39-50 walidacja+kristowski

PRZEGLĄD BUDOWLANY

4/2005

9.3. Wiedza laboratorium na temat

wkładu poszczególnych modułów

metody badawczej do budżetu

niepewności całkowitej U

całe-

go badania bazuje w praktyce

na przeróżnych źródłach sięga-

jących od serii precyzyjnych

pomiarów, aż po wiedzę wynika-

jącą z praktycznego doświadcze-

nia badacza. Często składowe

do budżetu niepewności uzyski-

wane są przy pomocy kilku technik

szacowania niepewności cząstko-

wych u

typowych dla poszczegól-

nych modułów metody badawczej

i są kombinacją informacji różnego

pochodzenia i różnej jakości.

9.4. Istniejące trudności z okre-

śleniem wartości liczbowych nie-

których cech charakterystycznych

metod badawczych i trudność licz-

bowego podania zakresu ich nie-

pewności, nie powinny odstraszać,

a motywować do poszukiwań

i dalszych badań, a zwłaszcza

do wymiany wiedzy na ten temat

między badaczami.

BIBLIOGRAFIA

[1] Wyrażanie niepewności pomiaru.

Przewodnik. Główny Urząd Miar 1999.

[2] Międzynarodowy słownik podstawowych

i ogólnych terminów metrologii. Główny

Urząd Miar 1996.

[3] PN-EN ISO/IEC 17025:2001 Ogólne

wymagania dotyczące kompetencji

laboratoriów badawczych i wzorcujących.

[4] PN-EN 10002-1:2004 Metale. Próba

rozciągania. Część 1: Metoda badania

w temperaturze otoczenia.

PRZYPISY

Mgr inż. J. Morkowski był szefem Systemu

Jakości w Federalnym Instytucie Badań

i Testowania Materiałów EMPA

w Szwajcarii. Obecnie reprezentuje firmę

Q-Consulting & Q-Management Ltd.

w Duebendorf / Szwajcaria.

Dr inż. J. Michałek jest pracownikiem

naukowym Instytutu Budownictwa

Politechniki Wrocławskiej.

Bezpieczeństwo planowania procesu

budowy z uwzględnieniem ryzyka,

niepewności i zakłóceń

Dr inż. Adam Kristowski, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa

Złożone operacje procesu budow-

lanego charakteryzują się wystę-

powaniem warunków ryzyka i nie-

pewności. Ma to miejsce dlatego,

że zjawisk losowych nie można

wyeliminować lub w istotny sposób

ograniczyć ich negatywnego wpły-

wu na przebieg i efektywność budo-

wy. Niepewność [7,10] oznacza

sytuację, gdy nie można określić,

jakie elementy (lub przynajmniej

część z nich) składają się na nią,

jaka jest ich wartość lub jakie jest

prawdopodobieństwo ich wystą-

pienia. Z ryzykiem [3,7,10] mamy

do czynienia, gdy co najmniej jeden

z elementów sytuacji nie jest znany,

ale znane jest prawdopodobieństwo

jego wystąpienia (ich wystąpienia).

Warunki ryzyka mogą być zdefinio-

wane tylko wtedy, kiedy istniejące

doświadczenia z przeszłości, doty-

czące podobnych zdarzeń, można

porównać z obecną sytuacją, tzn.

gdy możliwy jest probabilistyczny

zapis zjawisk zbadanych. Mówiąc

o zakłóceniach, należy mieć

na myśli sytuacje, które są identy-

fikowane ze względu na możliwość

korekty modelu zasobów, np. czyn-

nych wykonawcy podczas realiza-

cji budowy (np. awarie maszyn,

nieobecności w pracy robotników,

itp.) [1,3].

Jakość dokumentacji dotyczącej

planowania realizacji budowy jest

rezultatem umiejętności poszuki-

wania optymalnych rozwiązań tech-

nologiczno-organizacyjnych. Jako

miernik jakości wykonania budowy

można także przyjąć stopień zgod-

ności wykonania poszczególnych

obiektów i ich elementów z roz-

wiązaniami przyjętymi w projekcie.

Należy powiedzieć, że jakość każ-

dego obiektu i elementu budowli

jest wypadkową jakości projektu

i jakości wykonania.

Modelowanie projektowania realiza-

cji budowy jest przedmiotem badań

w wielu ośrodkach naukowych

w kraju i za granicą. Można powie-

dzieć, że spośród wielu uwidacznia-

ją się dwie tendencje w tym zakre-

sie: pierwsza ingerująca w koszty

przedsięwzięcia i tej zmiennej pod-

porządkowuje się przewidywanie

ryzyka (lub niepewności) jako sto-

sunek zysku do strat. Druga mówi

o niedeterministycznym traktowa-

niu zasobów ze względu na losową

ich dostępność na rynku i ze wzglę-

du np. na zakłócenia podczas trans-

portu. W celu prawidłowego i pew-

nego planowania procesu budowy

wielu autorów proponuje powrót

do podstawowych metod plano-

wania z uwzględnieniem losowego

charakteru nakładów; np. do meto-

dy PERT.

