Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник научных трудов кафедры информационных систем и технологий управления в строительстве. Выпуск 1.pdf
X
- •ПРОЕКТИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ МЕТАСИСТЕМНОГО АНАЛИЗА
- •МЕТАСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
- •«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ»
- •А.В. СЕДОВ, П.Д. ЧЕЛЫШКОВ, И.В. РЕДИН
- •С.В. ШИЛКИНА, Е.А. ШИЛКИНА
- •НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КВАНТОВОЙ ГЕОМЕТРИИ
- •И.П. БЕЛЯЕВ, В.М. КАПУСТЯН
- •Рис. 1
- •НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ
- •В СТРОИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЯХ
- •НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ ОПТИМИЗАЦИИ ЗАПРОСОВ
- •ORACLE С ПОМОЩЬЮ ИНДЕКСОВ
- •О СУЩНОСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ
- •СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЖКХ
- •ЕГО ПОТЕНЦИАЛА

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Благодаря интеграции с информационными технологиями появилась
возможность проектировать объекты, наиболее полно удовлетворяющие
запросам человека, в том числе и возводить здания с достаточно сложной
внутренней структурой, дающие возможность предоставить целый спектр
услуг, обеспечивающих человеку комфортные условия жизнедеятельности. Это современные «интеллектуальные здания» (ИЗ). В них применяются технологии, позволяющие объединить инженерно-технические системы здания в единый комплекс, управление которым осуществляется на
программно-аппаратном уровне с минимальным участием человека. В отличие от традиционных схем оснащения здания техническими средствами автоматизации, в ИЗ предполагается построить такую систему коммуникаций, при которой будет создана информационная сеть, осуществляющая передачу информационно-управляющих сигналов с центрального
поста управления к периферийному оборудованию и обратно. В связи с
этим будет возможно централизованное управление всеми системами
эксплуатации ИЗ в комплексе.
Для нормальной жизнедеятельности человеку необходимо обеспечить
безопасность и комфорт, создать условия, проанализировать диапазоны
благоприятных экологических и эргономических параметров с указанием
соответствующих эстетических и экономических показателей. Это может
быть отражено в техническом задании как цель.
Затем выделяются параметры, которые позволяют достичь заданной
цели. Например, такие как: габариты, в том числе двери, проемы, окна и
т.п.; нагрузка, создаваемая оборудованием – с указанием ее типа, вида, характера; коммуникации – назначение, вид; эргономические – температура,
влажность, наличие вредных веществ в воздухе, освещенность, шум и т.д.
Каждому параметру задаются требования с учетом времени суток и места
нахождения объекта.
Эргономические показатели, входящие в систему жизнеобеспечения
включают в себя, например, систему управления вентиляцией и кондиционированием воздуха. Функции, которые выполняет эта система: регулирование температуры, влажности и поддержание заданных параметров
воздуха; реализация режима энергосбережения в часы пониженных нагрузок; включение / выключение установки; аварийный режим работы.
Система управления тепло- и водоснабжением. Функции, выполняемые этой системой: управление работой локальной котельной; стабилизация тепловых режимов системы; стабилизация гидравлических режимов
системы; аварийные режимы работы.
Система управления электроснабжением. Функции системы: контроль
параметров сети; контроль положения коммутационных узлов; аварийные
21

