ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ ΕΡΓΩΝ ΠΟΛΙΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ

Πάνας, Αντώνιος

dc.contributor.author	Πάνας, Αντώνιος	el
dc.date.accessioned	2016-07-22T07:51:09Z
dc.date.available	2016-07-22T07:51:09Z
dc.date.issued	2016-07-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43228
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2298
dc.rights	Default License
dc.subject	Παραγωγικότητα	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Προγραμματισμός	el
dc.subject	Καμπύλες μάθησης	el
dc.subject	Πόροι	el
dc.subject	Productivity	en
dc.subject	Simulation	el
dc.subject	Scheduling	el
dc.subject	Learning curves	el
dc.subject	Resources	el
dc.title	ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΠΟΡΩΝ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ ΕΡΓΩΝ ΠΟΛΙΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ	el
dc.contributor.department	Κέντρο Καινοτομίας Κατασκευών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Διαχείριση Τεχνικών Έργων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-05-27
heal.abstract	Ο υπολογισμός της παραγωγικότητας των πόρων στις κατασκευαστικές δραστηριότητες βασίζεται στη χρήση συντελεστών (πολλαπλασιαστών) που εξαρτώνται από τις επικρατούσες συνθήκες εργασίας. Οι μέθοδοι που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία, όμως, υιοθετούν διαφορετικές παραδοχές για την εκτίμηση των τιμών των συντελεστών αυτών. Το επακριβές πλαίσιο προσδιορισμού του κάθε συντελεστή παραγωγικότητας δεν δημοσιεύεται και δεν είναι γενικά γνωστό. Έτσι, κάθε μέθοδος υπολογίζει διαφορετική παραγωγικότητα, συνήθως υπερεκτιμώντας εκείνη που επιτυγχάνεται στην πράξη χωρίς ο χρήστης (Μηχανικός) να έχει δυνατότητες περαιτέρω διερεύνησης ή προσαρμογής στις ιδιαίτερες συνθήκες του έργου. Ακόμη, η συνήθης πρακτική προσδιοριστικής εκτίμησης της παραγωγικότητας με χρήση κάποιων σταθερών τιμών των συντελεστών παραγωγικότητας οδηγεί σε εκτιμήσεις παραγωγικότητας που δεν λαμβάνουν υπόψη την καμπύλη μάθησης του ανθρώπινου παράγοντα που έχει ιδιαίτερη επίπτωση σε περιπτώσεις επαναληπτικών δραστηριοτήτων. Στα παραπάνω προβλήματα επιδιώκει να συμβάλει η παρούσα διατριβή μέσω της ακριβέστερης εκτίμησης των συντελεστών παραγωγικότητας που υπεισέρχονται στον υπολογισμό της. Για το σκοπό αυτό: (α) αξιολογούνται συγκριτικά δέκα τέσσερεις (14) δημοσιευμένες μέθοδοι εκτίμησης της παραγωγικότητας για οκτώ (8) τύπους μηχανημάτων (εκσκαφέας, φορτωτής, αποξεστικό όχημα, προωθητής, φορτηγό αυτοκίνητο, ισοπεδωτής, δομικός πυργογερανός, και αντλία σκυροδέματος), (β) μετρούνται οι συντελεστές παραγωγικότητας με στατιστικά έγκυρο τρόπο σε εργοταξιακές συνθήκες (γ) διατυπώνεται στοχαστικό μοντέλο με χρήση λογισμικού προσομοίωσης που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής για τον ακριβέστερο προσδιορισμό της επιρροής των συντελεστών παραγωγικότητας και (δ) ενσωματώνεται ο ρυθμός