Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системотехника строительства. Учебно-методическое пособие.pdf
X
- •Предисловие
- •1. Общие понятия системотехники и системного анализа. Теория киберфизических строительных систем
- •1.1. Основные понятия теории систем
- •1.2. Системные свойства
- •1.3. Классификация систем
- •2. Проектирование и строительство как система
- •2.1. Строительное проектирование как система
- •2.2. Объект строительства как система
- •1.4. Структура системного анализа
- •1.5. Теория киберфизических строительных систем
- •ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •Библиографический список
- •ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •Библиографический список
- •3.1. Классификация видов моделирования
- •3.2.1. Задание и содержание практической работы
- •Оформление работы
- •Библиографический список
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отметим, что и простые, и сложные системы могут быть в то же время большими.
По характеру функций выделяют специализированные и универсальные (многофункциональные) системы.
Специализированные системы характеризуются узкой направленностью деятельности, универ-
сальные, наоборот, позволяют с помощью одной структуры обеспечить выпуск различной продук-
ции.
По характеру развития системы бывают стабильные и развивающиеся.
Если функции системы не изменяются во времени всего периода ее существования, то такая система относится к классу стабильных. Качество функционирования этих систем с течением времени ухудшается.
Развивающиеся системы, наоборот, с течением времени существенно изменяются, например
в структуре.
По степени организованности выделяют классы хорошо организованных и плохо организованных (диффузных) систем.
К хорошо организованным относятся системы, элементы и взаимосвязи между которыми мож-
но с легкостью определить. Примером такой системы может служить солнечная система.
Если задачи определить все элементы системы и связи между ними не стои�т, то в исследовании можно относить систему к классу плохо организованных. Подобный подход широко применя-
ется при описании систем массового обслуживания и пр.
По сложности поведения принято выделять несколько групп систем: автоматические, решающие, самоорганизующиеся и предвидящие системы.
Данная классификация представлена в порядке усложнения поведения системы. Автомати-
ческие системы однозначно реагируют на определенный набор воздействий. При выводе такой
системы из равновесия она стремится перейти в гомеостаз. Если же система имеет постоянные
критерии различения их постоянной реакции на широкие классы внешних, то система относится к решающим, постоянство этой системы может быть обеспечено только заменой вышедших
из строя элементов на новые. Самоорганизующимся системам присущи гибкие критерии различения и гибкие реакции на внешние воздействия, они могут приспосабливаться к различным типам воздействия. Таким системам также присущи признаки диффузных систем, характеризуются
они стохастичностью поведения. Устойчивость внутренней структуры этих систем обеспечивается постоянным самовоспроизводством. Далее идут предвидящие системы, которые могут предви-
деть дальнейший ход взаимодействия, устойчивость таких систем превосходит воздействия внешней среды.
По характеру связи между элементами системы делят на детерминированные и стохастические.
Детерминированные системы — «системы, выходы которой (результаты действия, конечные состояния и т.п.) однозначно определяются оказанными на нее управляющими воздействиями» [7]. Иначе говоря, зная начальные значения, всегда можно предсказать состояние такой системы в любой момент времени.
Если состояние системы предсказать невозможно, то системы относят к стохастическим.
По характеру структуры управления выделяют централизованные и децентрализованные
системы.
Системы, в которых одному элементу принадлежит доминирующая роль, называются центра-
лизованными. Если элементы системы имеют одинаковый вес для ее функционирования, то такая
система относится к децентрализованной.
По назначению выделяют производящие, управляющие и обслуживающие системы.
Производящие системы реализуют определенные заданные процессы получения продуктов,
управляющие — ориентированы на организацию / управление процессами, а обслуживающие —
отвечают за поддержание работоспособности систем, относящихся к первым двум классам. Рассмотренная классификация систем представлена в табл. 2.