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
ситуации по отклонению параметров (отключения, выбросы напряжения,
импульсные помехи, отклонения от частоты и др. ) и положению коммутационных узлов; автоматическое переключение на автономное энергоснабжение; автоматическое переключение на резервное энергоснабжение;
контроль и регистрация энергопотребления; дистанционное управление
коммутационными узлами.
Система управления освещением. Функции системы: регулирование
освещения в зависимости от времени суток; регулирование освещения в
зависимости от присутствия человека в помещении; режимы освещения:
ночной, дежурный, рабочий, аварийный; управление жалюзи и шторами.
Практическое воплощение разрабатываемых систем нашло на объектах как за рубежом, например, в здании Союза работников и предпринимателей в г. Берлине; в здании Министерства охраны окружающей среды
в Дессау, так и на отечественных объектах: в Русском музее в СанктПетербурге, в онкологическом центре им. Николая Блохина в Москве.
По метасистемному подходу после выделения систем и функций, их
характеризующих, составляются морфологические карты на каждый параметр с учетом имеющихся на данный момент передовых технологий по
их реализации. Затем методами функционально-стоимостного анализа
проводится расчет издержек и одним из методов программирования, например, методом дискретной математики, определяется оптимальный вариант, удовлетворяющий заданным критериям и целевой функции. Такой
подход позволяет наиболее полно учесть требования заказчика и реализовать их на самом современном уровне с учетом достижений науки и техники.
Параллельно с технической реализацией по этим же правилам разрабатывается и система управления с учетом всех требований безопасности.
Наличие многокамерной системы видеонаблюдения, синхронизированной
с системой доступа и охранными датчиками, обеспечивает высокой уровень безопасности в интеллектуальном здании. Одним из основных компонентов ИЗ является автоматизированная система управления зданием
(АСУЗ). Она представляет собой комплекс программно-аппаратных
средств. Основная задача комплекса - обеспечение надежного управления всеми системами здания. При этом система автоматизации позволяет
объединить в единый комплекс управления все инженерно-технические
подсистемы и системы, приборы и устройства сети для подключения,
управления, контроля и сигнализации, а также обеспечить экономичность,
комфорт и гарантировать безопасность человека.
В рамках комплексного подхода выделяют перечень основных инженерно-технических систем здания и определяют их функции.
22

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
1. Автоматизированная система управления зданием.
2. Единая структурированная кабельная система.
3. Система сбалансированного электропитания.
4. Система жизнеобеспечения:
5. Локальная вычислительная сеть.
6. Автоматическая телефонная станция.
7. Система телевидения и радиовещания.
8. Система времени.
9. Автоматизированная система лифтового оборудования.
10.Система диспетчеризации.
11.Комплексная система безопасности.
12.Система управления в случае возникновения чрезвычайных си-
туаций.
Таким образом, вложения в «интеллектуальные» системы на стадии
проектирования и управления проектом приведут к экономии в долгосрочном плане. При этом повышается надежность и эффективность здания, сокращаются расходы на обслуживание и ресурсы, создаются, действительно, комфортные условия. Кроме этого, «интеллектуальные» системы значительно повышают ликвидность здания, что помимо всех вышеуказанных благ, делает их прямым средством получения прибыли.
Использование метасистемного подхода в проектировании «интеллектуальных» комплексов, со множеством помещений, различных по спецификации требований, является адекватным методом по разработке «интеллектуальных» комплексов с заданными параметрами и характеристиками, наиболее полным образом, отвечающим требованиям потребителей.
Информационно-компьютерные технологии предоставляют огромные
возможности для решения широкомасштабных задач строительства на базе разработки теоретических основ методологии проектирования с учетом
метасистемного подхода.
23

