veststuВестник Сибирского государственного университета путей сообщенияBulletin of Siberian State University of Transport1815-9265Сибирский государственный университет путей сообщения10.52170/1815-9265_2022_61_86veststu-67Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREСтруктурно-модульная параметризация дорожно-строительного потока в системе информационного моделированияStructural modular parameterization of the road construction flow in the information modeling systemБоброваТ. В.BobrovaT. V.

Татьяна Викторовна Боброва

Омск

Professor of the Economics and Project Management in Transport Construction Department, Doctor of Engineering

Omsk

bobrova.tv@gmail.comСибирский государственный автомобильно-дорожный университетРоссияSiberian State Automobile and Highway UniversityRussian Federation2022300620220286–95Copyright © Боброва Т.В., 20222022Боброва Т.В.Bobrova T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikstu.ru/jour/article/view/67

Анализ реализации сложных строительных проектов в России и за рубежом с использованием BIM-технологий выявил важность оптимизации проектных решений на стадии календарного планирования. Неадекватное отражение в процессе моделирования реальных условий линейного дорожного строительства приводит к нарушению сроков ввода объектов в эксплуатацию, снижению эффективности организационно-технологических решений. Цель данного исследования: обеспечить адекватность модели и оптимизацию сроков строительства автомобильных дорог непосредственно в процессе информационного моделирования комплексного потока. Для решения проблемы использована теория структурно-параметрического синтеза потоковых систем. Комплексный дорожно-строительный поток рассмотрен на двух уровнях: микроуровень – параметры отдельных звеньев специализированных потоков; макроуровень – параметры взаимодействия специализированных потоков в качестве самостоятельных объектов моделирования между собой. Структурная декомпозиция объекта представлена в виде графа с вертикальным разделением на третьем уровне на относительно однородные участки с выделением двух видов модулей – линейных и сосредоточенных проектно-технологических модулей (ЛПТМ и СПТМ). Реализована концепция, основанная на конвергенции ранее созданных имитационных моделей оптимизации комплексного дорожно-строительного потока и информационного моделирования, с переходом модельного времени с постоянным шагом ∆t к модельно-событийному. Представлена математическая постановка задачи, определены ограничения и целевая функция. В качестве демонстрационного примера представлен расчет оптимального календарного графика строительства дороги при заданных ресурсах в программе MS Project. Инструментарий программы позволил учесть изменение режима работы предприятия в течение года, особенности перехода к зимним технологиям. График Ганта, рассчитанный с использованием данного метода, трансформирован в линейный график в осях «продолжительность – протяженность».

The analysis of the implementation of complex construction projects in Russia and abroad using BIM technologies revealed the importance of optimizing design solutions at the scheduling stage. Inadequate reflection in the process of modeling the real conditions of linear road construction leads to a violation of the terms of facilities’ commissioning and reduces in the efficiency of organizational and technological solutions. The purpose of this research is to provide the adequacy of the model and optimization of the highway construction timing, directly in the process of information modeling of a complex flow. To solve the problem, the theory of structural-parametric synthesis of flow systems has been used. The complex road construction flow is considered on two levels: micro level for parameters of separate links of specialized flows; macro level for parameters of interaction of specialized flows as independent objects of modeling between them. The structural decomposition of the object is presented in the form of a graph with vertical division at the 3rd level into relatively homogeneous areas with the allocation of two types of modules: linear design and technological modules (LDTM); concentrated design and technological modules (CDTM). The concept is implemented based on the convergence of previously created simulation models for the optimization of complex road construction flow and information modeling, with the transition of model time from "∆t" to model-event. The mathematical statement of the problem is presented, the constraints and the objective function are determined. As a demonstration example, the calculation of the optimal calendar schedule for the construction of a road for given resources in the MS Project program is presented. The toolkit of the program made it possible to take into account the change in the operating mode of the enterprise during the year, the peculiarities of the transition to winter technologies. The Gantt chart, calculated using this method, has been transformed into a linear graph in the axis “duration – length”.