11

Классификационный признак Классы систем
По взаимодействию с внешней средой
По структуре
По характеру функций
По характеру развития
По степени организованности
По сложности поведения
По характеру связи между элементами
По характеру структуры управления
По назначению
Таблица 2
Классификация систем [8]
Открытые
Закрытые
Изолированные
Простые
Сложные
Большие
Специализированные
Универсальные
Стабильные
Развивающиеся
Хорошо организованные
Плохо организованные
Автоматические
Решающие
Самоорганизующиеся
Предвидящие
Детерминированные
Стохастические
Централизованные
Децентрализованные
Производящие
Управляющие
Обслуживающие
1.4. Структура системного анализа
Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность
действий по установлению структурных связей между переменными или постоянными элементами
исследуемой системы. Этот метод позволяет провести комплексное исследование системы любого
происхождения. Стоит отметить, что особенность системного анализа заключается в наличии достаточно большого количества методов решения. Основные задачи системного анализа можно представить в виде трех этапов (рис. 2).
Структура системного анализа
Декомпозиция Синтез Анализ
Определение и декомпозиция
общей цели, основной функции
Выделение системы из среды
Описание воздействующих
факторов
Описание тенденций развития,
неопределенностей
Функционально-структурный
анализ
Морфологический анализ
Генетический анализ
Анализ аналогов
Разработка модели системы
Структурный анализ
Параметрический синтез
Оценивание системы
Описание системы как «черного
ящика»
Функциональная, компонентная
и структурная декомпозиция
Анализ эффективности
Формирование требований
к создаваемой системе
Рис. 2. Структура системного анализа
12

Таким образом, системный анализ заключается в решении задач на трех этапах.
Декомпозиция — научный метод, позволяющий заменить решение одной большой задачи решением серии меньших задач.
Анализ — научный метод исследования, характеризующийся выделением и изучением отдельных частей объектов исследования.
Синтез (соединение) — это целенаправленный процесс объединения ранее разрозненных элементов в единое целое для достижения поставленной цели.
Рассмотрим каждый из указанных этапов более подробно. На первом этапе исследования — декомпозиции — ученый получает общее представление о системе путем выполнения ряда взаимосвязанных шагов:
1. Для проведения системного анализа объекта (системы) ставится цель исследования, на первом
этапе декомпозиции эта цель делится на задачи, определяются основные функции системы как ограничение траектории в пространстве состояний системы.
2. Далее рассматриваемая система должна быть выделена из окружающей ее среды, т.е. необходимо выделить элементы системы и «несистемы».
3. Очевидно, что на каждую систему оказывается влияние, поэтому на следующем шаге выделяются и описываются воздействующие факторы (как внешние, так и внутренние).
4. Для получения достоверных результатов по итогам исследования необходимо учитывать тенденции развития системы, а также возможность возникновения неопределенностей разного рода.
5. Если внутреннее устройство и механизм работы системы очень сложны, неизвестны или неважны в рамках поставленной задачи исследования, то используется метод «черного ящика» — метод исследования, при котором вместо свойств и взаимосвязей элементов системы изучается реакция системы на изменяющиеся условия.
6. Задачи исследования позволяют рассматривать систему отдельно по функциям, по виду элементов или по виду отношений между элементами, т.е. степень декомпозиции ограничивается поставленными задачами исследования, не следует разбивать систему на элементы, если изучение
подсистем позволит получить необходимые данные.
Наиболее часто используемыми стратегиями декомпозиции являются: функциональная, по жиз-
ненному циклу, по физическому процессу и структурная декомпозиция.
Функциональная декомпозиция, как следует из названия, основана на изучении функций системы. Функция отвечает за проявление свойств системы, т.е. представляет собой поведение системы
при взаимодействии с внешней средой. При этом стоит отметить, что функция системы определяется, с одной стороны, структурой системы, а с другой — окружающей внешней средой.
«Система разбивается на функциональные подсистемы с учетом общности функций, выполняемых группами элементов. Декомпозиция системы по жизненному циклу предполагает выделение
подсистем с учетом их функционирования на разных этапах цикла существования системы» [9].