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Ф.К. КЛАШАНОВ, С.Е. ТИХОМИРОВ
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
НА БАЗЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ
Обеспечение безопасности людей и окружающей среды является задачей, обладающей высочайшим приоритетом. Обеспечения безопасности
требуют многие и многие области деятельности человека. Не исключение
составляет и сфера применения строительных и дорожных машин.
Для эффективного решения поставленной задачи во многих странах
разработаны и функционируют системы оценки безопасности строительных и дорожных машин, основными элементами которых являются эксперты. Эксперт – специалист, который за годы обучения и практики научился оперативно находить эффективные решения задач, относящихся к
конкретной предметной области. Эксперт обладает глубокими теоретическими знаниями и значительным практическим опытом. Многое из решений эксперта обусловливается внутренней профессиональной интуицией и
опытом, но вместе с тем эксперт должен четко обосновывать логику своего заключения.
Для подготовки высококвалифицированного эксперта требуются
большие затраты времени и денежных средств. При этом "эксплуатация"
эксперта чрезвычайно дорога, а "ресурс" эксперта очень невелик, тем более, что большинство из людей, пусть даже и прекрасных специалистов,
достигают уровня эксперта в уже преклонном возрасте. Кроме того, эксперты специализируются в узких предметных областях, но такая специализация, как не парадоксально, требует обширных знаний по множеству
областей, смежных с областью эксперта, но и достаточно далеких от этой
области. Следовательно, объем работы, которую способен совершить эксперт, относительно невелик.
На современном этапе на помощь эксперту для оценки безопасности
в сфере применения строительных и дорожных машин могут и должны
прийти специальные компьютерные программы – интеллектуальные экспертные системы, уже давно и успешно функционирующие во многих
других областях деятельности человека.
Экспертная система – это система искусственного интеллекта, использующая знания для решения практических задач в некоторой узкой
области и способная предлагать и объяснять пользователю свои решения.
Главное отличие экспертной системы от обычной компьютерной программы заключается в том, что программы манипулируют данными и используют алгоритмы, а экспертные системы манипулирует знаниями и
24

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
могут использовать эвристики - эмпирические правила, упрощающие или
ограничивающие поиск решений в предметной области, которая является
сложной и недоступной общему пониманию.
Основными действующими лицами в процессе построения и функционирования экспертной системы являются сама экспертная система,
группа экспертов, инженер знаний, средства построения экспертной системы и пользователь.
Экспертная система представляет собой программное обеспечение,
которое решает задачи в определенной предметной области. Она называется системой, а не просто программой, так как она содержит и компоненты, решающие задачи и компоненты поддержки, позволяющие пользователю взаимодействовать с главной программой, которая может включать в
себя отладочные средства, средства редактирования, средства вводавывода информации и др.
Инженер знаний – человек, обладающий компетенций в информатике, и в частности – по построению и организации знаний. Инженер знаний
опрашивает группу экспертов, организует знания, решает, каким образом
они должны быть представлены в системе.
Средства построения экспертных систем – язык программирования,
используемый программистом или инженером знаний для построения
экспертной системы. Он отличается тем, что обеспечивает удобные способы представления многоуровневых понятий.
Пользователь – человек, который использует уже созданную экспертную систему. Пользователь также может принимать участие в добавлении знаний в экспертную систему.
25

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Экспертные системы, как правило, предназначены для работы в слабоструктурированных и трудноформализуемых предметных областях, в
которых людям для достижения мастерства необходимы годы специального обучения и практики. Экспертные же системы позволяют доверить
работу специалистам с более низкой, нежели у эксперта квалификацией,
или эксперту, не специализирующемуся на данной предметной области,
без повышения риска получить недостоверные результаты. Экспертные
системы ещё долгое время не смогут получить "автономию" от человека,
но усилить и преумножить возможности человеческого рассуждения они
могут уже сегодня.
Для сравнения действий исключительно человека-эксперта и экспертной системы необходимо рассмотреть понятия человеческой компетентности и искусственной компетентности экспертной системы.
Одним из положительных качеств искусственной компетенции является её постоянство. Человеческая компетентность ослабевает независимо
от того, относится ли она к физической или умственной деятельности.
Эксперт должен постоянно практиковаться и упражняться, чтобы сохранить свой профессиональный уровень в некоторой предметной области.
Любой значительный перерыв в деятельности эксперта может серьезно
отразиться на его профессиональных качествах. В отличие от нее, однажды приобретенная искусственная компетентность сохраняется навсегда,
если только не произойдет авария носителя информации.
Другим преимуществом искусственной компетентности является
легкость, с которой её можно передавать или воспроизводить. Передача
знаний от одного эксперта к другому – обучение – трудоемкий, долгий и
дорогостоящий процесс. Передача искусственной компетенции – простой
процесс копирования файла данных. У искусственной компетенции более
устойчивые и воспроизводимые результаты, нежели у человеческой. Эксперт может принимать различные решения в тождественных ситуациях
из-за таких факторов, как нехватка времени, усталость и т.д.
Разработка экспертных систем является весьма дорогим предприятием, но зато экспертные системы дешевы в эксплуатации – стоимость их
эксплуатации условно равна стоимости функционирования компьютера
для целей работы экспертных систем.
В определенных областях деятельности человеческая компетентность явно превосходит искусственную, что, впрочем, не является отражением фундаментальных ограничений искусственного интеллекта, а
лишь характерно для современного состояния его развития.
К недостаткам экспертных систем относится их неспособность к
творчеству. Эксперт способен реорганизовывать информацию и использо-
26