Badania procesów budowlanych

związane z ich opisem matema-

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

PRZEGLĄD BUDOWLANY

4/2005

tycznym (także statystycznym) były

publikowane w Polsce i za granicą

w wielu ośrodkach naukowych od kil-

kudziesięciu lat. Prawdopodobnie

z powodu braku dogodnych narzę-

dzi komputerowych wstrzymano

wtedy ich kontynuowanie. Obecnie

wraz z rozwojem technik informacyj-

nych i potrzebą budowy praktycz-

nych narzędzi decyzyjnych można

zaobserwować powrót do bada-

nia procesów budowlanych, które

odbywają się w warunkach niede-

terministycznych.

Ryzyko należy traktować jako

prawdopodobieństwo wystąpie-

nia straty lub zysku. Stąd widać,

dlaczego występuje konieczność

opracowania narzędzi pozwala-

jących skutecznie podejmować

decyzje, w których decydent [8]

„satysfakcjonującą go słuszność

będzie mógł oszacować z odpo-

wiednim wyprzedzeniem”. Pytanie:

dlaczego w matematyce czy fizy-

ce nie ma pojęcia „ryzyko” tylko

pojęcie „prawdopodobieństwo”?

Pojęcie „ryzyko” jest konsekwencją

użycia pojęcia „wartość”. Różnice

systemu wartości prowadzą do róż-

nych ocen ryzyka tego samego

działania na podstawie znanego

systemu wartości.

Wydaje się, że niezbędne jest pod-

jęcie kolejnych prac badawczych

mających na celu określenie związ-

ku między nakładami rzeczowymi,

a statystycznym opisem procesu

budowy i określaniem parametrów

jego rozkładów zmiennej losowej.

W metodzie PERT rozkład beta

został przyjęty raczej dla potrzeb

metody i tak naprawdę, mało jest

prac udowadniających słuszność

takiego wyboru [5]. Niektórzy

autorzy rozpatrywali możliwość

użycia rozkładu gamma, loga-

rytmiczno-normalnego i innych.

Zastosowanie innych funkcji gęsto-

ści rozkładu prawdopodobieństwa

może nie dać oczekiwanego zwięk-

szenia dokładności obliczeń, gdyż

istotne znaczenie w tym względzie

ma nie tylko sposób matematycz-

nego ujęcia zmiennych losowych,

lecz również właściwa ocena czasu

optymistycznego, pesymistyczne-

go i najbardziej prawdopodobne-

go. To może być jednym z ele-

mentów bezpiecznego planowania

nakładów i całego procesu budowy

w odniesieniu do przyjętych i pro-

ponowanych rozwiązań techno-

logiczno-organizacyjnych. Umieć

przewidywać wielkość błędów

popełnianych na etapie planowania

oznaczać może bezpieczeństwo

po części finansowe, organizacyj-

ne i technologiczne zarówno dla

wykonawcy jak i inwestora.

Uważam, iż ogólna ocena badań

nad zagadnieniami ryzyka, nie-

pewności i zakłóceń z punktu

widzenia poszukiwania metod

„bezpiecznego” planowania reali-

zacji robót budowlanych w spo-

sób niedeterministyczny pozwala

powiedzieć, że:

■

jest potrzeba badania np. czasu

pracy i próby jego opisu w sposób

niedeterministyczny dla kryteriów

przyjmowanych podczas planowa-

nia i realizacji prac budowlanych;

■

brak jest prostych rozwiązań i przy-

kładów praktycznego zastosowania

„na co dzień” normowania i plano-

wania w sposób niedeterministyczny,

wykorzystywanych przez techników

i inżynierów budownictwa;

■

uważam, że warto pokusić się

o próbę przekonania inżynierów,

planistów, kosztorysantów do two-

rzenia bazy danych dla potrzeb

planowania w sposób niedetermi-

nistyczny;

■

uważam, że należy w „sposób

naturalny” przyjmować warunki

panujące na placu budowy, należy

się z nimi pogodzić i nie upraszczać

ich występowania przez przyjmowa-

nie sztywnych (deterministycznych)

nakładów i ich uśrednianie. To jest

jedną z przyczyn tego, że np. kosz-

torysy i harmonogramy budowy

wykonane na etapie planowania

rzadko odpowiadają co do przyję-

tych wielkości nakładów pomiarom

powykonawczym. Można uważać,

że nie da się przewidzieć wszyst-

kich okoliczności przebiegu budo-

wy. To wcale nie oznacza, że „błę-

dów planowania” nie należy mini-

malizować. Eliminowanie i minima-

lizowanie błędów skłania do próby

poszukiwania metod planowania

procesu budowy z uwzględnieniem

ryzyka, niepewności i zakłóceń.

