Ekonomika a posuzování nákladů celého životního cyklu staveb

? Ekonomika investice (stavebního díla) je velmi zjednodušeně výpovědí o rovnováze limitních efektů pro zadavatele, kde jsou věcně prioritní potenciální výnosy, pro něž platí:

výnosy projektu zadavatele = náklady zadavatele + zisk nebo ztráta zadavatele (1)
(vychází?li ze základního vztahu zisk = výnos - náklad).

? Pro zhotovitele jsou limitním prvkem tržní ceny:

cena projektu zhotovitele = náklady zhotovitele + zisk zhotovitele (2).

Dlouhodobě perspektivní technická řešení vznikají z naplnění výnosů v (1) a velmi omezeně (krátkodobě) z komerční discipliny ? cenové tvorby (2). Ke škodě všech, jsou mnohdy snahy zaměřeny zejména na vztah (2).
Navrhování a projektování nových technických řešení má vytvářet nové výhody a efekty, které vzniknou oproti řešením v současnosti užívaným, tj. zastaralým.
Zcela jinou kapitolou je výroba a realizace staveb, ta je převážně otázkou nákladů a zisků (2). Dění probíhá ve zcela jiném partnerském vztahu, zhotovitele (výrobce) a zadavatele (investora).
V úsilí nalézt nové zdroje výnosů je však prioritní vztah investor ? projektant. Tam, kde se podaří dosáhnout vysokých výnosů, mohou být dosaženy jak vysoké zisky, tak použity nákladné materiály, organizační a výrobní postupy. Zjednodušeně řečeno, takové návrhy, které řeší prioritně otázku nákladů, již rezignovaly na schopnost přinést nová řešení s velkorysými výhodami pro uživatele, provozovatele či veřejnost.
Rodina, kupující nový byt, volí určitou variantu bydlení v podvědomí určitého rámce ceny, kterou zaplatí. Zajímá se však nejprve o výnosy celé transakce. Kalkuluje přínos nového bytu oproti stávajícímu bydlení. Hodnotí výnosy, jako je vztah lokality a pracovního místa, lokality a její společenské prestiže a pověsti, dojezdová nebo docházková vzdálenost do zaměstnání, dětí do škol, hlučnost, oslunění, podlaží, spekuluje o pozdější prodejnosti, atd. V konečném výsledku sečtené výhody a nevýhody zhodnotí nejprve jako výnos oproti svému stávajícímu stavu.
Obdobné otázky řeší veřejný investor při pořízení nového mostu, dálnice, tunelu a dalších inženýrských staveb. Mají přinést výhodu ? výnos oproti stávajícímu stavu. Limit nákladů technického díla spočívá ve výši budoucí výhody, nikoliv v jeho nákladnosti. Extrémně drahé a prestižní inženýrské stavby by nebyly nikdy realizovány, kdyby nevykazovaly v konečném výsledku vysoké budoucí výnosy. Nejenom za objekt samotný, ale i za jeho širší funkce v území (dopravní spojení, turistické atrakce, posílení infrastruktury apod.).

Motivace

Celkový rozsah hodnot výstavby realizované v ČR za rok 2005, činil dle ČSÚ 416,9 mld. Kč. Z toho veřejný sektor financoval cca 52 % zakázek. Pro další výklad zvolme oblast, která je nejvíce spojena s veřejnými zakázkami, financovanými ze státního rozpočtu. Jsou jimi inženýrské stavby s 25,5 % objemu nové výstavby, tj. 127,1 mld. Kč/rok. Jejich rekonstrukce a modernizace pak představují objemově dalších 29,3 % celkového objemu stavebních prací. Náklady spojované s  životním cyklem stavebního díla představují v průměru v ČR 10,6 % (podle ČSÚ se u kategorie ? opravy a údržba ? jedná o stavební práce provedené podniky s 20 a více zaměstnanci). Jinými slovy, 39,9 % stavebních prací je spojeno s již existující stavební substancí formou rekonstrukce a modernizace, nebo formou oprav a údržby. Opravy a údržba činily v roce 2005 v ČR 103,3 mld. Kč.
Vybereme-li z inženýrských staveb segment mosty a visuté dálnice, jednalo se v roce 2005 o objem 9,6 mld. Kč, z něhož činily rekonstrukce a modernizace 2,4 mld. Kč, opravy a údržba 0,8 mld. Kč. (Pro porovnání: u bytových budov byl celkový objem 52,5 mld. Kč, u vodohospodářských staveb byl celkový objem 4,7 mld. Kč).
V ČR činí v průměru stavební náklady na novou výstavbu stavebními podniky (s 20 a více zaměstnanci) 59,7 % výkonů, náklady vynakládané na rekonstrukce a modernizaci 29,6 % a náklady na opravy a údržbu 10,7 %. Mostní konstrukce mají skladbu nové/obnova a modernizace/opravy a údržba ve struktuře 67,2 % / 24,9 % / 7,9 %, přičemž opravy a údržbu chápejme jako náklady v průběhu životního cyklu stavebního díla. Oproti celostátnímu průměru byly tyto náklady v roce 2005 nižší o cca jednu čtvrtinu, než celostátní struktura provedených stavebních prací. Není pravidlem, že by mosty byly udržovány a opravovány podniky s méně než 20 zaměstnanci. U staveb pro bydlení, zemědělství a řady dalších, které vytvářejí celorepublikový průměr, lze očekávat, že podniky s méně než 20 zaměstnanci realizují další podstatný podíl nákladů uživatelského životního cyklu. Vynakládané prostředky na stavební substanci mostů (dále i inženýrských staveb vůbec) jsou s velkou pravděpodobností poddimenzované. Rizika plynoucí z poddimenzovaných zdrojů na opravy a údržbu mostních konstrukcí jsou evidentní a mohou mnohdy vést i k fatální ztrátě celé stavební substance a dalších hodnot.

