода строительных объектов в эксплуатацию. При ревизии первоначальной версии закона «победили» строители, так как они добились двукратного снижения пени (неустойки), связанной с несвоевременным вводом объектов в эксплуатацию.

О чем это свидетельствует? Это свидетельствует, прежде всего, об отсутствии в строительстве среднесрочного календарного планирования, которое адекватно соответствовало бы реальным рыночным условиям. Следствием данного обстоятельства стало практически полное отсутствие долгосрочного календарного планирования как такового. Подтверждением этому выводу служит то, что в условиях рыночной экономики определение продолжительности строительства осуществляется не нормативно, как было в эпоху тотального плана, тогда как самими строители не в состоянии обеспечить выполнение своего же прогноза.

Вместе с этим отсутствие долгосрочного планирования строительства идет вразрез со стремлениями федерального правительства к формированию долгосрочных бюджетов, которые во многом связаны с достижением стратегических социальных целей, в частности демографических. Действительно, как можно планировать ликвидацию ветхого и аварийного жилья, строительство детсадов, школ и др., если сроки нового строительства постоянно срываются?

Европейский опыт показывает, что при достаточно большой концентрации городского населения в селитебных зонах, на первый план выходит особый вид строительства – это реконструкция объектов. Основное современное требование к реконструируемым зданиям заключается в предъявлении к ним жестких нормативов по энергоресурсосбережению. Для представленной диссертационной задачи это требование можно формализовать следующим образом.

До проведения реконструкционных мероприятий, функционирование объекта связано с, так называемым, пред инвестиционным денежным потоком, в результате проведения реконструкционных мероприятий на данном объекте его функционирование будет связано с после инвестиционным денежным потоком, капитализация которого в общем случае должна возрасти. Однако при реальном планировании всех реконструкционных мероприятий возникают два глобальных ограничителя. Первый ограничитель связан с невозможностью реконструкции всех объектов по социальным причинам, например, из-за невозможности одновременной остановки работы всего комплексного объекта, или из-за невозможности одновременного переселения большой группы граждан. Второй связан с невозможностью одновременного финансирования всех объектов. В результате учета этих двух императивов, из комплекса объектов необходимо выделить отдельные фронты работ, и между ними необходимо установить очередность их освоения. Таким образом, в условиях современных рыночных отношений вновь актуальной становится задача поиска оптимальной очередности в долговременном строительном потоке.

Следует отметить, что реконструируемые объекты – это только часть приложения поставленной в диссертации задачи; на самом деле ее схема может быть экстраполирована и на новое строительство. В этом случае общая постановка несколько упрощается, так как будет отсутствовать пред инвестиционный денежный поток, а вот после инвестиционный поток будет связан, либо с энергосберегающей экономией эксплуатационных расходов, либо с доходом от сдачи помещений в аренду, либо с обоими факторами. Таким образом, помимо актуальности, поставленная в диссертации задача является и достаточно универсальной.

Далее можно с уверенностью констатировать, что в долгосрочном календарном планировании, должна реанимироваться и задача оптимизации очередности освоения объектов, входящих в строительный поток. Ее отличие в современной постановке должно включать как новые ограничения, так и новую целевую функцию, основанную современных критериях оценки эффективности инвестиционных строительных проектов. А для того, чтобы данная задача была бы актуальна не только при планировании, но и при реализации проекта, как раз и необходимо выполнение обязательств по своевременному вводу строительных объектов в эксплуатацию, что можно обеспечить мероприятиями по оптимальному управлению рисками несвоевременного выполнения работ.

Следует также отметить, что алгоритмизация подобных задач традиционно относится к категории сложных, а при учете сразу трех денежных потоков: пред инвестиционного, инвестиционного и после инвестиционного, является, на наш взгляд, сложной вдвойне. Таким образом, в качестве одного из направлений повышения эффективности планирования, организации и управления строительством должно стать обеспечение субъектов управления строительством современным оптимизационным инструментарием по долгосрочному календарному планированию, а в качестве критерия эффективности использовать чистый дисконтированный доход от реализации комплексного инвестиционного строительного проекта, долговременная актуальность которого учитывает его чувствительность к имеющим место рискам. Другим актуальным моментом диссертации является ее направленность на комплексный учет энергоресурсосберегающих проектов, которой вносит определенную специфику в предлагаемую оптимизационную методику.

Если конкретизировать приведенные тезисы, то в итоге можно сформулировать следующее резюме. Для эффективного планирования, организации и управления строительством в диссертации представлены постановки и решения следующих задач.