μάθησης στο στοχαστικό μοντέλο για την καλύτερη απεικόνιση της επιρροής του ανθρώπινου παράγοντα. Στα πλαίσια της βιβλιογραφικής διερεύνησης της διατριβής μελετήθηκαν διακόσιες εξήντα (260) αναφορές, που αναλύονται σε εκατόν ογδόντα τέσσερις (184) δημοσιεύσεις εργασιών σε επιστημονικά περιοδικά, δώδεκα (12) εργασίες σε διεθνή συνέδρια, έξι (6) διδακτορικές διατριβές και οκτώ (8) ερευνητικές αναφορές, δεκατέσσερα (14) διεθνή πρότυπα και τριάντα έξι (36) βιβλία εκ των οποίων τα τρία αφορούν στις τελευταίες εκδόσεις των εγχειριδίων κατασκευαστών μηχανικού εξοπλισμού (Caterpillar, Komatsu, Liebherr). Ως αποτέλεσμα της βιβλιογραφικής ανασκόπησης προσδιορίστηκαν τρεις τύποι δραστηριοτήτων: έντασης εξοπλισμού, έντασης εργασίας και μικτού τύπου (δηλ. δραστηριοτήτων στις οποίες η συμμετοχή του μηχανικού εξοπλισμού και του εργατικού δυναμικού είναι περίπου ισοδύναμη). Για κάθε μία από τις παραπάνω κατηγορίες, επιλέχθηκε μία κατασκευαστική δραστηριότητα για περαιτέρω διερεύνηση, συμπεριλαμβανομένων και των αντίστοιχων συντελεστών παραγωγικότητας. Τα κριτήρια επιλογής των δραστηριοτήτων ήταν: (α) συχνότητα εμφάνισης της αντίστοιχης εργασίας στη βιβλιογραφία και (β) δυνατότητα μέτρησης δεδομένων πεδίου επί τόπου του έργου. Έτσι, μελετήθηκαν εργασίες εκσκαφών με χρήση υδραυλικού εκσκαφέα (έντασης εξοπλισμού), σκυροδέτησης δαπέδων βαρέως τύπου από οπλισμένο σκυρόδεμα (έντασης εργασίας) και κατασκευής κυψελωτών κιβωτίων οπλισμένου σκυροδέματος (caisson) (μικτού τύπου). Επίσης, μελετήθηκε η μέθοδος προσομοίωσης CYCLONE, η γλώσσα προσομοίωσης STROBOSCOPE, καθώς και το μοντέλο προσομοίωσης EZStrobe που υλοποιείται σε περιβάλλον Visio. Με βάση την ανάλυση των μεθόδων προσομοίωσης τεκμηριώθηκε η επιλογή του EZStrobe ως υποβάθρου για την ανάπτυξη λογισμικού προσομοίωσης προς χρήση της παρούσας έρευνας. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε μεθοδολογία «κανονικοποίησης» των προταθέντων μεθόδων εκτίμησης της παραγωγικότητας με ορισμό των συνθηκών αναφοράς (δηλ. εκείνων υπό τις οποίες μπορεί να αγνοηθεί η επίδραση ενός συντελεστή) και των αναγκαίων στατιστικών προϋποθέσεων (δηλ. ίδιου τύπου και πλήθους χρησιμοποιούμενοι συντελεστές). Με βάση αυτή τη μεθοδολογία κανονικοποίησης υπολογίστηκαν οι παραγωγικότητες με τις διάφορες θεωρητικές μεθόδους και έγινε ανάλυση ευαισθησίας και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων τους. Για παράδειγμα, για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των εργασιών εκσκαφής από ένα σύνολο εννέα (9) συντελεστών παραγωγικότητας (γωνία στροφής, βάθος εκσκαφής, εκκένωση κάδου, συναρμογή όγκου υλικού, φθορά δοντιών κάδου, υψόμετρο εργασίας, ικανότητα χειριστή, διαθεσιμότητα / εκμετάλλευση μηχανήματος), επιλέχθηκαν οι συχνότερα εξεταζόμενοι συντελεστές σε όλες τις μεθόδους , δηλαδή το βάθος εκσκαφής και η γωνία στροφής προβόλου εκσκαφέα για τη συγκριτική ανάλυση. Η προτεινόμενη μέθοδος αναγάγει όλες