A
R
T
Y
K
U
Ł
Y
P
R
O
B
L
E
M
O
W
E
Teoretycznie proces budowla-ny [14] może być prowadzobudowla-ny w następujących warunkach: – deterministycznych (kiedy brak jest czynników losowych lub gdy są one na tyle małe, aby je pomi-nąć);
– losowych (wówczas, gdy od -działywują czynniki losowe i można zastosować statystykę i rachunek prawdopodobieństwa);
– niepewnych (kiedy oddziaływują czynniki losowe, których nie można zbadać, brak jest wypracowanych metod matematycznych, stosuje się wówczas teorię gier).
Praktycznie, podczas realizacji zło-żonego procesu inwestycyjnego
ze względu na jego indywidualny charakter, rzadko ma się do czy-nienia z warunkami deterministycz-nymi. W przeważającej części są to warunki probabilistyczne, a więc zawierające w sobie elementy nie-pewności i związanego z tym ryzy-ka w realizacji procesu budowla-nego.
W budownictwie taka sytuacja wynika w znacznej mierze z czyn-ników nie do końca możliwych do sprecyzowania, lub które są nieprzewidywalne. Związane jest to z brakiem pewności co do rze-czywistego przebiegu nadchodzą-cych zdarzeń [23]. Czy np. da się dokładnie przewidzieć pogodę
podczas trwania realizacji budo-wy i odpowiednio skonstruować harmonogram prac, tak aby ujmo-wał względy pogodowe? W hory-zoncie czasowym, potrzebnym do szczegółowego planowania inwestycji – nie, ale można próbo-wać uwzględniać ten czynnik jako jeden z zakłócających planowany przebieg robót i szacować jego wpływ na termin zakłócenia robót. Obecnie w różnych ośrodkach trwają prace nad uwzględnieniem m.in. pogodowych czynników ryzy-ka [29]. Powstają kolejne metody opisujące takie bądź inne aspek-ty ryzyka w planowaniu przedsię-wzięć inżynierskich. Szczególnie cenne są prace pokazujące jednak globalne podejście do tego proble-mu [30] (rys. 5).
Klasyczna już metoda planowa-nia sieciowego CPM (Critical Path Method), która ma charakter deter-ministyczny, dawno zatem prze-stała wystarczać inżynierom odpo-wiadającym za terminową realiza-cję inwestycji (rys. 6). Jej następ-czyni, metoda PERT (Program Evaluation and Review Technique) opracowana w 1958 roku w Sta-nach Zjednoczonych zapocząt-kowała podejście probabilistycz-ne w planowaniu sieciowym, a dokładniej mówiąc, w sposobie szacowania czasu pojedynczej czynności i wynikających z tego możliwości określenia prawdo-podobieństwa zakończenia całe-go przedsięwzięcia lub poszcze-gólnych czynności w wyznaczo-nym terminie [14, 22, 21] (rys. 7). Od tamtego czasu jest nadal
Probabilistyczne aspekty procesu
budowlanego (cz. 2)
Dr hab. inż. Mieczysław Połoński, mgr inż. Kamil Pruszyński,
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa
Rys. 5. Model ideograficzny obszaru badań [30] Poziom rynku budowlanego
Poziom projektu
Faza projektowania Faza realizacji
Faza poprzedzająca inwestycje
Koncepcja
projektowa podstawowyProjekt wykonawczyProjekt Organizacja Wykonanierobót końcowyOdbiór
Faza projektowania
i realizacji inwestycji eksploatacyjnaFaza Poziom makro (kraju)
A
R
T
Y
K
U
Ł
Y
P
R
O
B
L
E
M
O
W
E
podstawą dociekań naukowych, ale przeszła ona wiele mody-fikacji. Świadczyć o tym może szereg artykułów na ten te -mat, np. w piśmie Journal of Construction Engineering and Management w ciągu ostatnich 5 lat [33].