Если модель создается с целью описания физического процесса, то можно использовать декомпозицию по физическому процессу, которая предполагает выделения подсистем по стадиям смены
состояний системы, выполнения алгоритма функционирования подсистемы.
Типы связей (отношения между элементами) в системе рассматривает структурная декомпозиция.
Далее, на этапе анализа, т.е. на втором, формируется детальное представление о системе, необходимой для достижения поставленной цели.
1. Функционально-структурный анализ существующей системы, позволяющий определить основные требования к создаваемой системе, законы функционирования элементов, алгоритмов функционирования и взаимовлияний, элементов, подсистем и пр.
2. Морфологический анализ позволяет изучить взаимосвязи элементов системы и основан на подборе возможных решений для отдельных задач исследования и последующем их систематизированном получении сочетаний.
3. Исследовать причины развития ситуации и имеющихся тенденций, а также выстроить прогнозы
дальнейшего развития системы позволяет генетический анализ.
4. Анализ аналогов позволяет изучать системные свойства на системе с аналогичными свойствами.
5. Анализ эффективности заключается в подборе шкалы измерения, формировании показателей
эффективности, обосновании и формировании критериев эффективности, оценивании и анализе полученных оценок.
13

6. На заключительном этапе анализа формируются требования к создаваемой системе, включая
выбор критериев оценки и ограничений.
На этапе синтеза получается новая система, которая позволит решить все поставленные зада-
чи исследования и достичь цели. Действия, протекающие на третьем этапе, представлены на рис. 3.
Разработка модели
Детальное
представление системы
Синтез структуры
Синтез параметров
Результат оценки
Рис. 3. Упрощенная функциональная диаграмма этапа синтеза системы, решающей проблему [9]
Предлагаемая система
Оценивание системы
1. Разработка модели требуемой системы подразумевает под собой выбор математического аппарата исследования, вида моделирования, оценку модели по критериям адекватности, простоты, соответствия между точностью и сложностью, баланса погрешностей, многовариантности реализаций, блочности построения и пр.
2. В случае необходимости проводится синтез различных вариантов структур системы или параметров для получения новой системы, позволяющей решить поставленные задачи исследования.
3. Далее выбирается схема оценивания и проводится оценка полученных вариантов системы для
выбора наилучшего варианта.
Оценка достижения поставленной цели исследования проводится при завершении системного
анализа.
Таким образом, системный анализ позволяет определить оптимальную структуру системы, значимые входные и выходные параметры системы, информативность возмущающих факторов; построить модель системы и на ее основании оценить эффективность функционирования системы.
1.5. Теория киберфизических строительных систем
Основоположником теории киберфизических строительных систем является профессор кафедры
информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве НИУ МГСУ А.А. Волков. Основные положения указанной теории представлены в ряде научно-технических статей [10–12] и сводятся к тому, что активное развитие перспективных направлений технологий и техники связано пересечением традиционных областей профессиональной и социальной ответственности архитекторов
и строителей с новой информационно-технологической концепцией киберфизических систем, обоснованной современными тенденциями социального и научно-технического прогресса.