Působící vlivy

¤ Obr. 1. Znázornění vlivů spojených s riziky
Technicko-ekonomický návrh by měl být při jeho zpracování posuzován z hlediska celého životního cyklu a s ohledem na dostupnost ohodnocení vlivů. Jedná se o dostupnost používaných vstupních dat, míry podstupovaných rizik, nejistot, neurčitostí a dalších vlivů.
Všechny působí vedle robustních parametrů, uvedených v (1) jako výnosově ? nákladový rámec přijatelnosti návrhu komerčního projektu. Vytváření technicko-ekonomických hodnot je multidisciplinární, vedle konstrukčních, výrobních a organizačních vlivů se uplatňují otázky ekologické, sociální, sociologické a další (schematicky viz obr. 1).

 

Ohrožení a rizika

Každou bilanci rovnováhy (bilanci technicko-ekonomických projektů) v ekonomice ohrožují rizika. Ze vztahů (1) a (2) platí, že výnosy projektu zadavatele (V) se v rovnovážném ekonomickém stavu rovnají ceně projektu zhotovitele¹⁾ (P). Jinými slovy celkové vložené (investiční) prostředky do projektu I_max nesmějí převýšit zmíněné V. Výnos je funkcí četných vlivů, a je třeba v jeho prognóze řešit i jeho ohrožení.
U inženýrských projektů, zejména pak liniových, jako jsou komunikace, mosty, inženýrské sítě a další, se jedná o efekty, jejichž základem je umožnit oživení hospodářských aktivit a na ně navázaných funkcí, jako je výroba, komerce, bydlení a další. Propočty uvedeného typu jsou předmětem studií proveditelnosti ve fázi developmentu a s ním souvisejícího projektového řešení. V uvedené oblasti existuje celá řada metod, dnes vesměs softwarově podporovaných, které analýzy řešení umožňují. Patří mezi ně propočty struktury nákladů a časové rozvrhy (harmonogramy, síťové grafy), analýzy formální správnosti výpočtů, analýzy citlivosti řešení, propočtů pravděpodobnosti vzniku nežádoucích technických nebo ekonomických ohrožení projektu apod.
Mezi robustní technicko-ekonomické rizikové aspekty patří rizika nedodržení doby trvání projektu, nedodržení nákladů realizace projektu. Z hlediska developera, financujícího subjektu, realizátora výstavbového projektu, jsou dokumenty jako harmonogramy, síťové grafy, dynamické harmonogramy, ale i propočty ke studiím proveditelnosti, rozpočty a kalkulace, podmíněny znalostí pravděpodobností výskytu nežádoucích situací. Všechny údaje v uvedených dokumentech jsou podmíněny spolehlivostí [16, 17, 18] citlivostí vůči potenciálním změnám. Výsledně pak můžeme čelit očekávaným rizikům²⁾. Výsledkem aplikované simulace vstupních veličin jsou rozložení pravděpodobnosti zvolených cílových veličin. Znázornění na obr. 2 vycházejí z časového rozvrhu a jsou zde srovnávány s variantou, pro kterou platí propočet na obr. 3. Zatímco základní výchozí řešení (obr. 2) se prezentuje jako jeden projektový děj ? proces, je návrh variantního postupu (obr. 3) návrhem rozpadajícím se do dvou věcných dějů. Vydělují se dvě v čase diferencované projektové události se samostatnými pravděpodobnostmi uskutečnění jak z hlediska času, tak z hlediska očekávaných nákladů na realizaci.
Existuje celá řada vztahů, které vytvářejí situace, v nichž je třeba akceptovat nespolehlivé údaje. Budoucí změny vstupních údajů mohou podstatně změnit závěry pro management stavby.