Inną przedstawicielką metod pro-babilistycznych jest metoda GERT (Graphical Evaluation and Review Technique) (rys. 8). Jest ona jedną z metod sieci stochastycz-nych GAN (Generalized Activity Network), których twórcą jest
H. Eisner (1962), zakładających wprowadzenie do struktury sieci opisującej planowane
przedsię-wzięcie, alternatywnych ciągów możliwych wariantów działań, a więc wszystkich czynności,
Rys. 6. Przykładowy szkic sieci zależności w metodzie CPM [22]
2
7
3 4 5 6 8 9
Przygotowanie zamknięć do wbudowania Wykonanie przyczółków Wbicie ścianki szczelnej i wyk. płyty fund. Odwodnienie 1 Roboty
przygotowawcze Montażzamknięć
Wykop pod fundament Obsypanie budowli Odwodnienie 2 Umocnienia i prace wykończeniowe Przygotowanie zbrojenia płyty fundamentowej Przygotowanie zbrojenia przyczółków 14 7 7 10 16 162 20 90 45 5 16 10 5 0 0 14 14 181 181 138 165 14 14 21 21 41 41 131 176 176
Rys. 7. Przykładowa sieć zależności wg metody PERT (opracowanie własne autorów); t Przykładowa sieć zależności wg metody PERT (opracowanie własne autorów); t Przykładowa sieć zależności wg metody PERT (opracowanie własne autorów); t – oczekiwany czas trwania, ee δ 2 δ 2 δ – wariancja – wariancja 2 7 1 3 4 5 6 8 9
Przygotowanie zamknięć do wbudowania
Demontaż urządzeń odwadnia-jących Wykonanie przyczółków Wbicie ścianki szczelnej i wyk. płyty fund. Odwodnienie 1 Roboty
przygotowawcze Montażzamknięć
Wykop pod fundament Obsypanie budowli Odwodnienie 2 Umocnienia i prace wykończeniowe Przygotowanie zbrojenia płyty fundamentowej Przygotowanie zbrojenia przyczółków te=14;�2=1,80 te=7;�2=1,80 te=7; �2=0,45 te=10;�2=0,45 te=16;�2=4,00 te=162;�2=40,20 te=20 ; �2=2,79 te�=90;2=28,52 te=45;�2=49,00 te=5;�2=1,80 te=16;�2=2,79 te=10 ;�2=2,79 te=5;�2=1,80 0 0 14 14 181 181 138 165 14 14 21 21 4141 131 176
Rys. 8. Przykład sieci GERT ze sprzężeniem zwrotnym [19]
zd. pocz. zd. det.
zd. det. zd. det.
wyróżnione statystycznezd. prob.
zd. det.
zd. prob. zd. końcowe
zd. końcowe det.
A
R
T
Y
K
U
Ł
Y
P
R
O
B
L
E
M
O
W
E
nawet tych o małym prawdopo-dobieństwie zaistnienia i poszuki-wanie przebiegu zdarzeń według jednego z możliwych scenariuszy. Metoda GERT jest jednak bardzo pracochłonna zarówno na etapie budowy sieci zależności, jak i obli-czeń. Dlatego szerokie zastoso-wanie znalazły metody symulacyj-ne, w tym metoda Monte Carlo. Przykładem z kolei stosowania tego typu algorytmu obliczeniowe-go jest metoda GERTS (Graphical Evaluation and Review Technique Simulation), która wykorzystuje m.in. generatory liczb losowych. Z kolei metoda CYCLONE (CYCLic Operations NEtwork) jest meto-dą planowania sieciowego, gdzie zastosowano techniki modelowa-nia graficznego (rys. 9). Pozwoliło to wprowadzić sprzężenia zwrotne, tzw. kontury, tzn. możliwość wyko-nywania więcej niż jeden raz tych samych działań lub zdarzeń [14]. Niemniej jednak, ciągle trwają prace nad opracowaniem nowych metod umożliwiających w sposób precyzyjniejszy określenie zapo-trzebowania czasowo-kosztowego realizacji planowanego przedsię-wzięcia, szczególnie z uwzględnie-niem analizy zasobów takich, jak: robotnicy, materiały czy sprzęt. Bardzo interesująca jest opraco-wana w 1997 roku propozycja Goldrata [8], wprowadzająca poję-cie „łańcucha krytycznego” i bufo-rów czasu oraz jej dalsze rozwinię-cie, jak np.: metoda CCPM [8, 9, 10, 28].
Rozwijająca się w ostatnich latach coraz szybciej komputeryzacja pozwoliła m.in. na zastosowanie nowych metod obliczeniowych lub powrót do już opracowanych
modeli, które z braku możliwo-ści nie były wcześniej brane pod uwagę. Coraz częściej różni bada-cze stosują do projektowania złożo-nych przedsięwzięć inżynierskich np. sieci Petriego czy inne metody sztucznej inteligencji – sieci neuro-nowe [14].
