Moscow, Moscow, Russian Federation
Moscow, Moscow, Russian Federation
UDC 69.058
CSCSTI 67.01
The article considers methods of combining when performing works and problems with their organization in construction, analyzes the current status of the prevalence of these methods in the construction industry of the Russian Federation. The uncertainty and risk reduction options in processes of parallel execution of works are considered. As part of the study, a systematic analysis of existing methods to improve the system for reducing the duration of construction of housing projects was carried out. Focused on identifying points of potential life cycle reduction by running work in parallel at different stages. Four methodological groups are considered: traditional methods of calendar-network planning (CPM, PERT), methods of optimization of irregular flows (CPM-LOB, Delta-shift, matrix and graphical approaches), information modeling technology (TIM) as a tool for data integration and collaboration, and hybrid models that combine the elements of these approaches. For each of the groups, advantages and disadvantages have been identified and systematized, conditions for their effective application have been defined, as well as limitations that arise when implementing the principle of parallel execution of work. Based on the comparative analysis, it is found that the greatest synergistic effect in reducing the duration of the investment-construction cycle is achieved when integrating critical chain methods, The organization and technologies of information modeling in the framework of adaptive hybrid models of life cycle management of capital construction objects. The results of the study can be used to inform the choice of organizational and technological solutions aimed at reducing construction time and improving resource efficiency.
life cycle of construction, combination of construction works, critical path, critical chain method, continuous organization, information modeling (BIM), reduction of construction deadlines
Введение
Проблема сокращения продолжительности инвестиционно-строительного цикла объектов жилищного строительства приобретает особую значимость в контексте современных экономических условий, характеризующихся высокой стоимостью капитала, необходимостью повышения оборачиваемости инвестиций и структурными изменениями в отрасли. Традиционные методы календарно-сетевого планирования, такие как метод критического пути (CPM) [1,2], несмотря на свою распространенность, демонстрируют ограниченную эффективность при решении задач оптимизации продолжительности на всех этапах жизненного цикла, особенно при попытке реализации принципа параллельного выполнения работ. В этой связи актуальным направлением научного поиска выступает разработка и адаптация методологических подходов, позволяющих системно выявлять и использовать резервы времени за счет совмещения процессов.
Цель исследования
Целью исследования является проведение анализа существующих методов сокращения продолжительности строительства посредством совмещения при выполнении работ строящихся зданий или сооружений, а также выявление организационно-технологических условий и ограничений эффективного совмещения этапов жизненного цикла объектов жилищного строительства (предпроектный, проектный, строительно-монтажных работ) на основе сравнительной оценки существующих методов календарно-сетевого планирования, оптимизации неритмичных потоков и технологий информационного моделирования.
Задачи исследования (применительно к совмещению этапов):
- систематизировать методы параллельного выполнения работ на различных этапах жизненного цикла в зависимости от степени неопределенности и ресурсных ограничений;
- выявить преимущества и недостатки каждого метода с точки зрения возможности безопасного (без увеличения рисков) совмещения этапов;
- определить условия интеграции методов критической цепи, поточного планирования и ТИМ для обеспечения сквозного совмещения процессов от проектирования до ввода в эксплуатацию.
Материалы и методы
Классические методы совмещения продолжительности этапов жизненного цикла, основанные на анализе критического пути, задают теоретический фундамент для сокращения сроков, однако их применение в чистом виде не позволяет в полной мере учесть фактор времени на всем протяжении жизненного цикла. Как отмечается в научной литературе [3], традиционный вариант метода критического пути не учитывает полный жизненный цикл инвестиционно-строительных проектов, а также неравноценность денег во времени, что особенно важно при принятии решений о параллельном выполнении работ, сопряженном с изменением структуры затрат. В качестве методологического решения предлагается модификация метода критического пути по принципу минимума затрат с учетом фактора времени, что позволяет перейти от дискретной оптимизации к моделям, работающим в непрерывном времени. Данный подход открывает возможность для более точного определения оптимальных точек совмещения этапов, при котором достигается баланс между продолжительностью строительства и совокупными затратами.
Существенным развитием концепции сетевого планирования в направлении совмещения при выполнении работ стал метод критической цепи (CCPM), который представляет собой альтернативу традиционному критическому пути. Принципиальное отличие данного метода заключается в подходе к управлению временными резервами: вместо того чтобы закладывать страховочное время в каждую отдельную работу, метод критической цепи консолидирует эти резервы в специальные буферы, размещаемые в конце критической цепи и в точках слияния питающих цепей [4, 5]. В адаптации к отечественной практике предлагается модификация метода, предполагающая увеличенный совокупный запас по времени в буферах и введение контрактного буфера на выполнение фиксированных объемов подрядных работ, что сопровождается использованием контрактных инструментов вознаграждения за досрочное завершение. Данный подход создает экономические стимулы для параллельной реализации работ подрядными организациями.
Ниже представлена таблица сводного анализа, систематизирующая методы исследования, применяемые в научных работах по проблематике сокращения продолжительности инвестиционно-строительного цикла. Классификация построена на основе анализа актуальных публикаций (2024–2026 гг.) по специальности 2.1.14 «Управление жизненным циклом объектов строительства» и смежным областям.