• Усовершенствован современный организационно-технологический и экономический инструментарий в области организации долгосрочного строительства комплекса последовательно возводимых объектов, ориентированных на энергоресурсосберегающие проекты.
• Далее этот инструментарий наделен свойством многовариантного выбора управленческого решения и ориентирован на оценку долгосрочных проектов по чистому дисконтированному доходу с учетом волатильности параметров, составляющих основу возникновения рисков несвоевременного выполнения работ.

Положительным фоном для решения поставленных задач является начавшее с 2010 г. экономическое выздоровление строительной отрасли. В частности, в практику строительства, хотя и медленно, возвращается метод комплексной застройки территории С.-Петербурга (территориальный девелопмент). Положительным примером комплексной застройки является намывка у берега Васильевского острова новых земель и их освоения, что к тому же является и долгосрочным проектом. Поэтому, на наш взгляд, в перспективе застройка жилых массивов градостроительными комплексами, а также долгосрочное планирование реконструкции различных по назначению комплексов последовательно возводимых объектов будет только расширяться.

Цель исследования заключается в совершенствовании методологии планирования, организации и управления строительством комплекса, последовательно возводимых (реконструируемых) объектов, учитывающей не только инвестиционные затраты, но и доходы (расходы) в до и после инвестиционный периоды, т.е. с ориентацией на совместный учет поточной организации работ плюс энергоресурсосберегающую эксплуатацию объектов.

Научная новизна представленного исследования заключается в разработке, совершенствовании, создании и исследовании следующих предметов научного поиска.

1. В создании и исследовании универсального оптимизационного алгоритма комплексного потока последовательно возводимых или реконструируемых объектов, определяемых доходными периодами до инвестиционной и после инвестиционной энергоресурсосберегающей эксплуатации.
2. В исследовании оптимизационных результатов на предмет оценки их вариабельности и чувствительности к организационно-технологическим параметрам, обладающих свойством волатильности.
3. В разработке и исследовании программного обеспечения оптимизационного алгоритма, ориентированного на современные компьютеризированные системы управления проектами с учетом наглядного методического сопровождения по решению оптимизационных задач и анализу их чувствительности.

Объектом исследования диссертации является организация, планирование и управление поточным строительством комплекса последовательно возводимых (реконструируемых) объектов.

Предметом исследования диссертации являются оптимальные (по современным критериям) методы организации, планирования и управления строительством комплекса последовательно возводимых или реконструируемых объектов, ориентированные на их практическое использование в современных рыночных условиях и реализованных в компьютерных программах управления проектами.

Достоверность полученных результатов исследований подтверждается практическим проверками и применением методик, выводов и рекомендаций, реализованных в конкретных проектах, а также использованием современных научных исследований российских ученых в области теории и практики организации, планирования и управления строительным производством и экономикой и строительства: Андреева Л.С., Афанасьева В.А., Баркалова С.А., БирюковаА.Н., Болотина С.А., Васильева В.М., Величкина В.З., Воропаева В.И., Грабового П.Г., Гусева Е.В., Гусакова А.А., Зеленцова Л.Б., Мищенко В.Я., Олейника П.П., Рыбальского В.И., Цая Т.Н. и др. и зарубежных ученых в области управления проектами и календарного планирования Джонсона С.М., Келли Дж. О., Уокера М.Е., и др., труды научно-исследовательских и проектных институтов, а также высших учебных заведений, занимающихся вопросами организации, экономики и управления строительством, а также подрядных строительных организаций.

Практическая значимость. Для практического осуществления эффективного планирования, организации и управления строительным производством разработаны и реализованы в форме программного обеспечения следующие методики. Разработки долгосрочного плана реконструкции медицинского комплекса (см. Приложение) и методики инструментального обеспечения комбинаторной оптимизации последовательно возводимых или реконструируемых объектов, реализованной в программе Microsoft Project.

Апробация. Основные положения диссертационной работы уже доложены на 63 и 64-ой-международной научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов СПбГАСУ 2009; 66 и 67-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ 2009-2010 гг.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 146 страницах основного текста (гарнитура Times New Roman, 14пт), состоит из введения, четырех глав, заключения (основные выводы), списка литературы, включающего 153 наименования и приложений на 24 с. В работе представлено 20 рисунков и 18 таблиц.