«Пересечения становятся наиболее заметными сегодня на этапе, когда человек уже пользуется
результатами труда строителей — зданиями, сооружениями, инженерной, транспортной, социальной и иной городской инфраструктурой. Очевидно, однако, что синергетический эффект четвертой
промышленной революции применительно к созиданию проявится только в новом представлении
отрасли, не ограниченной этапом стройки как процесса, а открытой пониманием и, что, наверное,
сегодня наиболее значительно, ответственностью за полный цикл перспективного планирования,
проектирования, создания, эксплуатации и использования строительных систем, составляющих неотъемлемую основу качественной, безопасной и эффективной в отношении человека и природы среды и инфраструктуры жизни и деятельности. Киберфизические системы построены на основе информационно-технологической парадигмы интеграции вычислительных ресурсов и физических
14

процессов, что, в совокупности с возможностью накопления, анализа и использования больших объемов данных, выводит процесс синтеза и принятия решений в режиме реального времени на качественно новый уровень. До недавнего времени подобные достижения ассоциировались исключительно с высокотехнологичной промышленностью, где сегодня сформирован ряд практических
направлений для их масштабного развития и применения. Речь идет о разнообразных системах мониторинга, интеллектуального анализа и представления (визуализации) данных и автоматического
(автоматизированного) управления в распределенном производстве, промышленной и автономной
робототехнике и мехатронике, современном и перспективном беспилотном транспорте, промышленной и возобновляемой энергетике, здравоохранении, информационных и коммуникационных
вычислительных и сетевых инфраструктурах и средах, геолокации и позиционировании, навигации
и проч. Активно развиваются непосредственно связанные с киберфизическими системами аддитивные и технологии “дополненной реальности”, “облачные” вычисления, “интернет вещей” и “интернет всего”, многомерное моделирование и симуляторы и, если говорить о формирующихся сегодня
“строительных” тенденциях, технологии информационного моделирования зданий, “интеллектуальные здания” и “умный город”.
Многие из перечисленных направлений требуют дополнительной понятийной формализации
и соответствующего уровня социальной мотивации общества, но начальное формирование теории и области нормативно-правового и технического регулирования практики их применения —
дело и профессиональная ответственность не будущего, а настоящего времени. Важно понимать,
что остановить развитие научно-технического прогресса невозможно — слишком значимые, актуальные и востребованные эффекты готов принести он сегодня человеку и обществу, а не замечать
(или не учитывать) его общие тенденции в конкретных отраслях и областях деятельности — на начальном этапе станет все более заметно тормозить развитие, а в конечном итоге представляет прямую угрозу их макроэкономической и организационной идентичности. Строительство в его инновационном, созидательном, смысле профессиональной ответственности за весь жизненный цикл
составляющих объектов и процессов — самая масштабная и социально значимая отрасль реального
сектора экономики, в новых рамках которой пересекаются сегодня практически все перспективные
направления развития киберфизических систем — вместе с собственно конструкциями и материалами зданий, сооружений, инженерными системами, инфраструктурой всех уровней, в масштабах города это устойчивость и комплексная безопасность, энергетические сети, все виды транспорта, охрана нашего здоровья, коммуникационные и навигационные сети и сервисы, комфорт, многое
другое. Современное развитие информационно-технологической концепции киберфизических систем в самых разнообразных направлениях практической деятельности, их значительное, с наблюдаемым прогрессом, технологическое и качественное пересечение со строительной деятельностью
на уровне составляющих процессов и результатов определяют объективную необходимость и возможность формирования и развития нового научного направления — “кибернетики строительных
систем”. Особенное значение приобретает качественно новое, в необходимой степени доступное
для формализации, определение “строительной системы”, построенное в соответствии с теорией
систематизации всеобщих категорий и современным пониманием созидания в более широком смысле, чем используемые сегодня в отраслевой теории и практике» [10]. В этом смысле исключительно
важно понимать, что понятие «строительная система» ассоциируется не только с этапом собственно возведения зданий (комплексов и пр.), но и включает в себя как предшествующие (планирование,
проектирование и пр.), так и последующие (эксплуатация, реконструкция, утилизация и пр.) этапы. Так, любое эксплуатируемое здание или комплекс зданий, включая по необходимости, например, элементы транспортной инфраструктуры, в равной степени остается «строительной системой»
и после завершения строительно-монтажных работ. С учетом представленных оснований необходимо определить принципиально новый в отрасли класс систем — «киберфизическая строительная
система». «Информационное моделирование зданий — это ключевая технологическая тенденция,
предшествующая новому уровню возможностей практического применения кибернетических и киберфизических систем в строительной, созидательной деятельности. Постановка задач в терминах
киберфизических систем стала возможна некоторое время назад только и именно в тех отраслях реального сектора экономики, высокотехнологичная составляющая которых полномасштабно отражалась на уровне математического и информационного моделирования во всем спектре практических
результатов на каждом этапе жизненного цикла, что вместе с прогрессом в области производитель-
15

ности вычислительной техники и операций с данными предоставляет реальную возможность развития на следующем технологическом уровне. Технологии информационного моделирования именно в строительстве стали появляться существенно позднее, чем, скажем, в высокотехнологичном
машиностроении, по причине его низкого инновационного потенциала на мотивационном уровне.