Таблица 1
Методы исследования сокращения
продолжительности инвестиционно-строительного цикла
|
Метод исследования |
Краткое описание применения в анализируемой литературе |
Примеры из источников |
|
Систематический обзор литературы |
Применяется для агрегации и критического анализа, накопленного теоретического и эмпирического материала, выявления эволюции подходов и пробелов в знаниях. Используется как основа для мета-анализа при оценке эффективности BIM и других технологий. |
В ряде работ обзор литературы [6, 7] используется для обоснования актуальности исследования и выявления недостатков существующих моделей, например, в области информационного моделирования для управления качеством и сроками. |
|
Сравнительный анализ (по выделенным критериям) |
Основной инструмент для оценки сильных и слабых сторон различных методологий. Ключевые критерии сравнения включают: точность оценки сроков, способность к параллелизации работ, учет ресурсных ограничений и адаптивность к неопределенности. |
Проводится сопоставление классических методов (CPM, PERT) с современными (CCPM, Lean Construction), а также детальный анализ CPM и CCPM с использованием специализированного ПО и ручного счета. [8] |
|
Метод классификации |
Используется для упорядочивания и систематизации организационно-технологических решений (ОТР) по уровням, этапам жизненного цикла и другим признакам. |
Разработана четырехуровневая классификация ОТР [9] для объектов комплексного развития территорий с интеграцией таких параметров, как масштаб системы, этап ЖЦ и уровень управления. |
|
Анализ факторов (с оценкой относительной значимости) |
Направлен на идентификацию и ранжирование организационно-управленческих, ресурсных, проектных и внешних факторов, влияющих на продолжительность строительства, с целью фокусировки усилий на наиболее критичных из них. |
В исследованиях детально [9] исследуются группы факторов, влияющих на сроки реализации проектов, с расчетом соотнесения их относительной значимости. |
|
Процессное моделирование (в т.ч. BPMN) |
Применяется для визуализации и оптимизации последовательности операций, выявления «узких мест» и обоснования возможности перераспределения работ между этапами (например, перенос задач нулевого цикла на более ранние стадии). |
Процессное моделирование с использованием нотации BPMN позволяет формализовать и анализировать потенциальные резервы сокращения сроков за счет изменения последовательности операций. [8] |
|
Аналитический обзор (с разбором математического инструментария) |
Глубокое исследование алгоритмической и математической основы методов планирования (CPM, PERT, CCPM, GERT и др.). |
Исследование математического инструментария, применяемого в методах критического пути и критической цепи, что позволяет понять их теоретические ограничения. |
|
Ресурсно-календарное планирование (анализ методов оптимизации) |
Направление, фокусирующееся на проблеме балансировки между доступностью ограниченных ресурсов (трудовых, технических) и сроками выполнения работ. Включает выравнивание графиков и алгоритмы оптимизации загрузки. |
Анализ основных исследований в области ресурсно-календарного планирования на основе мирового опыта, выведение трех основных направлений и предложение триединой модели оптимизации. |
|
Изучение и адаптация зарубежного опыта |
Предполагает анализ практик, моделей и техник управления сроками, применяемых в зарубежных проектах, с целью их последующей адаптации к отечественным условиям и нормативной базе. |
Исследование зарубежного опыта решения ключевых проблем управления сроками, включая оценку продолжительности процессов и распределение ресурсов, а также анализ техник «сжатия» производственного плана. |
Методология исследования в рассмотренных работах, как правило, строится на комбинации описанных выше подходов, что обеспечивает многоаспектность анализа и достоверность выводов. Такой синтез методов, от теоретического обзора до эмпирической оценки, является необходимым условием для разработки валидных гибридных и адаптивных моделей управления продолжительностью строительства.
В сфере организации непосредственно строительного производства значительный потенциал сокращения продолжительности заложен в методах оптимизации неритмичных потоков, реализующих принцип параллельного выполнения работ на различных захватках [9]. Классические методы поточной организации, основанные на расчете критического пути и линии баланса (CPM-LOB), в зарубежной практике применяются для планирования повторяющихся строительных процессов. Однако их использование в отечественных условиях сопряжено с определенными ограничениями [10]. Перспективным направлением выступает модификация метода CPM-LOB, использующая параллельное выполнение работ бригадами на нескольких захватках в пределах циклов, а также метод "дельта-сдвига" (Delta-shift) для координации взаимосвязанных работ. Данные разработки позволяют преодолеть ограничения традиционного поточного метода и обеспечить непрерывное использование ресурсов при одновременном развертывании нескольких видов работ на различных участках [11].