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
вать её для синтеза новых знаний, в то время как экспертная система тяготеет к рутинному поведению. Эксперт справляется с неожиданными поворотами событий с помощью воображения и новых подходов к решению
задачи, включая проведение аналогий с ситуациями из совершенно других
предметных областей.
Другим преимуществом эксперта является то, что эксперт адаптируется к изменяющимся условиями и приспосабливается к новым обстоятельствам. Экспертные системы являются практически несамообучающимися, за исключением некоторых программ, разработанных для простых
ситуаций и непригодных в случаях, когда требуется учитывать всю сложность реальных задач. Эксперт может непосредственно воспринимать весь
комплекс входной сенсорной информации, будь то визуальная, звуковая,
осязательная или обонятельная. Для экспертных систем существуют только символы, в которые необходимо преобразовывать сенсорную информацию. При таком преобразовании теряется некоторая часть информации.
Эксперт охватывает картину задачи в целом – исследует все аспекты
проблемы; он способен понять, как они относятся к основной задаче. Экспертная система же стремится сосредоточиться на самой задаче, игнорируя то, что не входит в задачу явно, но, тем не менее, связано с основной
задачей непосредственным образом. Это происходит от того, что для решения основной задачи экспертной системе уже требуется огромное количество знаний и почти столько же её требуется для обработки каждой из
многочисленных задач, которые могут возникнуть в связи с возникновением основной задачи. По мере того, как приобретение экспертной системой знаний будет более быстрым и дешевым процессом, этот недостаток
экспертных систем будет минимизироваться. И, наконец, эксперты имеют
то, что называется здравым смыслом или общедоступными знаниями, –
широкими и общими знаниями о мире. Из-за огромного объема знаний,
образующих здравый смысл, трудно найти способ встроить их в интеллектуальную программу, тем более в такую специализированную, как экспертная система.
По совокупности приведенных причин, а также в связи с общественной приемлемостью экспертных систем, на сегодняшний день они должны
использоваться как помощники, но помощники чрезвычайно грамотные,
работающие по определенному направлению и позволяющие консультировать эксперта-человека в некоторой предметной области.
Для построения экспертной системы оценки безопасности строительных и дорожных машин должны быть решены следующие задачи:
1. Ввод знаний в экспертную систему - трудоемкость задачи обусловливается недостаточным развитием средств приобретения знаний
27

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
компьютером, которые могли бы стать аналогом зрения, слуха и осязания эксперта-человека.
2. Накопление знаний – разработка построения и организации знаний в
базе знаний экспертной системы – должна учитывать специфику
рассматриваемой предметной области. В большинстве случаев не
может быть перенесен опыт применения экспертных систем в других предметных областях.
3. Хранение знаний – задача аналогична задачам хранения знаний, уже
решенным в других областях применения экспертных систем; при
использовании этого опыта решение особых трудностей не вызывает.
4. Вывод знаний – задача сводится в основном к разработке системы
поиска знаний в базе знаний с применением методов, основанных на
эвристическом подходе.
В итоге, построение экспертной системы оценки безопасности
строительных и дорожных машин представляется непростой, но, тем не
менее, вполне решаемой задачей. Все предпосылки к её решению на настоящий момент имеют место быть, и, в конце концов, инженерия знаний
коснется вопросов систем оценки безопасности машин. Экспертные системы в этой области станут воспроизводить и самостоятельно применять
человеческий опыт, и как неизбежный побочный, но положительный результат этого применения станет то, что такие системы будут катализировать повсеместные усилия по сбору, упорядочению, обмену и использованию информации.
28