Сегодня, когда предметные области практического строительства и киберфизических систем пересекаются, и, одновременно, обществом формируется устойчивый социальный запрос на конкретные доступные инновационные технологии, непосредственно связанные с развитием среды жизни
и деятельности человека, особенно в современных городских агломерациях, мотивационная составляющая внедрения BIM-технологий в строительство будет кратно усилена высокотехнологичными
отраслями с другой макро- и микроэкономикой, создающими новые рынки для собственной и зависимой продукции. Разумеется, серьезное влияние на этот процесс оказывает и перспективное ожидание совокупности качественных эффектов от внедрения технологий информационного моделирования на государственном и частном уровне» [10].
В НИУ МГСУ в рамках научной школы «Киберфизические строительные системы», поддержанной грантом Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных
школ Российской Федерации № НШ-3492.2018.8, формируется построение общей концептуальной
модели и гетерархии формальных и информационных моделей киберфизических строительных систем, включая оригинальные концепты «строительной системы» и «киберфизической строительной
системы» в описанной парадигме полного жизненного цикла с целью формирования перспективного сегмента инновационных технологий, повышения качества и эффективности созидательной деятельности. Масштабная область перспективного применения и комплексный подход к построению
и взаимной интеграции киберфизических строительных систем различного уровня предполагает качественное развитие по всем основным (инженерные системы, строительные конструкции и бионика, строительные материалы, в том числе био- и нанотехнологии, интегрированные производственные (технологические) циклы, экология, безопасность и устойчивость систем) и новым в подобной
постановке задачи (информация и коммуникации, инфраструктура, персонализированные и универсальные сервисы и др.) направлениям отраслевой науки и практики.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
Тема: «Системный анализ системы организационного управления в инвестиционно-строительном комплексе»
В рамках практических занятий обучающемуся необходимо выбрать сложную систему организационного управления в инвестиционно-строительном комплексе и провести ее системный анализ:
1) самостоятельно сформулировать и обосновать цель проведения системного анализа;
2) провести декомпозицию, анализ и синтез системы;
3) сформулировать результаты.
ТЕМЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
1. Рассмотрение проблем, возникающих в современном строительном производстве с точки зре-
ния теории систем. Необходимость системного подхода при проектировании и строительстве.
2. Методология структуризации систем. Варианты структуризации систем (выделения элементов и составляющих подсистем) в зависимости от цели исследования. Различия между системами
и агрегатами.
3. Теория функциональных систем. Основные определения и понятия теории систем с точки зрения оценки достижения конечного результата. Системообразующие факторы.
4. Системный анализ. Этапы системного анализа.
5. Постановка задачи в системотехнике. Учет целей, причин, желаемого результата и оценки эффективности при постановке задачи. Возможность влияния процесса исследования на исследуемый
объект.
6. Методологические основы системотехники строительства. Системотехнические принципы.
16

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое система?
2. Системные свойства.
3. Классификация систем.
4. Этапы системного анализа.
5. Отличия анализа и синтеза при проведении системного анализа.
6. Для чего проводится декомпозиция системы организационного управления при проведении
системного анализа?
Библиографический список
1. Система // Большой Российский энциклопедический словарь. — Москва : БРЭ. — 2003. С. 1437.
2. Системотехника / под ред. А.А. Гусакова. — Москва : Фонд «Новое тысячелетие», 2002. —
768 с.
3. Тарасенко Ф.П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем) : учебник. — Томск : Изд-во Томского университета, 2004. — 186 с.
4. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. — Москва : Высшая школа,
1989. — 367 с.
5. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев : Главная редакция Молдавской советской энциклопедии, 1989. — 406 с.
6. Растригин Л.А. Адаптация сложных систем. — Рига : Зинатне, 1981. — 375с.
7. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь : словарь современной экономической
науки. — Москва : Дело, 2003. — 519 с.
8. Каширская Е.Н. Теория систем и системный анализ : учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств. — Москва, 2016. — 111 с.
9. Алексеенко В.Б., Красавина В.А. Основы системного анализа : учебное пособие. — Москва :
Изд-во РУДН, 2010. — 173 с.
10. Волков А.А. Кибернетика строительных систем. Киберфизические строительные системы //
Промышленное и гражданское строительство. — 2017. — № 9. — С. 4–7.
11. Волков А.А. Умный город : конвергентный социо-киберфизический комплекс // Промышленное и гражданское строительство. 2018. — № 9. — С. 4–11.
12. Волков А.А., Антонов С.В. Киберфизические системы оповещения о чрезвычайных ситуациях в зданиях лицами с ограниченными возможностями здоровья // Промышленное и гражданское
строительство. 2018. — № 9. — С. 93–97.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО КАК СИСТЕМА
В рамках практических занятий второго раздела дисциплины «Системотехника строительства»
обучающийся занимается постановкой и анализом проблемы в образах системного подхода. Изучает структуру анализируемой проблемы, проводит анализ информационных и других потоков между элементами структуры.
Важным требованием при освоении данного раздела программы курса «Системотехника строительства» является освоение обучающимся навыков выделения основных системных свойств при
анализе систем проектирования и строительства.
2.1. Строительное проектирование как система
С давних времен, еще начиная с кустарных промыслов, при производстве самых разнообразных
изделий человек использовал чертеж как средство, модель создания нового объекта для «документирования» своих замыслов на листе бумаги.
Проектирование — создание моделей, описаний, макетов (проектов) нового или модернизируемого технического объекта здания, сооружения (изделия, процесса), достаточных для изготовления или реализации этого объекта в заданных условиях. Такие проекты представляют собой комплект конструкторской и технологической документации в виде чертежей, пояснительных записок,
спецификаций, программ и т.п. Проектирование заключается в выполнении комплекса работ исследовательского, расчетного, конструкторского характера, имеющих целью преобразование исходного описания в окончательные описания. Исходное описание при этом есть техническое задание, отражающее назначение и основные требования к проектируемому объекту.
При традиционном способе проектирования, не имея чего-либо эквивалентного чертежу как
средству фиксации и видоизменения отношений между объектами проектирования, проектировщик
лишен возможности сконцентрировать свое внимание на одном частном вопросе, чтобы решать задачу по частям. Он не обладает средством выражения мысленных образов, которое позволило бы
ему «нащупать» промежуточное решение и тем самым резко сократить пространство поиска. Строить же процесс творческого поиска на традиционном применении чертежа объектов, рассматриваемых как неизменные элементы, — значит заблокировать возможности новаторства в процессе проектирования.
Необходима поддержка творческих усилий проектировщиков при проведении рутинных расчетов и автоматической обработке данных по известным алгоритмам. Поддержку следует понимать
как отказ от подмены человека в соответствующей операции, передачу главной роли человеку и выполнение в диалоге его заданий.
Информатизация строительства — сложная проблема, представляющая собой целый комплекс
задач автоматизации различных строительных подотраслей. Одним из базовых направлений информатизации является информатизация процесса проектирования, на стадии которого закладываются
основные качественные характеристики строительной продукции.
Системотехника проектирования — направление системотехники строительства, позволяющее
развивать теорию системного проектирования в функционально-структурных описаниях, учитывать специфику строительных объектов, использовать современные достижения компьютеризации
и теории принятия решений.