Zmienił się także sposób zapa-trywania na planowanie realizacji inwestycji budowlanych. Nie szu-ka się teraz uniwersalnej metody na rozwiązywanie wszelakich pro-blemów związanych z ich realiza-cją, a odpowiedniego podejścia do planowania inwestycji zwią-zanego z konkretnymi warunka-mi, jakie spotkamy przy realiza-cji tego właśnie obiektu. Takim przykładem może być metoda opracowana przez Departament Transportu Stanu Waszyngton w USA. Przedstawiona proce-dura CEVPTM (Cost Estimate Validation Process – proces upra -womocnienia kosztów szacunko-wych) uwzględnia czynniki ryzyka oraz kwestię niepewności, w celu stworzenia skutecznego narzędzia służącego do bardziej realistyczne-go wyliczania poziomu prawdopo-dobnych kosztów [7, 26].
Powyższe oraz w ostatnim czasie dość często publikowane artykuły na temat ryzyka projektowania reali-zacji przedsięwzięć budowlanych, obrazują jak ważny jest to problem. Przedstawione w pracy [7] przy-kłady nieterminowego oddania inwestycji, a co za tym idzie i prze-kroczenia budżetu, nie dotyczą pojedynczych inwestycji z jednego tylko obszaru. Jak wykazują bada-nia przytoczonego autora, jest to problem globalny i – jak słusznie autor przytoczonych badań zauwa-żył – występowanie jego dotyczy
całego świata i prawdopodobnie pojawiał się już przy realizacji pierw-szych projektów budowlanych.
1. Metody zarządzania
ryzykiem w przedsięwzięciu
budowlanym
Tradycyjne metody zarządzania ryzykiem, oparte w znacznej mierze na intuicji, w szybkim tempie tracą na znaczeniu. Wynika to w dużej mierze z małych możliwości, jakie daje nam „ręczne” radzenie sobie z ryzykiem przy realizacji coraz większych i coraz bardziej złożo-nych obiektów. Miejsce to zastępu-ją coraz bardziej wyszukane meto-dy komputerowe. Umożliwiają one planowanie całych przedsięwzięć inżynierskich, jak i pojedynczych czynności z uwzględnieniem ryzy-ka. Niemniej, nadal potrzebny jest nadzór człowieka w celu podej-mowania odpowiednich decyzji, gdyż czynnika ludzkiego, jego wiedzy i nabytego doświadczenia nie da się zastąpić, szczególnie na etapie definiowania danych wprowadzanych do modeli kom-puterowych oraz interpretacji wyni-ków obliczeń.
Projektowanie realizacji budowy stanowi istotny element całego pro-cesu budowlanego. Na tym etapie występuje najwięcej ryzykownych elementów, których dzięki zaawan-sowanym technikom informatycz-nym można uniknąć bądź znacznie je ograniczyć. Aktualnie metody komputerowe wspomagające pro-ces projektowania są to dedykowa-ne systemy informatyczdedykowa-ne wspie-rające prace inżynierów. Dają im one olbrzymią moc obliczeniową, dzięki której inżynierowie pełniący funkcję Project Managera są w
sta-Rys. 9. Schemat modelowanych robót transportowych wg konwencji metody CYCLONE [19] urobek
na
A
R
T
Y
K
U
Ł
Y
P
R
O
B
L
E
M
O
W
E
nie przygotować cały proces reali-zacji budowy, z uwzględnieniem wielu współzależnych parametrów, często o charakterze losowym, tworząc coraz bardziej skompliko-wane obiekty inżynierskie.Obecnie dostępnych na rynku jest wiele programów komputerowych, które zostały opracowane do pla-nowania realizacji różnego rodzaju przedsięwzięć, w tym także przed-sięwzięć inżynierskich.
Duże przedsiębiorstwa stosują roz-budowane systemy informatycz-ne typu ERP (Enterprise Resource Planning), które ułatwiają uzyskanie pełnego poglądu na dane przed-sięwzięcie. Jest to np. SAP R3. Jednak dla mniejszych odbiorców są one zbyt kosztowne, dlatego interesujące mogą wydać się pro-gramy typu OpenSource (np. tek-stowy OpenSched, PyGantt lub QtGantt z graficznym interfejsem, wszystkie przeznaczone do pracy
w środowisku Linux). Istnieją także profesjonalne programy do zarzą-dzania projektami, np.: Primavera, POWERPROJECT teamplan, TI -LOS oraz Sure Trak, Pertmaster Project Risk czy Microsoft Project. Są to najczęściej programy, które mają bądź już wbudowane ele-menty do obliczeń ryzyka, bądź też można doinstalować odpowiednie nakładki, które to umożliwią [6]. W ostatnim czasie pojawiły się publikacje [4, 5, 11, 23, 24, 25, 33] dotyczące dwóch ostatnich z wy -mienionych programów. Świad-czy to o dużym zainteresowaniu nimi. Wynika to m.in. z faktu, iż są one najbardziej popularne w bran-ży budowlanej. MS Project jest narzędziem uniwersalnym, a przez to powszechnie znanym i używa-nym (rys. 10). Dostępna nakład-ka z elementami ryzynakład-ka stanowi poszerzenie możliwości programu o zarządzanie ryzykiem w
projek-cie [36]. Jednak oprogramowanie to jest uniwersalne i nie uwzględ-nia specyfiki branży budowlanej. Dlatego do bardziej skomplikowa-nych projektów inżynierskich pole-ca się stosowanie wyspecjalizowa-nych programów, np. Primavera czy programu Pertmaster Project Risk z wbudowaną już możliwością analizy ryzyka (rys. 11). Program ten stanowi odpowiednie narzę-dzie dla inżynierów do projektowa-nia realizacji budowy z uwzględnie-niem ryzyka. Niemniej, właściwe zastosowanie tego typu narzędzi wymaga odpowiedniej wiedzy i doświadczenia.