τις μεθόδους εκτίμησης της παραγωγικότητας σε μία κοινή βάση αναφοράς, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο την στατιστικά έγκυρη συγκριτική ανάλυσή τους. Διατυπώθηκε, ακόμα, στατιστικά έγκυρη μεθοδολογία εκτίμησης των συντελεστών παραγωγικότητας επί τόπου του έργου και έγινε αριθμητική διερεύνηση μέσα από την ανάπτυξη στατιστικών μοντέλων και μοντέλων τεχνητών νευρωνικών δικτύων για εργασίες σκυροδέτησης δαπέδων βαρέως τύπου σε λιμενικό έργο. Οι συντελεστές παραγωγικότητας που μετρήθηκαν συνολικά και αποτέλεσαν το πιθανό υποσύνολο μεταβλητών εισόδου για τα μοντέλα ήταν το πλάτος και το μήκος εργασίας, το πάχος του δαπέδου, ο τύπος του σκυροδέματος (συμβατικά οπλισμένο ή ινοπλισμένο σκυρόδεμα) και το μέγεθος του συνεργείου (δηλ. αριθμός εργατών). Διερευνώντας τη συσχέτιση αυτών των μεταβλητών ανά ζεύγη μέσω της εξέτασης του διαγράμματος διασποράς, καθώς και με βάση την τεχνική της οπίσθιας σταδιακής επιλογής (backward stepwise selection technique) και της βηματικής παλινδρόμησης (stepwise regression), αποφασίστηκε να χρησιμοποιηθούν οι συντελεστές παραγωγικότητας του πλάτους και του μήκους εργασίας ως βασικές μεταβλητές της μελέτης. Το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο επιτρέπει τον στατιστικά έγκυρο διαχωρισμό των δεδομένων πεδίου σε σχέση με τις μεταβλητές εισόδου (π.χ. πλάτος και μήκος εργασίας) και εκτιμά το πεδίο τιμών των αντίστοιχων συντελεστών παραγωγικότητας που προσαρμόζουν την θεωρητική στην αναμενόμενη παραγωγικότητα. Επιπρόσθετα, προτάθηκε στοχαστικό μοντέλο προσομοίωσης κατασκευαστικών εργασιών με σκοπό την ακριβέστερη εκτίμηση της παραγωγικότητας. Η στοχαστική ανάλυση είναι η πλέον πρόσφορη προσέγγιση για την εκτέλεση σύνθετων κατασκευαστικών δραστηριοτήτων. Γι’αυτό τον λόγο, το στοχαστικό μοντέλο αφορά στην κατασκευή τριάντα τεσσάρων (34) κυψελωτών κιβωτίων από οπλισμένο σκυρόδεμα (caisson) με χρήση ολισθαίνοντα μεταλλότυπου, καθώς αυτή η εργασία παρουσίαζε τον επιθυμητό βαθμό πολυπλοκότητας αφού (α) απασχόλησε μεγάλο και διαφορετικό αριθμό μέσων παραγωγής και (β) παρήγαγε μεγάλο αριθμό δεδομένων πεδίου (άνω των 1.770 μετρήσεων). Αρχικά, προσδιορίστηκαν δεκαεννιά (19) βασικές δραστηριότητες (π.χ. σκυροδέτηση πλάκας θεμελίωσης, ολίσθηση μεταλλότυπου κτλ.) που ενσωματώθηκαν σε επτά (7) μοντέλα προσομοίωσης. Κάθε μοντέλο εκφράζει συγκεκριμένη διαφοροποίηση της μεθόδου κατασκευής των caisson: Χρήση κοινού (μοντέλο 5.0.1) ή διαφορετικού (μοντέλο 5.0.2) συνεργείου σκυροδέτησης και τοποθέτησης σ.