дорожное строительствоинформационное моделированиеструктурная декомпозиция объектапараметрический синтезпотоковая системаMS Projectroad constructioninformation modellingstructural decomposition of the objectparametric synthesisflow systemMS ProjectReferencesKhodabandelu A., Park J. W. Agent-based modeling and simulation in construction // Automation in Con struction. 2021. Vol. 131. P. 103882. DOI 10.1016/j.autcon.2021.103882.Khodabandelu A., Park J. W. Agent-based modeling and simulation in construction. Automation in Construction. 2021;131:103882. DOI 10.1016/j.autcon.2021.103882.Doukari O., Greenwood D. Automatic generation of building information models from digitized plans // Automation in Construction. 2020. Vol. 113. P. 103129. DOI 10.1016/j.autcon.2020.103129.Doukari O., Greenwood D. Automatic generation of building information models from digitized plans. Automation in Construction. 2020;113:103129. DOI 10.1016/j.autcon.2020.103129.Возгомент Н. В. Современные вызовы и перспективы развития BIM-моделирования в России в эпоху цифровизации // E-Management. 2020. Т. 3, № 3. С. 20–27. DOI 10.26425/2658-3445-2020-3-3-20-27.Vozgoment N. V. Modern challenges and prospects for the development of BIM modeling in Russia in the epoch of digitalization. E-Management. 2020;3(3):20–27. DOI 10.26425/2658-3445-2020-3-3-20-27. (In Russ.).Kabanov V. N. Organizational and technological reliability of the construction process // Magazine of Civil Engineering. 2018. No. 1 (77). P. 59–67. DOI 10.18720/MCE.77.6.Kabanov V. N. Organizational and technological reliability of the construction process. Magazine of Civil Engineering. 2018;(77):59–67. DOI 10.18720/MCE.77.6.Kalugin Yu. B., Romanov R. S. Scheduling workflows for scattered objects // Magazine of Civil Engineer ing. 2018. No. 8 (84). P. 29–40. DOI 10.18720/MCE.84.3.Kalugin Yu. B., Romanov R. S. Scheduling workflows for scattered objects. Magazine of Civil Engineering. 2018;(84):29–40. DOI 10.18720/MCE.84.3.Earned Schedule min-max: Two new EVM metrics for monitoring and controlling projects / P. Ballesteros Pérez, E. Sanz-Ablanedo, D. Mora-Melià [et al.] // Automation in Construction. 2019. Vol. 103. P. 279–290. DOI 10.1016/j.autcon.2019.03.016.Ballesteros-Pérez P., Sanz-Ablanedo E., Mora-Melià D. [et al.]. Earned Schedule min-max: Two new EVM metrics for monitoring and controlling projects. Automation in Construction. 2019;103:279–290. DOI 10.1016/j.autcon.2019.03.016.Боброва Т. В., Дубенков А. А., Тытарь И. В. Совершенствование организационно-технологического проектирования линейных транспортных объектов на основе моделирования их пространственной декомпозиции // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 4 (32). С. 169–175. DOI 10.18324/2077-5415-2016-4-169-175.Bobrova T. V., Dubenkov A. A., Tytar I. V. Improving the organizational and technological design of linear transport facilities based on modeling their spatial decomposition. Systems. Methods. Technology. 2016;(32):169–175. DOI 10.18324/2077-5415-2016-4-169-175. (In Russ.).Bobrova T., Vorobyev V. Linear structure taxonomy with the account of environmental polystructures im pact // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 216. https://doi.org/10.1051/matecconf/201821601003Bobrova T., Vorobyev V. Linear structure taxonomy with the account of environmental poly-structures impact. MATEC Web of Conferences. 2018;216. URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/201821601003.Абдуллаев Г. И., Величкин В. З., Солдатенко Т. Н. Повышение организационно-технологической надежности строительства линейно-протяженных сооружений методом прогнозирования отказов // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 3 (38). С. 43–50. DOI 10.5862/MCE.38.6.Abdullaev G. I., Velichkin V. Z., Soldatenko T. N. Improving the organizational and technological reliability of the construction of linear-length structures by the method of failure prediction. Magazine of Civil Engineering. 2013(38):43–50. DOI 10.5862/MCE.38.6. (In Russ.).Максимычев О. И., Бойков В. Н. Поддержка жизненного цикла проектов дорожно-строительных работ в парадигме цифровой экономики // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2019. № 1 (12). С. 10–15. DOI 10.17273/CADGIS.2019.1.2.Maksimychev O. I., Boikov V. N. Support for the life cycle of road construction projects in the digital economy paradigm. CAD and GIS of automobile roads. 2019;(12):10–15. DOI 10.17273/CADGIS.2019.1.2. (In Russ.).