Posuwająca się bezustannie infor-matyzacja życia wytycza nowe możliwości obliczeniowe, powo-dując również w budownictwie duże zmiany. Obecnie prowadzone są prace nad połączeniem metod obliczeniowych, graficznych i GIS (Geographical Information Sys-tem), w celu stworzenia pełniejsze-go obrazu realizacji budowy, tzw. projektów 4D. Ma to służyć jeszcze pełniejszemu i precyzyjniejszemu modelowaniu przedsięwzięć inży-nierskich [2, 32].
2. Podsumowanie
Proces projektowania realizacji budowy jest procesem złożonym. Ryzyko w nim występujące wynika w znacznej mierze z istoty planowa-nia, tzn. wybiegania w przyszłość, a podejmowane decyzje obarczo-ne są brakiem pewności co do rze-czywistego przebiegu nadchodzą-cych zdarzeń [23]. Dlatego warto mieć świadomość, że każda pla-nowana czynność w danym przed-sięwzięciu może w rzeczywistości przebiegać nieco inaczej, w innym terminie lub odmiennych warun-kach.
Przedstawione w artykule zagad-nienie ryzyka, jak sądzą autorzy, może przyczynić się do szerszego uwzględniania czynników niepew-nych i posłużyć bardziej precy-zyjnemu projektowaniu przedsię-wzięć budowlanych, zwłaszcza tych złożonych.
Rys. 10. Widok okna głównego programu MS Project 2003
A
R
T
Y
K
U
Ł
Y
P
R
O
B
L
E
M
O
W
E
Biorąc pod uwagę opóźnienia w realizacji wielu niezbędnych inwestycji w Polsce, takich jak np.: budowa dróg, autostrad, obwod-nic miejskich czy warszawskiego metra, należy szukać wszelkich rozwiązań, które pozwolą te opóź-nienia nadrobić. Wprowadzenie elementów analizy ryzyka do pro-cesu planowania i kontroli reali-zacji inwestycji z całą pewnością może ten proces usprawnić. BIBLIOGRAFIA
[1] Al.-Selwi A., Przybylski J., Ekonomiczno-matematyczny model oceny projektu z uwzględnieniem ryzyka, Przegląd Budowlany 4/2006, s. 42–44
[2] Banal V. K., Pal M., Extended GIS: a tool for CPM basic scheduling in GIS environment, Department of Civil Engineering National Institute of Technology, Haryana, India, maszynopis
[3] Bizon-Górecka J., Zastosowanie innowacyjne na przykładzie branży budowlanej, materiały konferencyjne Technologia i zarządzanie w budownictwie, Wrocław 2006, s. 175–182, Prace Naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej nr 87
[4] Bogusz W., Zastosowanie programów komputerowych Microsoft Project i Pertmaster do budowy harmonogramów obiektów inżynierskich, maszynopis pracy magisterskiej SGGW, Warszawa 2004 [5] Bogusz W., Połoński M., Pruszyński K., Analiza możliwości wymiany danych pomiędzy programami MS Project i Pertmaster, materiały konferencyjne Technologia i zarządzanie w budownictwie, Wrocław 2006, s. 85–92, Prace Naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej nr 87
[6] Drozd K., Surmacz T., Narzędzia informatyczne w liniowym i nieliniowym zarządzaniu projektami-MS Project i MindManager
[7] Flyvbjerg B., Holm M. S., Buhl S., Underestimating Costs in Public Works Projects, Error or Lie?, APA Journal 2002, vol. 68, No. 3
[8] Goldrat E. M., Łańcuch krytyczny, Warszawa 2000
[9] Hejducki Z., Rogalska M., Metody sprzężeń czasowych TCM, Przegląd Budowlany 2/2005, s. 28–45
[10] Hejducki Z., Rogalska M.: Zasady stosowania TCM, Przegląd Budowlany 3/2005, s. 36–44