На сегодняшний день процесс проектирования и возведения здания (сооружения) в строительстве существенно менее формализован (и, следовательно, автоматизирован), чем процесс создания
печатной платы электронной схемы или машиностроительной детали. Это обусловлено следующими причинами:
– проектирование в строительстве — не просто процесс создания чертежа какого-либо изделия,
даже достаточно сложного, а проектирование сложнейшей человеко-машинной системы, т.е. будущей
среды, предназначенной для воплощения замысла архитекторов и конструкторов в реальность;
– строительство любых зданий, сооружений, комплексов имеет привязку к местности, что порождает конкретные особенности строительства (климатические, природоохранные, экономические,
транспортные, социальные и др.);
– каждая стройка отличается составом, типом, назначением строящихся объектов, составом и оснащенностью строительных организаций, базой стройиндустрии, коллективом строителей и многим
18

другим. Поэтому имеются объективные сложности для типизации и унификации проектов, что сильно затрудняет внедрение САПР (систем автоматизированного проектирования);
– в машиностроении при создании какого-либо изделия, агрегата в отдельно взятый момент времени с ним обычно «взаимодействует» (непосредственно участвует в его создании) ограниченное количество специалистов, а соответственно, инструментов, станков и т.п. В то же время из-за сложности, протяженности, больших размеров «изделия» в строительстве (здания, сооружения) в процессе
его возведения единовременно могут участвовать целые коллективы строителей, большое количество
машин и механизмов, транспортных средств;
– если рассмотреть сборку (строительно-монтажные работы), то количество комплектующих, их
размеры, вопросы складирования, хранения, взаимоувязки поставок и другое становятся в строительстве важнейшими проблемами, решать которые приходится на стадии организационно-технологического проектирования;
– величина и стационарность, неподвижность будущего «изделия» предопределяют мобильность
средств производства и самих производителей и, следовательно, требуют учета не только временного, материального, но и пространственного аспекта (необходимо определить не только когда и какие
материальные ресурсы, машины и механизмы, трудовые коллективы понадобятся в процессе производства, но и как они будут взаимодействовать на строительной площадке, т.е. в пространстве). Если
первой проблеме — задаче календарного планирования — было уделено достаточно внимания при использовании вычислительной техники, то второму аспекту — автоматизации пространственной организации строительства — посвящено гораздо меньше исследований;
– в строительстве больше, чем в других областях, принципиальное значение имеют требования
эстетики, дизайна, формализовать которые почти невозможно.
Вся логика развития автоматизации проектирования в строительстве определяет интеграцию
разрозненных задач в крупные автоматизированные системы, сочетающие в себе чертежные, информационно-поисковые, расчетные комплексы. Этот процесс еще далеко не закончен. На данном
пути имеются значительные трудности, характерные как для САПР вообще, так и для САПР в строительстве.
На стадии архитектурно-строительного проектирования формируется внешняя и внутренняя
планировка создаваемого объекта, учитывающая все его функциональные особенности.
На этапе конструкторского проектирования принимается решение о конструктивной реализации здания (сооружения). Проводятся расчеты несущих способностей, нагрузок и т.д., на основании
чего производится выбор изделий и элементов, которые будут в дальнейшем использованы в процессе строительства.
Далее необходимо организовать сам технологический процесс возведения объекта с учетом конкретных особенностей площадки и участников строительства. Именно это и является основной задачей организационно-технологического проектирования, важнейшим разделом которого есть организация пространственного размещения и взаимодействия объектов строительного хозяйства.
В настоящее время легкость использования, доступность, разнообразие программного обеспечения в области машинной графики позволили компьютеру стать надежным инструментом проектировщика. Если раньше при эксплуатации больших вычислительных систем пользователь был
практически отчужден от процесса решения задачи, то при работе с персональным компьютером
проектировщик имеет возможность непосредственно участвовать в формировании документации,
выступает как неотъемлемое звено автоматизированного комплекса. Это существенно расширило
круг пользователей САПР.