¤ Obr. 2a. Příklad 3D rozložení pravděpodobnosti výstavbového projektu, Termín - Náklady - Pravděpodobnost na základě časového rozvrhu (například harmonogramu, cyklogramu, síťového grafu apod.)
¤ Obr. 2b. Pravděpodobnost p_i  vymezují v 2D základně grafu osy x...simulovaná doba trvání projektu a y...celkový náklad projektu. Náklad n_i tvoří ztráty, které by vznikly realizací některého ohrožení (smluvní pokuty, vícenáklady, finanční ocenění morálních škod, ocenění případné újmy na zdraví apod.).

Zcela typické jsou změny a jejich návazné dopady jako:

jednotková cena	? náklady výrobního procesu	? doba trvání výrobního procesu
?		?
výrobní rychlost realizace výrobního procesu		? Celková doba trvání stavby
?		?
počet nasazených pracovníků		? Celkové náklady stavby

Uvedené schéma návazností je náznakem závislostí, které vznikají v podkladech a výpočetních postupech, použitých modelech pro dosažení propočtů stanovení nákladů, cen a termínů. Vesměs jsou ohroženy řadou potenciálních změn, jimiž se projevuje nevěrohodnost vstupních údajů, vyúsťujících do technicko-ekonomických rizik²⁾. V ilustračním příkladu na obr. 2 a 3 vymezují pravděpodobnost pi v 2D základně grafu osy x ...simulovaná doba trvání projektu a y?celkový náklad projektu. Náklad n_i tvoří ztráty, které by vznikly realizací některého ohrožení (smluvní pokuty, vícenáklady, finanční ocenění morálních škod, ocenění případné újmy na zdraví apod.). Očekávaná rizika, která jsou pod prahem ekonomické přijatelnosti, management akceptuje. Pro očekávaná technicko-ekonomická rizika, která jsou nad prahem ekonomické přijatelnosti, je třeba hledat opatření k jejich snížení, odstranění, nebo rozložení na více zúčastněných subjektů (pojištění, smluvní vztahy).
Pro praktické aplikace jsou cenné takové softwarové produkty jako nástroje pro rozbory, které mohou přispět ke znalostem o vzniku nežádoucích stavů a zhodnocení pravděpodobnosti jejich výskytu (p_i). Technicko-ekonomická rozhodnutí jsou vesměs podložena propočty založenými na vybraných parametrech, relevantních v době výchozích rozhodnutí. Mnohé z nich se budou uplatňovat s velkým časovým odstupem a jsou takzvaně nevratná. Jejich aktualizace (nebo tzv. vratnost) je po realizovaných rozhodnutích již bezpředmětná nebo velmi obtížná. Posilování informovanosti managementu pro rozhodovací situace se tak stává stejně tak aktuální, jako je žádoucí.
Existuje celá řada formalizovaných přístupů k vyhodnocování rizik technicko-ekonomických projektů. Mezi první významné kroky v minulosti patří studie spolehlivosti a následných rizik z provozu jaderných elektráren. Studie daly podnět ke vzniku standardu ISO zaměřenému na výrobní technologie. Patří sem ISO 14040 a 14044 (z roku 2006).

¤ Obr. 3a. Alternativní příklad realizace výstavbového projektu, 3D rozložení pravděpodobnosti výstavbového projektu, Termín - Náklady - Pravděpodobnost na základě časového rozvrhu (například harmonogramu, cyklogramu, síťového grafu apod.)
¤ Obr. 3b. Pravděpodobnost p_i  vymezují v 2D základně grafu osy x...simulovaná doba trvání projektu a y...celkový náklad projektu. Náklad n_i tvoří ztráty, které by vznikly realizací některého ohrožení (smluvní pokuty, vícenáklady, finanční ocenění morálních škod, ocenění případné újmy na zdraví apod.).