На предпроектном и проектном этапах жизненного цикла основным инструментом сокращения продолжительности выступает технология информационного моделирования (ТИМ), создающая основу для параллельной работы всех участников инвестиционно-строительного процесса. Внедрение технологий информационного моделирования в соответствии с требованиями Постановления Правительства № 3311 создает принципиально новые условия для организации совместной работы, позволяя существенно сократить время согласований и выявить коллизии на ранних стадиях. Практические данные свидетельствуют, что ТИМ-технологии сокращают сроки обработки документов на 50%, а ошибки проектирования — на 80% [11, 12]. Эффект совмещения продолжительности при выполнении этапов жизненного цикла достигается за счет создания среды общих данных, в которой проектировщики различных специальностей работают с единой моделью, что исключает последовательные циклы согласований и позволяет совмещать процессы проектирования, экспертизы и подготовки строительства.
Ниже представлен анализ преимуществ и недостатков традиционных методов календарно-сетевого планирования (на примере метода критического пути CPM, метода оценки и пересмотра программ PERT, а также классических сетевых графиков), оформленный в табличной форме. Данные методы остаются базовым инструментом управления сроками в строительстве, однако их применение сопряжено с рядом ограничений, особенно в условиях необходимости параллельного выполнения работ и учета ресурсных ограничений [13].
Таблица 2
Преимущества и недостатки
традиционных методов календарно-сетевого планирования
|
Критерий |
Преимущества |
Недостатки |
|
Наглядность и структурирование |
Позволяют четко визуализировать логическую последовательность работ (работы, события, зависимости). Сетевой график дает целостное представление о технологической структуре проекта. |
При большой сложности проекта (более 100–150 работ) график становится трудночитаемым, теряется наглядность. Требуются специализированные программные средства для поддержания актуальности. |
|
Выявление критического пути |
Однозначно определяют критический путь (набор работ с нулевым полным резервом времени), что позволяет выделить операции, непосредственно влияющие на общую продолжительность строительства. |
Метод ориентирован на последовательно-параллельную структуру работ и не учитывает влияние ресурсных конфликтов на изменение критического пути. В классическом CPM критический путь может смещаться при возникновении ресурсных ограничений, что требует многократного пересчета. |
|
Учет вероятностной неопределенности |
PERT позволяет учитывать вероятностный характер продолжительности работ (оптимистическая, пессимистическая, наиболее вероятная оценки), что дает возможность рассчитать вероятностные сроки завершения проекта. |
Вероятностная модель PERT основана на допущении о независимости продолжительности работ и бета-распределении, что на практике не всегда соответствует реальной динамике строительного производства. Оценки часто носят субъективный характер. |
|
Управление временными резервами |
Позволяют рассчитывать полные и свободные резервы времени для некритических работ, давая возможность маневрировать ресурсами без увеличения общей продолжительности. |
Не предусматривают механизмов защиты критического пути от задержек на некритических работах. Резервы закладываются по каждой работе изолированно, что ведет к их неэффективному использованию (эффект Паркинсона, «студенческий синдром»). |
|
Учет ресурсов и стоимости |
Существуют модификации (CPM с учетом стоимости), позволяющие оценивать влияние ускорения работ на общую стоимость проекта. |
В классическом виде методы не учитывают ограниченность ресурсов (трудовых, материальных, технических). Это приводит к составлению формально выполнимых, но ресурсно-несбалансированных планов. Ресурсное выравнивание выполняется как отдельная итерационная процедура. |
|
Применимость к этапам жизненного цикла |
Эффективны на этапе строительного производства для детального планирования работ, имеющих четкую технологическую последовательность. |
Слабо применимы на предпроектной и проектной стадиях, где работы носят итерационный характер (согласования, экспертизы) и требуют параллельного выполнения с частыми обратными связями. Не учитывают цикличность инвестиционно-строительного процесса. |
|
Адаптивность к изменениям |
При использовании совместно с автоматизированными системами (ПК «Астра», Spider Project, MS Project) позволяют оперативно пересчитывать график при корректировке данных. |
Требуют значительных трудозатрат на поддержание актуальности модели в условиях частых изменений проектных решений, задержек поставок или погодных факторов. Статичность логических связей не позволяет гибко реагировать на динамику строительного потока. |
|
Поддержка параллельного выполнения работ |
В рамках сетевой модели возможно отображение параллельно выполняемых работ через параллельные ветви графика. |
Не содержат встроенных механизмов оптимизации степени параллелизма с учетом ресурсных и технологических ограничений. Решения о совмещении работ принимаются на основе экспертных оценок, а не оптимизационных алгоритмов. |
|
Интеграция с поточными методами |
Метод CPM-LOB (line of balance) расширяет классический CPM для учета повторяющихся процессов и непрерывного использования бригад. |
В чистом виде CPM не учитывает ритмичность потоков и не оптимизирует количество захваток и бригад для минимизации продолжительности. Требуется отдельная адаптация под поточную организацию работ. |
Традиционные методы календарно-сетевого планирования остаются неотъемлемым инструментом управления проектами в строительстве, обеспечивая дисциплину планирования и формализацию логических связей. Однако их изолированное применение в современных условиях, характеризующихся высокой степенью неопределенности, необходимостью параллельного выполнения работ и жесткими ресурсными ограничениями, приводит к формированию планов, не учитывающих реальную динамику строительного производства. Эффективность традиционных методов существенно повышается при их интеграции с методом критической цепи (CCPM), технологиями информационного моделирования и алгоритмами ресурсно-календарного планирования, позволяющими реализовать принцип параллельного выполнения работ с учетом ограниченности ресурсов.