[11] Hulett D. T., Schedule risk analysis simplified, 1996, http://www.projectrisk.com [12] Jamroż J.: Zarządzanie ryzykiem w projekcie, materiały szkoleniowe Ośrodka Doradztwa i Treningu Kierowniczego, Gdańsk 2006
[13] Jaśkowski P., Biruk S., Analiza
algorytmów minimalizacji przestoju brygad roboczych przy ciągłej realizacji obiektów budowlanych, Przegląd Budowlany 11/2005, s. 37–40
[14] Jaworski K. M., Metodologia projektowania realizacji budowy, PWN, Warszawa, 1999
[15] Jędrak P., Jaśkowski P., Zarządzanie ryzykiem zawodowym w przedsiębiorstwie budowlanym, Przegląd Budowlany 7-8/2005, s. 47–53
[16] Kaczmarek T. D., Ryzyko i zarządzanie ryzykiem. Ujęcie interdyscyplinarne, Wyd. Difin, Warszawa 2005
[17] Konior J., Nieprzewidziane roboty budowlane jako zdarzenia i relacje rozmyte, Przegląd Budowlany 2/2006, s. 36–39 [18] Kristowski A., Bezpieczeństwo planowania procesu budowy
z uwzględnieniem ryzyka, niepewności i zakłóceń, Przegląd Budowlany 4/2005, s. 48–50
[19] Lenkiewicz W., Organizacja i planowanie budowy, praca zbiorowa, PWN, Warszawa 1985 [20] Milian Z., Wybrane metody oceny ryzyka niedotrzymania terminów realizacji budowy, Przegląd budowlany 12/2005, s. 30–35 [21] Milian Z., Metody określania rozkładu czasu realizacji przedsięwzięć budowlanych w acyklicznych sieciach stochastycznych, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 2006 [22] Połoński M., Harmonogramy sieciowe w robotach inżynierskich, Wyd. SGGW, Warszawa 2001
[23] Połoński M., Rozkład czasu trwania czynności a termin zakończenia przedsięwzięcia z uwzględnieniem
elementów analizy ryzyka, ACTA Scientiarum Polonorum 4(2)2005, s. 95–106, Wyd. SGGW [24] Połoński M., Bogusz W., Zastosowanie programu Pertmaster Professional+Risk do analizy czasu harmonogramu robót
inżynierskich, Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, zeszyt 1/2005, s. 234–243, Wyd. SGGW
[25] Połoński M., Bogusz W., Analiza zasobów przedsięwzięcia inżynierskiego w harmonogramie sieciowym na podstawie programu Pertmaster Professional+Risk, Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, zeszyt 2/2005, s. 126–133, Wyd. SGGW
[26] Reilly J., Szacowanie oraz kontrola kosztów i ryzyka w projektach tunelowych i infrastrukturalnych, Geoinżynieria drogi mosty tunele 04/2005, s. 52–56
[27] Radkowski S., Podstawy bezpiecznej techniki, Wyd. PW, Warszawa, 2003
[28] Rogalska M., Hajducki Z., Zastosowanie buforów czasu w harmonogramowaniu procesów budowlanych, Przegląd Budowlany 6/2005, s. 36–42
[29] Rogalska M., Czarnigowska A., Hejducki Z., Nahurny T. O., Metody wyznaczania czasu trwania procesów budowlanych z uwzględnieniem pogodowych czynników ryzyka, Przegląd Budowlany 1/2006, s. 37–42
[30] Skorupka D., Metoda zintegrowanej oceny ryzyka realizacji inwestycji budowlanych, Wiadomości projektanta budownictwa 2/2006, s. 21–25
[31] Szopa T., Podstawy analizy ryzyka, Wyd. PW, Warszawa 1998
[32] Thabet W. Y., Wakefield R. R., Waly A. F., Virtual construction for automated schedule generation, ???
[33] Wiatr T., Symulacja ryzyka przedsięwzięć na tle klasycznej metody PERT, materiały konferencyjne „Ryzyko 2004”, Ciechocinek [34] PN-IEC 60300-3-9 Analiza ryzyka w systemach technicznych 1999
[35] PN-EN 1050 Zasady oceny ryzyka 1996 [36] www.palisade-europe.com/riskproject/