ο., παράλληλη ή σειριακή εκτέλεση δραστηριοτήτων καθαρισμού μεταλλότυπου (μοντέλα 5.1.1 / 5.1.2), διαθεσιμότητα της πλωτής αυτοβυθιζόμενης δεξαμενής επί της οποίας κατασκευάζονται τα caisson στο τέλος του κύκλου παραγωγής τους (μοντέλα 5.2.1 / 5.2.2) και κατασκευή caisson εξ’ ολοκλήρου στην πλωτή δεξαμενή (μοντέλο 5.3.1) και εν πλω. Τα μοντέλα ενσωματώθηκαν σε λογισμικό που αναπτύχθηκε για την αυτοματοποίηση της προσομοίωσης κατασκευής των caisson και την στοχαστική ανάλυση της επιρροής των ακόλουθων συντελεστών παραγωγικότητας: (α) αλληλουχία εκτέλεσης δραστηριοτήτων, (β) στρατηγική απασχόλησης των συνεργείων, (γ) παράλληλη εκτέλεση δραστηριοτήτων, (δ) ρυθμός ολίσθησης του μεταλλότυπου, (ε) φέρουσα ικανότητα πλωτής αυτοβυθιζόμενης δεξαμενής και (στ) καμπύλη μάθησης του ανθρώπινου παράγοντα. Το λογισμικό προσομοίωσης που προέκυψε από αυτή τη διαδικασία ονομάστηκε CaissonSim και δημιουργήθηκε με βάση τη γλώσσα προσομοίωσης STROBOSCOPE με πρόσθετο κώδικα σε γλώσσα C#. Οι στατιστικές κατανομές της χρονικής διάρκειας των δραστηριοτήτων προσδιορίστηκαν από τα συλλεχθέντα δεδομένα πεδίου. Το πείραμα της προσομοίωσης ξεκίνησε αφού προσδιορίστηκαν οι βασικές του παράμετροι: αριθμός επαναλήψεων (30), διάστημα εμπιστοσύνης (95%), συνθήκες τερματισμού της προσομοίωσης (κατασκευή 34 caisson). Τα αποτελέσματα του μοντέλου συγκρίθηκαν με τα πραγματικά δεδομένα πεδίου και αξιολογήθηκε η εκτιμητική ακρίβεια των μετρήσεων. H προσομοίωση εφαρμόστηκε τόσο για την αποτίμηση, όσο και για την πρόβλεψη της παραγωγικότητας, λαμβάνοντας υπόψη τον ρυθμό μάθησης. Η συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων με τα αντίστοιχα αποτελέσματα της προσομοίωσης έγινε με χρήση στατιστικών μεθόδων, έτσι ώστε να προσδιοριστεί η ευαισθησία των αποτελεσμάτων σε σχέση με την μεταβολή των παραμέτρων του κάθε μοντέλου. Η έρευνα απέδειξε ότι το στοχαστικό μοντέλο προσομοίωσης παρέχει πιο αξιόπιστα αποτελέσματα από την προσδιοριστική ανάλυση που χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα. Η ενσωμάτωση του ρυθμού μάθησης στην στοχαστική ανάλυση βελτίωσε ακόμα περισσότερο την ακρίβεια (>95%) στον υπολογισμό του συνολικού χρόνου κατασκευής του έργου. Συμπερασματικά, η διατριβή συμβάλλει στη βελτίωση της εκτίμησης της παραγωγικότητας κατασκευαστικών δραστηριοτήτων μέσω του ακριβέστερου προσδιορισμού του τύπου και του πεδίου τιμών των συντελεστών παραγωγικότητας που την επηρεάζουν. Ως αποτέλεσμα, επαυξάνεται η ακρίβεια του χρονικού και οικονομικού προγραμματισμού των τεχνικών έργων. Τέλος, η στοχαστική μελέτη της παραγωγικότητας με χρήση τεχνικών προσομοίωσης συμβάλλει στον ακριβέστερο προσδιορισμό της διακύμανσης του χρόνου και του κόστους ολοκλήρωσης των τεχνικών έργων, σε σχέση με τις κλασσικές προσδιοριστικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται στα έργα πολιτικού μηχανικού.	el
heal.advisorName	Παντουβάκης, Πάρις	el
heal.committeeMemberName	Παντουβάκης, Πάρις	el
heal.committeeMemberName	Λαμπρόπουλος, Σέργιος	el
heal.committeeMemberName	Λοΐζος, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Σπυράκος, Κώστας	el
heal.committeeMemberName	Μουρατίδης, Αναστάσιος	el
heal.committeeMemberName	Χασιακός, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Λαγαρός, Νίκος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	271
heal.fullTextAvailability	true