Ниже представлен анализ преимуществ и недостатков методов оптимизации неритмичных потоков, реализующих принцип параллельного выполнения работ на различных захватках в строительстве [14].
Таблица 3
Преимущества и недостатки
методов оптимизации неритмичных потоков
|
Критерий |
Преимущества |
Недостатки |
|
Обеспечение непрерывности использования ресурсов |
Позволяют обеспечить непрерывную работу специализированных бригад при переходе с захватки на захватку, что является основополагающим принципом поточной организации. Непрерывность занятости ресурсов способствует повышению производительности труда и снижает потери рабочего времени. |
В неритмичных потоках достижение полной непрерывности работы бригад неизбежно приводит к возникновению «пустующих захваток» — организационных перерывов между работами смежных бригад, что увеличивает общую продолжительность. |
|
Адаптация к переменной трудоемкости |
Учитывают различную продолжительность выполнения однотипных работ на разных захватках, что соответствует реальным условиям строительства, где трудоемкость процессов варьируется в зависимости от конструктивных особенностей и условий производства работ. |
Методы расчета параметров неритмичных потоков (как аналитические, так и графические) требуют значительных вычислительных затрат при большом количестве захваток и видов работ, что затрудняет их оперативную корректировку. |
|
Интеграция с методами сетевого планирования |
Комбинированные методы, такие как CPM-LOB (Critical Path Method — Line of Balance), объединяют достоинства сетевого моделирования (выявление критического пути, расчет резервов времени) и поточных методов (обеспечение непрерывности ресурсов). Это позволяет рассчитывать параметры потока с использованием формализованных алгоритмов. |
Интеграция CPM и LOB технически сложна: CPM ориентирован на последовательно-параллельные логические связи, тогда как LOB требует поддержания ритмичности. Существующие гибридные методы в значительной степени сохраняют графический характер и не всегда обеспечивают полноценную аналитическую обработку данных. |
|
Оптимизация последовательности освоения захваток |
Методы дискретной оптимизации, в частности метод ветвей и границ, позволяют определить рациональную очередность включения захваток (объектов) в поток, что способствует сокращению общей продолжительности строительства. Исследования показывают возможность снижения запланированного времени до 15%. |
Точные методы оптимизации (метод ветвей и границ) имеют экспоненциальную вычислительную сложность, что при увеличении количества захваток свыше 20–30 делает задачу трудноразрешимой без применения эвристических алгоритмов, которые не гарантируют глобальной оптимальности. |
|
Синхронизация смежных процессов |
Разработаны специализированные методы координации взаимосвязанных работ, выполняемых бригадами в пределах циклов, такие как метод «дельта-сдвига» (Delta-shift), позволяющие минимизировать организационные перерывы и сократить общую продолжительность потока. |
Методы синхронизации требуют точного учета технологических зависимостей между процессами. При сложной структуре взаимосвязей (наличии нескольких критических сближений) поиск оптимальных параметров сдвига осуществляется итерационно, без гарантии достижения абсолютного минимума продолжительности. |
|
Применимость к различным масштабам проектов |
Эффективны как при организации работ на одном объекте с разделением на захватки, так и при формировании комплексных потоков для квартальной застройки, где необходимо согласование работы множества подрядных и субподрядных организаций. |
При значительном масштабе проекта (более 50–100 захваток) графические методы построения циклограмм становятся громоздкими и трудночитаемыми, а аналитические модели требуют применения специализированного программного обеспечения. |
|
Учет технологических и организационных перерывов |
Позволяют формализовать и учитывать технологические перерывы (например, время на твердение бетона) и организационные перерывы, возникающие при переходе бригад между захватками, что повышает реалистичность календарных планов. |
В классических методах расчета неритмичных потоков перерывы задаются как фиксированные величины, тогда как в реальных условиях их продолжительность может варьироваться, что требует дополнительного резервирования времени. |
Данные методы занимают важное место в теории поточной организации строительства, поскольку позволяют преодолеть ограничения классических подходов к календарному планированию при возведении объектов с переменной трудоемкостью процессов на захватках [15].