Ekonomika realizace staveb ? ovlivňující parametry

V ekonomice vyvstává ještě jeden závažný mezistupeň korektní aplikace výpočetních metod. Ekonomika pracuje tradičně s velkým počtem vstupních parametrů v řádech stovek a tisíců. Rozpočty, kalkulace (běžně v řádech tisíců položek), harmonogramy (jsou obvykle v řádu desítek a stovek činností), právní a výrobní limity (v řádu desítek nebo stovek klauzulí), jsou nepřehlédnutelným dokladem vysokého počtu vstupních údajů. Mnohočetné vlivy s sebou přinášejí nebezpečí ztráty přehlednosti, ale i přehledu. Nesprávně stanovené kalkulace ceny vedou k fatálním důsledkům pro realizaci stavby, investora či realizující podnik samotný. Nicméně propočet míry citlivosti v dokumentu s tisícovkou položek nabídnuté jednotkové ceny, nebo výrobního objemu v rozpočtu a návazně v kalkulaci nebo harmonogramu realizace stavby je bez podpory vhodného software téměř neřešitelné.

Mezi softwarové produkty, zabývající se vyhodnocením intenzity mnohačetných ekonomických vlivů, patří programy, vyhodnocující citlivosti vstupních parametrů. Jedná se o pro rozhodování podstatný parametr propočtu typu: výchozí parametr ? výsledná hodnota, [4]. Na obr. 4 je uveden příklad ohodnocení vstupních parametrů rozpočtu stavby v hladinách zadaných uživatelem (viz stupnice vlivu od 0 % do 20 %). Za zmínku stojí otázka formálních a zavlečených chyb do technicko-ekonomických výpočtů. Četnost vstupních údajů vytváří specifikou situaci. Na obr. 4 jsou vyznačeny v propočtu běžného rozpočtu exportovaného do tabulkového procesoru závislosti použitých výpočetních vztahů. Korektnost výpočtu je evidentně narušena všude tam, kde bude docházet k porušení návaznosti linie výpočtu. Uvedené se týká rovněž odkazů na vstupní data v jiných dokumentech (viz symbol napojení externího dokumentu v obr. 4). Mluvíme-li o pravděpodobnosti zavlečené chyby do výpočtu (odhadnuté z jiných referenčních příkladů jako P = 0,01) a je-li střední velikost ceny položky v rozpočtu členěném na 3x200 položek o finančním rozsahu 10 000, 40 000, 100 000 Kč, je ekonomické riziko správnosti údaje Celková cena dáno jako R=200(0,01?10 000) + 200(0,01?40 000) + 200(0,01?100 000) tj. 300 000 Kč. Rizika technicko-ekonomické realizace projektů jsou hodnocena na úrovni managementu. Liší se podle typu staveb a pohybuje se mezi 2?5 % celkových nákladů podnikatelského projektu. V příkladu v obr. 4 se jedná o výsek pouze z jednoho z podkladových dokumentů pro management stavby. Další vyhodnocované propočty pro management stavby jsou Studie proveditelnosti, Kalkulace, Harmonogram stavby apod.
Samostatnou otázkou je, jak dohledat v  časově omezených praktických podmínkách riziky ohrožené části poskytnutých podkladů pro realizaci stavby, jak ohodnotit jejich vliv a případnou změnu vstupních parametrů pro manažerské zásahy, zacílené na snížení rizika neúspěšné realizace projektu.
Na obr. 6 je uveden příklad parametrizace možnosti vstupních údajů a jejich vliv na zvolený výstupní parametr časového rozvrhu realizace stavby. Konkrétně se jedná o závislost změny Celkové doby výstavby na změnu výměry položky Beton základ kleneb prostý znII. Uvedený postup lze zadat pro každou úlohu, která je exportovatelná z aplikačního výpočtu do tabulkového procesoru. Vyhledané podstatné vlivy mohou být dále předmětem simulace. Všude tam, kde v konkrétním projektu vznikají rizika, je možné pomocí simulace vyhodnotit jejich dopad na výsledné řešení. Pro stručnost výkladu se odkažme opět na strukturu a případné vyhodnocení dat získaných pro konstrukci obr. 2 a 3.

¤ Obr. 4. Schéma závislostí - detail z listu rozpočtu a kalkulace

Propočty nákladů životního cyklu

Motivací hledání nových řešení je stávající nedocenění nutnosti posuzovat stavební dílo v jeho životních fázích z hlediska nákladů životního cyklu staveb.
Fáze životního cyklu projektu je možné rozdělit na:

• fázi developmentu (studií proveditelnosti) včetně všech aktivit následně souvisejících s projektovým řešením;
• fázi realizace stavby (konstrukce, výstavba);
• fázi užívání stavby v průběhu její životnosti (provozování stavebního díla);
• fázi dekonstrukce (odstranění stavebního díla).