Боброва Т. В. Проектно-ориентированное управление производством работ на региональной сети автомобильных дорог : монография. Омск : Изд-во Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета, 2006. 334 с.Bobrova T. V. Project-oriented management of the production of works on the regional network of highways: monograph. Omsk: Publishing House of the Siberian State Automobile and Highway University; 2006. 334 p. (In Russ.).Строительство путей сообщения на Севере : научно-практическое издание / С. Я. Луцкий, Т. В. Шепитько, П. М. Токарев [и др.]. М. : ЛАТМЭС, 2009. 286 с.Lutsky S. Ya., Shepitko T. V., Tokarev P. M. [et al.]. Construction of communication lines in the North: scientific and practical publication. M.: LATMES; 2009. 286 p. (In Russ.).Брызгалова Р. М., Воробьев В. С., Каталымова К. В. Имитационная модель управления стоимостью железнодорожного строительства // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2008. № 2. С. 51–57.Bryzgalova R. M., Vorobyov V. S., Katalymova K. V. Simulation model of railway construction cost control. Scientific problems of transport of Siberia and the Far East. 2008;(2):51–57. (In Russ.).Имитационное моделирование в структуре создания БИМ-технологий строительных проектов / В. С. Воробьев, А. С. Синицына, К. В. Каталымова, Н. П. Запащикова // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 5 (713). С. 105–115.Vorobyev V. S., Sinitsyna A. S., Katalymova K. V., Zapashchikova N. P. Simulation modeling in the structure of creating BIM technologies for construction projects. University Proceedings. Construction. 2018;(713):105–115. (In Russ.).Воробьев В. С., Манаков А. Л. Концепция имитационного моделирования организации производства инфраструктурного комплекса железных дорог // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2013. № 1. С. 81–85.Vorobyev V. S., Manakov A. L. The concept of simulation modeling of the infrastructure railway complex production organization. Scientific problems of transport in Siberia and the Far East. 2013;(1):81–85. (In Russ.).Волков В. А., Чудинов С. М. Системный анализ для структурно-параметрического синтеза // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия «Экономика. Информатика». 2012. № 19 (138). Вып. 24/1. С. 153–157.Volkov V. A., Chudinov S. M. System analysis for structural-parametric synthesis. Scientific Bulletin of the Belgorod State University. Series “Economics. Informatics”. 2012;138(24/1):153–157. (In Russ.).Акимов С. В. Анализ проблемы автоматизации структурно-параметрического синтеза // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2011. № 2 (24), часть 2. С. 204–211.Akimov S. V. Analysis of the problem of automation of structural-parametric synthesis. Reports of the Tomsk State University of Control Systems and Radio Electronics. 2011;24(2):204–211. (In Russ.).Аристов А. О. Теория квазиклеточных сетей : научная монография. М. : Изд-во Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», 2014. 188 с. URL: https://vk.com/wall1563794_1577 (дата обращения: 15.01.2022).Aristov A. O. Theory of quasicellular networks: scientific monograph. M.: Publishing House of the National Research Technological University MISIS; 2014. 188 р. URL: https://vk.com/wall1563794_1577. (In Russ.).Аристов А. О. Модели организации движения транспортных потоков на основе дискретных структур // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. Т. 6. № 12. С. 662–675.Aristov A. O. Traffic flow organization models based on discrete structures. Mining Information and Analytical Bulletin. 2011;6(12):662–675. (In Russ.).Informetric analysis and review of literature on the role of BIM in sustainable construction / R. Santos, A. A. Costa, J. D. Silvestre, L. Pyl // Automation in Construction. 2019. Vol. 103. P. 221–234. DOI 10.1016/j.autcon.2019.02.022.Santos R., Costa A. A., Silvestre J. D. and Pyl L. Informetric analysis and re-view of literature on the role of BIM in sustainable construction. Automation in Construction. 2019;103:221–234. DOI 10.1016/j.autcon.2019.02.022.BIM-integrated construction safety risk assessment at the design stage of building projects / Y. Lu, P. Gong, Y. Tang [et al.] // Automation in Construction. 2021. Vol. 124. P. 103553. DOI 10.1016/j.autcon.2021.103553.Lu Y., Gong P., Tang Y. [et al.]. BIM-integrated construction safety risk assessment at the design stage of building projects. Automation in Construction. 2021;124:103553. DOI 10.1016/j.autcon.2021.103553.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.