Таблица 4
Сравнительный анализ подходов к
оптимизации неритмичных потоков
|
Подход |
Преимущества |
Недостатки |
|
Графический метод (циклограммный) |
Наглядность представления пространственно-временных параметров потока; возможность визуального выявления критических сближений и резервов времени; простота реализации для небольшого количества захваток. |
Низкая точность при определении параметров сдвига; субъективность принимаемых решений; сложность автоматизации и многовариантных расчетов; невозможность обработки больших массивов данных. |
|
Аналитический метод (матричный) |
Позволяет формализовать расчет параметров потока; обеспечивает точное определение интервалов включения бригад; пригоден для алгоритмизации и компьютерной реализации. |
Трудоемкость вычислений при большом количестве захваток и бригад; ограниченные возможности визуального контроля; сложность учета сложных технологических зависимостей. |
|
Метод ветвей и границ |
Обеспечивает нахождение оптимальной последовательности освоения захваток (объектов) для минимизации общей продолжительности; позволяет сравнивать различные варианты организации потоков. |
Высокая вычислительная сложность; необходимость разработки эвристик для практического применения; ограничения на размерность решаемых задач. |
|
Комбинированный метод CPM-LOB |
Интегрирует достоинства сетевого планирования и поточных методов; позволяет использовать резервы времени, рассчитанные в сетевой модели, для обеспечения непрерывности ресурсов; устойчив к изменениям последовательности работ. |
Сложность реализации на практике; необходимость специального программного обеспечения; ограниченная применимость для проектов с разветвленной сетевой структурой типовой захватки. |
|
Метод «дельта-сдвига» (Delta-shift) |
Специализирован для координации взаимосвязанных работ в пределах циклов; позволяет минимизировать продолжительность потока за счет оптимального сближения процессов. |
Относительная новизна метода, ограниченное количество апробаций в реальных проектах; требует предварительного определения критических точек сближения. |
Методы оптимизации неритмичных потоков представляют собой развитую систему подходов, направленных на реализацию принципа параллельного выполнения работ на различных захватках при условии переменной трудоемкости процессов. Их ключевая ценность заключается в способности обеспечивать непрерывность использования ресурсов — основополагающий принцип поточной организации, который в классических методах сетевого планирования (CPM, PERT) не находит прямого отражения.
Ниже представлен анализ преимуществ и недостатков технологии информационного моделирования (ТИМ) в строительстве, оформленный в табличной форме [16].
Таблица 5
Преимущества и недостатки
технологии информационного моделирования (ТИМ)
|
Критерий |
Преимущества |
Недостатки |
|
Интеграция данных и совместная работа |
Обеспечивает создание единой цифровой информационной модели, объединяющей данные о геометрии, физических характеристиках, сроках и стоимости объекта. Все участники инвестиционно-строительного процесса (архитекторы, инженеры, подрядчики, заказчики) получают доступ к актуальной информации в среде общих данных, что исключает использование устаревших версий документации и повышает прозрачность коммуникаций. |
Требует принципиальной перестройки сложившихся бизнес-процессов и преодоления сопротивления со стороны участников, привыкших к традиционным методам работы с двухмерной документацией. Эффективность совместной работы достигается только при условии строгого соблюдения всеми участниками регламентов информационного обмена. |
|
Обнаружение коллизий и снижение ошибок |
Позволяет на этапе проектирования выявлять пространственные и функциональные конфликты между различными инженерными системами (отопление, вентиляция, электроснабжение) и конструктивными элементами, что в традиционном подходе обнаруживается лишь в процессе строительства, приводя к дорогостоящим переделкам. По данным отраслевых исследований, применение ТИМ позволяет сократить количество ошибок в проектной документации до 80%. |
Эффективность обнаружения коллизий напрямую зависит от детализации модели (LOD — Level of Development) и квалификации специалистов, осуществляющих проверку. При недостаточной проработке элементов модели или несвоевременном обновлении данных выявление конфликтов становится неполным. |
|
Управление сроками и стоимостью (4D и 5D) |
Интеграция временных параметров (4D) позволяет увязать трехмерную модель с календарно-сетевым графиком, обеспечивая визуализацию последовательности строительства и возможность оптимизации логистики ресурсов. Подключение стоимостных параметров (5D) обеспечивает автоматизированное формирование ведомостей объемов работ и сметных расчетов непосредственно из модели, повышая точность планирования бюджета и оперативность оценки влияния проектных изменений на стоимость. |
Реализация 4D и 5D функционала требует высокой степени интеграции программных комплексов (ТИМ-платформ с системами календарно-сетевого планирования и бухгалтерского учета), что на практике сопряжено с техническими сложностями и необходимостью унификации форматов данных. |
|
Сокращение продолжительности строительства |
Благодаря заранее проработанной модели и выявленным коллизиям на стадии проектирования снижается количество незапланированных остановок работ и переделок. По данным практических кейсов, применение ТИМ способствует сокращению задержек на 20–30%. Возможность уверенного применения технологий крупноблочного и модульного строительства за счет высокой точности модели позволяет параллельно выполнять заготовительные работы на производственных площадках и подготовительные работы на стройплощадке. |
Сокращение продолжительности достигается преимущественно на этапе строительного производства. На начальных этапах (проектирование, разработка модели) возможно увеличение временных затрат, что требует учета в общем графике реализации проекта. Исследования показывают, что эффект сокращения сроков наиболее значим для сложных объектов с высокой плотностью инженерных систем. |
|
Управление жизненным циклом и эксплуатацией (6D и 7D) |
Информационная модель служит основой для формирования цифрового двойника здания, содержащего полные данные об элементах объекта, включая характеристики оборудования, гарантийные сроки, регламенты обслуживания. Это позволяет эффективно управлять эксплуатацией объекта, планировать ремонтные работы и сокращать затраты на содержание на протяжении всего срока службы. ТИМ обеспечивает переход от реактивного обслуживания к предиктивному (прогнозному) управлению. |
На практике эксплуатационная стадия остается наименее оцифрованной: застройщики и подрядные организации, внедряющие ТИМ на этапах проектирования и строительства, не всегда передают сформированную модель эксплуатирующим организациям в требуемом формате и необходимой степени детализации. Отсутствие стандартизированных требований к передаче модели на этап эксплуатации снижает реализацию потенциала ТИМ в полном жизненном цикле. |
|
Экологическая эффективность и сокращение отходов |
Позволяет оптимизировать расход материалов за счет точных спецификаций и минимизировать объем строительных отходов. По данным международных исследований, применение ТИМ способствует сокращению материальных отходов более чем на 50%. Возможность моделирования энергопотребления на ранних стадиях проектирования позволяет принимать обоснованные решения по повышению энергоэффективности здания. |
Эффект сокращения отходов достигается только при условии высокой точности модели и качественной спецификации материалов. При недостаточной детализации или ошибках в модели возможно формирование некорректных заказов материалов, что приводит к обратному эффекту. |
Технология информационного моделирования представляет собой системный подход к созданию и управлению информацией об объекте капитального строительства на протяжении всего жизненного цикла, что обеспечивает принципиально новый уровень интеграции участников и данных по сравнению с традиционными методами проектирования и управления [17].