Jednotlivé fáze životního cyklu stavebního díla by měly být harmonizovány a optimalizovány z hlediska finančních toků. Nerespektování zásad pravidelné údržby, nebo navrhování staveb s vysokými nároky na údržbu může vést k fatálním následkům.
Konfrontace dvou typů konstrukčních řešení poskytuje obr. 5. V daném případě se jedná o konfrontaci typů konstrukcí, jejich údržby a obnovy, pořizovacích cen a způsobu jejich provozování.

¤ Obr. 5. Konfrontace dvou typů konstrukcí v závislosti na intenzitě údržby v průběhu jejich životního cyklu. Zdroj: Minnesota Department of Transportation.

Závěr

Významný aspekt při navrhování konstrukčního a technického řešení developerského projektu představují náklady životního cyklu. Jednotlivé fáze životního cyklu stavebního díla by měly být harmonizovány a z hlediska vydávaných finančních a jiných zdrojů také, alespoň do určité míry, optimalizovány.

¤ Obr. 6. Závislost změny celkové doby výstavby na změnu výměry položky Beton základ kleneb prostý znII.

Příspěvek vznikl v rámci projektu CIDEAS (1M6840770001) na Fakultě stavební ČVUT v Praze, financovaného z prostředků MŠMT ČR.

¹⁾ Za dobu ekonomické návratnosti (daná jako 1/míra požadovaného výnosu).
²⁾ Technicko-ekonomickým rizikem (R) rozumíme očekávaný (pi) důsledek vzniku ztrát (ni) realizace krizové situace. Ri = pravděpodobnost poruchy x ztráty v důsledku poruchy =. pi ni , kde i značí popisovanou událost vytvořené rizikové situace.

Použitá literatura
[1] Kupilík, V.: Závady a životnost staveb. Grada Publishing, Praha 1999, ISBN 80-7169-581-5.
[2] Beran, V., Dlask, P.: Revitalizace. ČVUT Praha COST ČR, 1997.
[3] Beran, V.: Trh bytů ? peníze vložené do jistoty. In: Ekonom. 39, č. 41 (1995), s. 25?26, ISSN 1210-0714.
[4] Beran, V., Macek D.: Programové vybavení Balence Sensitivity. Praha 1998, 2004, 2006.
[5] Beran, V., Macek, D.: Programové vybavení Simulations. Praha 1999, 2002.
[6] Beran, V.: Beispiel für dynamisches Entwurfsmanagement der Life-Cycle für ein Hotelgebaude.// Příklad pro dynamický management návrhu nákladů životního cyklu pro objekt hotelu. In: Bauplanung und Bautechnik. 26, No. 8 (1991), s. 363? 67. ISSN 0005-6758.
[7] Čápová, D.: Studie kvantitativních parametrů nabídky bytů v Pražském regionu. Interní materiál ČVUT v Praze, 2005.
[8] Frková, J.: Dlouhé vlny ekonomického rozvoje. Disertační práce Ph.D., ČVUT v Praze 2004.
[9] Beran, V., Dlask, P.: Management udržitelného rozvoje regionů, sídel a obcí. Academia Praha 2005.
[10] Tománková, J.: Management projektů jako nástroj řízení. Disertační práce Ph.D., ČVUT v Praze 2004.
[11] http://vvvs.cvut.cz/publ/, databáze publikací udržovaná ČVUT v Praze.

[12] Rasmussen, N. C., The Application of Probabilistic Risk Assessment Techniques to Energy Technologies. Annual Review of Energy, vol. 6, 1981, pp. 123? 38.
[13] ISO 14040 (2006): Environmental management ? Life cycle assessment -Principles and
[14] ISO 14044 (2006): Environmental management ? Life cycle assessment ? Requirements and guidelines, International Standard Organization (ISO), Geneve
[15] Macek, D.: Buildpass ? obnova a údržba budov. ČVUT v Praze 2007.
[16] Šejnoha, J., Novotná, E.: Naplňovaní představ o pravděpodobnostním posuzování spolehlivosti systému na základě simulace. In Zb. VII. celostátní konference se zahraniční účastí ?Spolehlivost konstrukcí?, 5. dubna 2006, Praha, ISBN 80-02-01770-6.
[17] Teplý, B.: Metody navrhování nosných konstrukcí na specifickou hladinu spolehlivosti a životnosti; jejich aplikace. CIDEAS, Praha / Brno, 2004.
[18] Teplý, B., Novák, D.: Problematika kvantifikace rizika. I. ročník celostátní konference Spolehlivost konstrukcí. Dům techniky Ostrava, 2000. ISBN 80-02-01344-1.