Исходя из выше изложенного, на защиту выносятся следующие научно-практические разработки:

1. Теоретические основы календарного планирования оптимальной последовательности объектов строительства и реконструкции, составляющих долгосрочный строительный поток, в котором учитывается пред инвестиционный, инвестиционный и после инвестиционный денежный поток.
2. Обоснование выбора чистого дисконтированного дохода в качестве критерия при оптимизации очередности освоения объектов в комплексном инвестиционном строительном проекте.
3. Оценка эффективности оптимизации очередности работ на строительных объектах и методика оценки чувствительности комбинаторной оптимизации очередности освоения объектов, обеспечивающая управление рисками при реализации долгосрочных строительных потоков в практической деятельности.
4. Разработка алгоритма и компьютерной программы частной модели поиска оптимальной очередности освоения объектов в долгосрочных строительных потоках, реализующие учет временных, абсолютных и относительных ограничений в стандартной программе управления проектами типа Microsoft Project.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе диссертации дан обзор возможностей календарного планирования в строительстве и реконструкции современных комплексов зданий и сооружений, а также представлен анализ основных элементов методологии календарного планирования и его программного обеспечения, направленного на формирование, расчет и оптимизацию строительных работ. На основе проведенного анализа сформулирована постановка обобщенной задачи диссертационного исследования, обладающая актуальностью, научной значимостью и практической востребованностью для современного планирования, организации и управления строительным производством.

Во второй главе представлен материал по теоретическим основам предлагаемого метода календарного планирования оптимальной последовательности по строительству и реконструкции комплекса объектов. В главе представлены практические основы формализованной постановки задачи строительства комплекса последовательно возводимых объектов. Этот материал показал, как актуальность получения оптимизационного эффекта, так и связанные с его получением различные закономерности, в частности, зависимость экстремальной перестановки объектов от заложенной в расчет нормы дисконта.

Далее с целью обоснования оптимизационного критерия рассмотрены различные варианты выбора целевой функции. Так, например, если в качестве оптимизационного критерия использовать чистый доход (PV) то этот показатель не учитывает изменения стоимости денег во времени, которая даже с учетом одной только инфляции составляет величину порядка 10% годовых. Если же в качестве оптимизационного критерия использовать внутреннюю норму доходности (IRR) или дисконтируемый период окупаемости (DPB), то это сделает процедуру оптимизации практически не осуществимой, так как эти величины входят в соответствующие расчетные формулы неявно. Также установлено, что другим препятствием для использования этих функций является их неоднозначность оценке знакопеременных денежных потоков, например, возникновение множественности внутренних норм доходности (так называемая проблема Лори). Поэтому на основании проведенной селекции показателя целевой функции для построения дальнейшей оптимизационной процедуры выбран чистый дисконтированный доход (NPV), представленный в форме учета до инвестиционного, инвестиционного и после инвестиционного денежного потока.

(1)

где Vj(t) - функции годовых операционных доходов (расходов) до проведения

реконструкции на j-м объекте;

Rj(t) - функции годовых операционных доходов (расходов) после

проведения реконструкции на j-м объекте;

Cj(t) - функция инвестиционных затрат в реконструируемый объект;

Sj и Fj - сроки начала и окончания реконструкционных работ на объекте;

Т - продолжительность выполнения всех реконструкционных работ;

Е=-1 - норма дисконта, включающая безрисковую составляющую, темп

инфляции и премию за риск инвестиций в комплексный проект.

В поставленной задаче обобщающей целевой функцией является суммарная величина чистого дисконтированного дохода.

NPV=NPVjmax (2)

Анализом установлено, что численное значение данной целевой функции будет зависеть от порядка реконструкции (освоения) отдельных объектов, но для использования известных алгоритмов направленного поиска оптимизационного решения данная функция является слишком сложной.

Поэтому на исследовано естественное упрощение целевой функции при учете факта существования небольшой нормы дисконта, который имеет место при условии протекания экономически стабильных процессов, прогнозируемых в ближайшем будущем РФ. В математическом плане это дает следующее упрощение

NPVjSj·Vj-(Fj-Sj)·Cj+(T-Fj)·Rj. (3)

С учетом данного приближения NPVPV, то есть чистый дисконтированный доход будет стремиться к чистому доходу, то есть к доходу, определенному без дисконтирования.

В противоположность этому упрощению, для больших значений нормы дисконта, и для расписаний строительных работ по объектам, рассчитанным на 5 лет и выше, приближение формулы (1) можно представить в виде

(4)

Для каждого вида упрощений сделаны соответствующие рекомендации по методике оптимизации.

Определенным, а точнее условным «упрощением» следует считать использование формулы (1) для объектов нового строительства, в этом случае данная формула будет представлена в виде