Ze względu na losowy charak-

ter np. czasu trwania procesów

budowlanych działania produkcyj-

ne w budownictwie w większości

sytuacji powinny być planowane

w sposób niedeterministyczny (tzn.

że nie ma współzależności zjawisk

i nie ma jednoznacznie wyznaczo-

nych warunków w jakich występują,

można je zapisać nie w postaci

sztywnej, ale np. w postaci prze-

działu rozwiązań wynikających

z charakteru zjawisk losowych).

Założenie o determinizmie jest moż-

liwe, gdy zjawiska losowe można

wyeliminować lub w istotny sposób

ograniczyć ich negatywny wpływ

na przebieg i ogólną efektywność

procesu budowy. Sposób eliminacji

zjawisk towarzyszących proceso-

wi budowy zależy między innymi

od otoczenia w jakich występu-

ją, tzn. rodzaju i środowiska robót

oraz charakterystyki wykonawcy.

Ważną rolę odgrywają metody sto-

sowane w procesie projektowania,

które warunkują elastyczność, nie-

zawodność, realność i wrażliwość

na zakłócenia, poprzez opracowa-

nie i wybór technologii i organizacji

procesów budowlanych. Ogólnie

można stwierdzić, że ryzyko i nie-

pewność podczas budowy obiek-

tów budowlanych zależy przede

wszystkim od: wielkości i rodza-

ju robót budowlanych, warunków

zewnętrznych i wewnętrznych zwią-

zanych z jego realizacją oraz metod

projektowania obiektów i robót.

Wielkość i rodzaj procesu budo-

wy wpływają na: czas jego reali-

zacji, współzależność poszczegól-

nych czynności, prawdopodobień-

stwo wystąpienia zakłóceń oraz

wrażliwość na losową zmienność

zewnętrznych i wewnętrznych uwa-

runkowań realizacyjnych. Warunki

zewnętrzne i wewnętrzne są szcze-

gólnie ważne z punktu widzenia

terminów i jakości robót, efektyw-

ności poszczególnych procesów

budowy.

W fazie planowania i projektowania

ryzyko i niepewność są zwykle naj-

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA

PRZEGLĄD BUDOWLANY

4/2005

większe. Wynika to z ilości informa-

cji niezbędnych do projektowania

oraz ograniczonej przewidywalno-

ści realizacji budowy. Pełną wie-

dzą o poprawności projektowania

dysponujemy dopiero po zakoń-

czeniu inwestycji. Losowa jest

charakterystyka poszczególnych

operacji i charakterystyka samego

wykonawcy. Dlatego projektowa-

nie i realizacja budowy ze względu

na specyfikę własności wymaga

opracowania specjalnych metod

wyboru rozwiązań i poszukiwania

sposobu szybkiej analizy wyników.

W związku z powyższym dla

potrzeb pozwalających bezpiecz-

nie (tzn. pewnie lub ze znaną wiel-

kością błędu przewidywania) pla-

nować proces budowy proponuję

rozpocząć poszukiwania modelo-

we nowych metod, używając nastę-

pujących pojęć [na podstawie

2,3,4,9]:

■

ryzyko, jako zjawisko wyniku

losowego i wielu czynników zakłó-

ceń nieistotnych (w pojedynczym

przypadku), których suma stanowi

o rozkładzie poszukiwanej zmien-

nej losowej i o prawdopodobień-

stwie wyniku końcowego (np. różny

wynik tych samych, powtarzalnych

czynności),

■

niepewność, jako wynik szeregu

zjawisk (technicznych, technolo-

gicznych, organizacyjnych i śro-

dowiskowych), których nie można

opisać przy pomocy zmiennej loso-

wej i dla których nie można okre-

ślić prawdopodobieństwa wyniku

końcowego (np. zmiany pogody,

przygotowanie i kwalifikacje wyko-

nawców),

■

zakłócenia istotne, które są iden-

tyfikowane ze względu na możliwość

korekty zasobów czynnych wyko-

nawcy podczas realizacji budowy

(np. awarie maszyn, nieobecności

w pracy robotników, itp).

Bezpieczeństwo planowania odno-

szące się do rozwiązań determi-

nistycznych zależy od wielu czyn-

ników, których przeważnie w har-

monogramie nie uwzględnia się.