Индекс цифровизации и интенсивность использования цифровых технологий в 2024 г., по доле организаций, использующих цифровые технологии (%) представлен на рисунке ниже.
Рис. 1. Индекс цифровизации и
интенсивность использования цифровых технологий в 2024 г.
Сравнительный анализ организационно-экономических барьеров внедрения технологий информационного моделирования представлен в таблице ниже.
Таблица 6
Сравнительный анализ организационно-экономических барьеров внедрения ТИМ
|
Категория барьера |
Преимущества / Позитивные факторы |
Недостатки / Ограничения |
|
Инвестиционные затраты |
Долгосрочная окупаемость: зарубежные мета-анализы показывают, что возврат инвестиций (ROI) при внедрении ТИМ может превышать 100%, а в отдельных случаях достигать 1654% за счет сокращения простоев, снижения переделок и оптимизации закупок. |
Высокий порог входа: требуются значительные первоначальные инвестиции в приобретение программного обеспечения (лицензий), обновление вычислительной техники и организацию инфраструктуры хранения данных. Для малых и средних строительных организаций такие затраты могут быть непосильными без государственной поддержки. |
|
Кадровое обеспечение и компетенции |
Формирование нового поколения специалистов: большинство технических университетов внедряют курсы по ТИМ в образовательные программы, что обеспечивает постепенное насыщение рынка квалифицированными кадрами. Наличие в организации BIM-менеджеров и BIM-координаторов способствует системному внедрению технологии. |
Дефицит квалифицированных специалистов: наблюдается острый недостаток профессионалов, способных комплексно применять ТИМ на всех этапах жизненного цикла. Существующий кадровый состав требует длительного обучения и переподготовки, что сопряжено с временными затратами и отрывом сотрудников от основной деятельности. |
|
Нормативно-правовое регулирование |
Формирование законодательной базы: с 1 января 2025 года применение ТИМ становится обязательным при строительстве объектов с привлечением средств дольщиков, а также при возведении объектов индивидуального жилищного строительства по договорам подряда с использованием эскроу-счетов (Постановления Правительства РФ № 331, № 614, № 2357). Это создает единые правила игры на рынке и стимулирует отрасль к цифровизации. |
Неполнота нормативной базы: правовые вопросы ответственности за достоверность информации в модели, юридической силы электронной подписи при согласовании разделов модели, а также порядка передачи модели на эксплуатацию требуют дальнейшей проработки. Разнообразие региональных и ведомственных требований усложняет масштабирование решений. |
|
Техническая совместимость |
Развитие открытых стандартов: международные форматы IFC (Industry Foundation Classes) и стандарты ISO 19650 создают основу для обмена данными между различными программными продуктами. Активно развиваются отечественные программные комплексы, адаптированные к российским нормативным требованиям. |
Проблемы совместимости форматов: несмотря на наличие открытых стандартов, обмен данными между различными ТИМ-платформами остается нестабильным. Различные Model View Definitions (MVD) в рамках одного семейства IFC могут быть несовместимы между собой. Импортозамещение: зарубежные программные продукты, исторически доминировавшие на рынке, не всегда корректно взаимодействуют с отечественными разработками, что создает сложности при формировании единого цифрового контура. |
|
Цифровая зрелость подрядных организаций |
Крупные девелоперы и генеральные подрядчики формируют экосистемы вокруг ТИМ, интегрируя моделирование с системами управления закупками, складским учетом и документооборотом. Примеры успешного внедрения демонстрируют снижение сроков согласования документов с 14 дней до 1 дня и сокращение закупочных затрат до 15%. |
Разрыв в цифровой зрелости: субподрядные организации, особенно среднего и малого бизнеса, часто не обладают необходимыми компетенциями и техническими средствами для работы в ТИМ-среде. Это создает разрыв в цифровом контуре: проектирование и управление проектом оцифрованы, а стройплощадка остается «аналоговой», что снижает общую эффективность. |
|
Кибербезопасность и защита данных |
Использование облачных платформ и централизованных сред общих данных позволяет организовать разграничение доступа, аудит действий пользователей и резервное копирование на профессиональном уровне. |
Цифровая модель представляет собой ценный объект интеллектуальной собственности и коммерческой тайны. Угрозы несанкционированного доступа, утечки данных или вредоносного изменения информации требуют внедрения дополнительных систем защиты, что увеличивает стоимость внедрения. |
Технология информационного моделирования выступает не просто как инструмент автоматизации проектирования, а как методология управления жизненным циклом объекта, создающая условия для параллельного выполнения работ за счет единой информационной среды. Ее ключевая ценность заключается в способности выявлять и устранять коллизии на этапе проектирования, обеспечивать уверенную логистику ресурсов и формировать основу для эффективной эксплуатации. Однако реализация этого потенциала сопряжена с необходимостью преодоления значительных барьеров: высоких первоначальных инвестиций, дефицита квалифицированных кадров, проблем совместимости программных продуктов и недостаточной нормативной проработки ряда аспектов.