При традиционном проектировании принятие основополагающих решений происходит на основе рассмотрения одного-двух вариантов. Расширить их круг практически невозможно в связи с большой трудоемкостью проработки каждого варианта. Реальное количество альтернативных решений
при проектировании пространственной организации и технологии строительства весьма велико изза разнообразия номенклатуры конструкций, машин, состава участников, рельефа местности и т.д.
Для строительного проектирования характерно обилие слабоформализованных многокритериальных задач.
Интерактивная технология вариантного проектирования позволяет освободить специалиста от
выполнения рутинных операций и расширяет его возможности по разработке, анализу, оценке принципиальных проектных решений. Проектировщик должен за достаточно короткий промежуток вре-
19

мени сгенерировать несколько вариантов технологического процесса по возведению здания (сооружения). Одним из центральных преимуществ работы в среде САПР является возможность ответа
на вопрос «что будет, если ...?». При этом вычислительная техника не подменяет собой человека,
а становится мощным инструментом в его руках. Выбор стратегии решения, принятие принципиальных решений, «выдача заданий» компьютеру, оценка достигнутого состояния создаваемого проекта по неформальным признакам — те функции, которые ложатся на проектировщика при работе
в составе САПР. За машиной остаются:
– функции хранения больших объемов информации, необходимых в процессе проектирования;
– выполнение рутинных процедур и операций (простановка размеров, штрихование, оформитель-
ские процедуры и др.);
– документирование (создание твердых копий) решений, принятых проектировщиком;
– выполнение расчетов.
Несмотря на имеющиеся трудности как объективного, так и субъективного свойства развитие
САПР продолжается. Характерной и необходимой чертой этого развития являются более широкий
охват проблем проектирования и объединение в единые комплексы разрозненных ранее задач.
Системы автоматизированного проектирования в строительстве представляют собой особую
информационную среду. Особенности этой среды определяются необходимостью многофакторного анализа человеко-машинного процесса. Возникающий круг проблем существенно шире набора
проблем, охватываемых в областях традиционного развития САПР. Однако важность решения поставленных задач определяется существенным ростом эффективности всего строительного производства в результате повышения качества проектной документации. Разработка крупных интегрированных систем автоматизации проектирования и управления в строительстве — важнейший путь
дальнейшей информатизации отрасли.
2.2. Объект строительства как система
Строительная система (подсистема) — функциональная система (подсистема), сформированная для достижения определенного результата в строительстве (в планировании, проектировании организации, подготовке производства, возведении объектов, их реконструкции, управлении и т.д.).
Строительство — одна из наиболее крупных индустриальных отраслей страны, на которую
возлагается создание новых, расширение и реконструкция действующих основных производственных фондов (производственных зданий, сооружений), а также создание основных непроизводственных фондов (жилых домов, школ, больниц, объектов коммунального и бытового назначения и т.д.).
Строительный комплекс обладает целым рядом специфических особенностей. В первую очередь это связано с тем, что выпускаемая им продукция играет определяющую роль в развитии
всех отраслей народного хозяйства. Строительная продукция достаточно жестко оказывается привязанной к требованиям соответствующих производств. Таким образом, возникает необходимость
выпуска очень широкой номенклатуры изделий (зданий и сооружений) с крайне ограниченными
возможностями по унификации, тиражированию.
Связь со всеми отраслями народного хозяйства предопределяет деление строительства как
отрасли на ряд подотраслей — жилищно-гражданское, энергетическое, транспортное, сельскохозяйственное, трубопроводное, мелиоративное и др. Этому делению в основном соответствует
и организационное построение органов управления строительством, предусматривающее специализацию строительных ведомств по объектному признаку. В то же время распространенным является и территориальное подчинение.
Таким образом, для построения органов управления строительством характерно сочетание
территориального и отраслевого принципов.
Другой специфической особенностью строительного комплекса являются стационарность
предмета труда и мобильность средств производства и орудий труда (в противоположность, например, машиностроительным отраслям).
Существенное влияние на строительные процессы оказывает также и то, что практически все
монтажные операции, т.е. собственно процесс окончательного выпуска продукции, проводят-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