Rodzaj i ilość dyspozycyjnych zaso-

bów, kwalifikacje ludzi i ich dyscy-

plina zawodowa, sprawność i nie-

zawodność dostępnych narzędzi,

wpływ otoczenia prowadzonych

robót budowlanych i losowość zda-

rzeń samych w sobie do tych czyn-

ników należą. Do czynników loso-

wych należą także czynniki atmos-

feryczne, płynność kadry, różnego

rodzaju trudności w zaopatrywaniu

budów w materiały, sprzęt, awaryj-

ność stosowanych maszyn. Wpływ

oddziaływania czynników losowych

na przebieg robót budowlanych

powinien być uwzględniany już

na etapie projektowania przebiegu

budowy [6]. Pomijanie tego wpły-

wu powoduje znaczną wrażliwość

harmonogramów budowlanych

na ich częstą dezaktualizację.

W przypadku przedsięwzięć pro-

stych w realizacji i planowaniu,

harmonogram opracowuje się

na podstawie prostych obliczeń,

przy wykorzystaniu odpowiednich

norm, z podaną wielkością nakła-

dów. Istnieje obecnie stosunkowo

dużo komputerowych systemów

wspomagających harmonogra-

mowanie. Należą do nich między

innymi: PLANISTA, MS PROJECT,

POWER PROJECT, PRIMAVERA,

PERTMASTER, PREDICT. Systemy

te usprawniają proces organiza-

cji robót, jednak opracowane

na ich podstawie harmonogramy

nie szacują zdefiniowanych warun-

ków ryzyka, niepewności i zakłó-

ceń w celu probabilistycznej oceny

np. kosztorysów czy harmonogra-

mów budowy.

Problem dobrego i bezpiecznego

pod względem jakościowym pro-

jektowania realizacji budowy jest

problemem ważnym i aktualnym.

Dlatego sądzę, że niezbędnym

jest rozpoczęcie prac badawczych

i wdrożeniowych nad opracowaniem

systemu planowania uwzględniają-

cego losowy charakter czasu wyko-

nywania procesów budowlanych.

Uważa się, że harmonogram w ukła-

dzie niedeterministycznym (gdzie

nakłady podawane będą np. w for-

mie przedziałów z wyróżnioną war-

tością oczekiwaną) pozwoli zmi-

nimalizować straty spowodowane

np. przestojami, opóźnieniami,

wysokością kar za przekroczenie

terminów umownych. Podczas pla-

nowania realizacji budowy pozwo-

li na podanie wyników końcowych

ze znanym prawdopodobieństwem,

co ma ogromne znaczenie np. przy

realizacji procesów budowlanych

tworzących tzw. ścieżkę krytyczną,

bądź zdeterminowanych czasem

wykonania. Powinien być narzę-

dziem minimalizacji kosztów, zhar-

monizowania dostaw, ciągłej analizy

zaplanowanych scenariuszy i elimi-

nowania błędów.

Można zadać sobie pytanie: dla-

czego przy opracowaniu katalo-

gów np. KNR pomierzone wartości

nakładów są następnie uśrednia-

ne? Średnia jest statystyką, którą

oblicza się łatwo, ale która potra-

fi w wielu przypadkach zniekształ-

cać rzeczywisty obraz zdarzenia.

Deterministyczne wartości nakładów

nie mówią wtedy nic o losowym cha-

rakterze czasu wykonywania pro-

cesów budowy. Należy domniemy-

wać, że znamy wartość oczekiwaną,

ale nie znamy np. wielkości błędu,

jaki możemy popełnić podczas pla-

nowania procesu budowy.

BIBLIOGRAFIA

[1] Bałuch H., Praca zbiorowa pod redakcją,

Budownictwo komunikacyjne, WAT, 2001 r.

[2] Benjamin J.R., Cornel C.A., Rachunek

prawdopodobieństwa, statystyka

matematyczna i teoria decyzji dla inżynierów,

Wydawnictwo Naukowo-Techniczne

Warszawa 1977 r.

[3] Findeisen W., Analiza systemowa

– podstawy i metodologia, PWN, Warszawa,

1985 r.

[4] Hellwig Z., Elementy rachunku

prawdopodobieństwa i statystyki

matematycznej, PWN, W-wa 1975 r.

[5] Jaworski K.M., Metodologia

projektowania realizacji budowy, PWN,

Warszawa, 1999 r.

[6] Jaworski K.M., Podstawy organizacji

budowy, PWN, Warszawa 2004 r.

[7] Kasprowicz T., Scheduling building works

under conditions of risk or uncertainty,

Archivist Civil Engineering, tom XLIII z. 3, 1997 r.

[8] Master of Business Administration – MBA

2/2001, 03 – 04. 2001 r., Pismo Wyższej

Szkoły Przedsiębiorczości i Zarządzania im.

T. Koźmińskiego i Międzynarodowej Szkoły

Zarządzania.

[9] Volk W., Statystyka stosowana dla

inżynierów, Wydawnictwo Naukowo-

-Techniczne, Warszawa 1973 r.

[10] Encyklopedia organizacji i zarządzania,

PWE.

ZARZĄDZANIE–ORGANIZACJA