Результаты исследования
Системный подход к управлению жизненным циклом объектов строительства (УЖЦОС), предполагает интеграцию различных методологий для достижения синергетического эффекта в сокращении продолжительности. Как показывает анализ, классические методы (CPM, PERT) и современные концепции (Lean Construction) имеют критические недостатки при изолированном применении, что обуславливает необходимость перехода к гибридным и адаптивным моделям. Эффективность такого подхода подтверждается при организации квартальной застройки, где применение метода ветвей и границ в сочетании с методами сетевого планирования позволяет оптимизировать расписание проектов с учетом ограниченности ресурсов и необходимости параллельного выполнения работ на нескольких объектах [18].
Цифровая трансформация процессов управления создает технологическую базу для реализации принципа параллельного выполнения работ на всех этапах жизненного цикла. Формирование единого информационного пространства на основе строительных платформ позволяет интегрировать календарно-сетевое планирование с договорной работой, сметным нормированием и исполнительной документацией. В таких системах изменение параметров в одной части автоматически отражается в календарном плане, что обеспечивает возможность параллельного ведения работ с постоянной актуализацией их статуса. Применение методов искусственного интеллекта для анализа больших данных, развитие роботизации процессов и внедрение принципов бережливого строительства дополняют методологический арсенал, создавая предпосылки для дальнейшего сокращения продолжительности инвестиционно-строительного цикла.
В то же время, основным недостатком рассматриваемых методов остается сложность их интеграции в единую систему управления проектом. Комбинированные подходы, такие как CPM-LOB, несмотря на теоретическую обоснованность, требуют существенной адаптации к отечественной практике календарного планирования и применения специализированного программного обеспечения. Перспективным направлением дальнейших исследований выступает развитие модифицированных методов CPM-LOB, использующих параллельное выполнение работ бригадами на нескольких захватках в пределах циклов, а также внедрение алгоритмов «дельта-сдвига» для координации взаимосвязанных процессов [19].
Перспективным направлением дальнейшего развития выступает интеграция ТИМ с искусственным интеллектом для предиктивного управления рисками, развитие облачных платформ для обеспечения сквозного цифрового контура от проектирования до эксплуатации, а также совершенствование систем 5D-моделирования для автоматизированного управления стоимостью инвестиционно-строительных проектов.
Ограничения исследования
Проведенный анализ носит обзорно-теоретический характер и не включает количественную валидацию предложенных выводов на данных реальных строительных проектов. В работе не учитывается региональная специфика организации строительства (различия в климатических зонах, плотности застройки, местных нормативных требованиях к продолжительности отдельных этапов), которая может существенно модифицировать условия эффективного совмещения этапов. Кроме того, исследование ограничено рассмотрением преимущественно организационно-технологических методов и не затрагивает правовые и финансово-экономические аспекты параллельного выполнения работ (например, вопросы распределения ответственности при совмещении проектирования и строительства или перераспределение финансирования при сжатии сроков).
Выводы (заключение)
Таким образом, существующие методы совершенствования системы снижения продолжительности реализации объектов жилищного строительства основываются на выявлении точек потенциального сокращения на каждом этапе жизненного цикла и организации параллельного выполнения работ через гибридные методологические подходы. Модификация метода критического пути с учетом фактора времени, внедрение метода критической цепи с системой буферов, оптимизация неритмичных потоков на основе CPM-LOB, применение технологий информационного моделирования и формирование среды общих данных представляют собой взаимодополняющие инструменты, обеспечивающие синергетический эффект. Наиболее перспективным направлением развития выступает создание адаптивных гибридных моделей, интегрирующих сильные стороны различных методологий с учетом специфики конкретных проектных условий.
1. Ayyub B. M. From dissecting ignorance to solving algebraic problems // Reliability Engineering & System Safety. 2004. Volume 85, Issues 1–3.Pages 223-238. https://doi.org/10.1016/j.ress.2004.03.013
2. Ogedengbe T.S. et. al. The Effects of Heat Generation on Cutting Tool and Machined Workpiece /Ogedengbe, Temitayo & Okediji, Adebunmi & Abioduna Abideen, Yussouff & Aderoba, Olugbenga & O.A., Abiola & Alabi, Ismaila & Alonge, Oluwasanmi // Journal of Physics Conference Series. 2019. 1378. 1-10. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/2/022012
3. Guma T. N., Ozoekwe N. C. W., Odita K. V. An Overview of Approaches and Techniques used in Failure Analysis of Engineering System // Arid Zone Journal of Engineering, Technology and Environment. 2020. 16(3), 587-604. URL: https://www.azojete.com.ng/index.php/azojete/article/view/343
4. Martynyuk A. V., Zaretsky A. V., Zimina T. I., Makarov M. A. FMEA analysis as one of the complex methods of effective quality management // Actual problems of humanitarian and natural sciences. 2012. No. 6. pp. 122-126. EDN: https://elibrary.ru/PBRLHX
5. Vozgoment N.V., Astafyeva O.E. Advantages of BIM-modeling in the investment and innovation sector in the context of digital transformations of the industry. // Vestnik Universiteta. 2021;(7):58-66. (In Russ.) https://doi.org/10.26425/1816-4277-2021-7-58-66 EDN: https://elibrary.ru/TZGUSQ
6. Zhdanova M. V., Lapidus A. A. Construction projects life cycle management by identifying points of shortening of phases // Construction and Architecture. 2025. no. 3. C0005. https://doi.org/10.29039/2308-0191-2025-13-3-C0005 EDN: https://elibrary.ru/PPGGRR
7. Korol S. P., Korol R. A. Algorithmic approach in network modeling in construction: graphic solutions and optimization tasks // Russian Journal of Housing Research. 2023. T. 10, 3. DOI: https://doi.org/10.18334/zhs.10.3.118842; EDN: https://elibrary.ru/CTTTEW
8. Danilenko I. V., Picus D. M. Analysis and use of the critical path method (CPM) in the process of developing calendar plans for construction of facilities // Engineering business: compendium IV International scientific-practical conference (Minsk, 22-24 November 2023). Minsk: BNTU, 2024. pp. 117-123. EDN: https://elibrary.ru/TLRLGA
9. Grebici K., Goh M., Blanco E., McMahon C. Information Maturity Approach for the Handling of Uncertainty Within a Collaborative Design Team. International Design Conference - Dubrovnik - Croatia, May 19-22, 2008.
10. Doraiswamy S., KrishnamurtyBayesian S. Analysis in Engineering Model Assessment // ASME 2000 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. September 10–13, 2000. Baltimore, Maryland, USA. Paper No: DETC2000/DTM-14546, pp. 29-40. https://doi.org/10.1115/DETC2000/DTM-14546
11. Earl C., Johnson J. and Eckert C. Ch. 7, Complexity // Design Process Improvement: a review of current practice. Springer, 2005. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84628-061-0_8
12. Oberkampf, W., Deland, S., Rutherford, B., Diegert, K., and Alvin, K. Error and uncertainty in modelling and simulation // Reliability Engineering & System Safety. 2002; 75: 333-35 7. https://doi.org/10.1016/S0951-8320(01)00120-X
13. Pons, D. J. and Raine, J. K. Design with uncertain qualitative variables under imperfect knowledge // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2004. 218 (8), pp. 977-986.
14. Zimmermann, H-J. An application-oriented view of modelling uncertainty // European Journal of Operational Research. 2000. Vol. 122, No. 2, pp.190–198. EDN: https://elibrary.ru/AELUBD
15. McManus H., Hastings D. A framework for understanding uncertainty and its mitigation and exploitation in complex systems // IEEE Engineering Management Review. 2006. Vol. 34, No. 3. Pp. 81-81. https://doi.org/10.1109/EMR.2006.261384
16. Eversheim, W., Roggatz, A., Zimmermann, H.-J., and Derichs, T. Information management for concurrent engineering // European journal of operational research. 1997. Vol. 100. Pp. 253-265. DOI: https://doi.org/10.1016/S0377-2217(96)00288-3; EDN: https://elibrary.ru/AIYEOT
17. Wynn D., Clarkson P.J, Eckert C. A model-based approach to improve planning practice in collaborative aerospace design. // ASME 2005, International Design Engineering Technical Conferences and Computerand Information Engineering Conference. September 24-28, 2005, Long Beach, California, USA. https://doi.org/10.1115/DETC2005-85297
18. Ullman D.G. Robust decision-making for engineering design // Journal of Engineering Design. 2006. Vol. 12. I. 1. Pp. 3-13. DOI: https://doi.org/10.1080/09544820010031580
19. Lukinov V. A., Valyayev A. O. Application of the critical chain method as a way to reduce construction project deadlines // Real estate: economy, management. 2025. No 2. Pp. 77-82. https://doi.org/10.22337/2073-8412-2025-2-77-82 EDN: https://elibrary.ru/WRAATF