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ф.К. КЛАШАНОВ, С.Е. ТИХОМИРОВ
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Объектом исследования в данной работе является организационная
структура информационных потоков в области промышленной безопасности средств механизации строительства, а предметом исследования - автоматизация экспертизы промышленной безопасности с расширением
полноты и повышением достоверности результатов её проведения. Работа
проводится на основе системного анализа, современных научных методов
классификации, анализа и обработки информации, а также отечественного
и зарубежного опытов исследования промышленной безопасности.
Постановка такой работы вызвана тем, что в последние годы на тер-
ритории Российской Федерации наблюдается значительный рост объемов
гражданского и промышленного строительства. Этот процесс связан со
стабилизацией правовой, экономической, политической обстановки по
сравнению с девяностыми годами двадцатого века. Компании и организации обладают немалыми финансовыми ресурсами, а при снижении риска
– вкладывают эти средства в капитальное строительство объектов различного назначения. Строительному "буму" способствуют высокие рыночные
цены на готовые к эксплуатации объекты при относительно низкой стоимости основных средств строительства, в том числе – низком уровне оплаты труда рабочих. При этом постоянно повышаются требования заказчиков к качеству возводимых зданий и сооружений, а также необходимость возведения строений в сжатые сроки, не всегда отвечающие возможностям строительства с исключением появления брака и соблюдением
техники безопасности при проведении строительных работ. Сжатые сроки
строительства диктуют необходимость проведения строительных работ в
неблагоприятных условиях – недостаточной видимости, при атмосферных
осадках, зимой – в морозную погоду и т.д.
Строительный ажиотаж вызывает необходимость эксплуатации ши-
рокой номенклатуры и множества единиц строительной техники, для работы с которой требуются квалифицированные рабочие кадры, нехватка
которых связана с прекращением функционирования учебных заведений,
занимавшихся подготовкой рабочих строительных специальностей, низким уровнем оплаты труда таких рабочих и др. В то же время технический
прогресс и усложняющаяся конструкция диктуют все более и более жесткие требования к операторам, обслуживающему персоналу и инженернотехническому составу компаний и организаций, занимающихся изготовлением, эксплуатацией и ремонтом (модернизацией) строительной техни-
29

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
ки. Российский выпуск дорожно-строительных машин на сегодняшний
день не в состоянии полностью обеспечить потребности рынка конкурентоспособной продукцией, что позволяет выходить на российский рынок
иностранным производителям, чья продукция, несомненно, отвечает самым высоким требованиям надежности и изготовляется с применением
сверхсовременных технологий. Но и стоимость такой техники по вполне
объективным причинам не является низкой, а рынок предлагает потребителям множество вариантов эксплуатации подержанной техники иностранного производства - от покупки до аренды с оплатой в рассрочку.
Поэтому нельзя не принимать во внимание факт эксплуатации на территории России строительно-дорожной техники, давно отслужившей свой ресурс.
Нехватка квалифицированных рабочих, эксплуатация отслужившей
свой ресурс техники, эксплуатация новой техники на "износ" с пренебрежением техническим обслуживанием и ремонтом, проведение строительных работ в непогоду и при других неблагоприятных условиях, пренебрежение правилами безопасной эксплуатации строительной техники ведут к
неминуемому снижению безопасности проведения строительных работ и
ведению строительных работ с необоснованным уровнем риска, следствием которого являются аварийные ситуации, связанные с получением рабочими травм и увечий, вплоть до смертельных исходов. Постоянное воздействие некоторых факторов, таких как шум и вибрация, сопровождающих строительный процесс, ведет к развитию у рабочих заболеваний. При
этом следует учесть специфику строительства в крупных городах, которая
заключается в работе строительных площадок на ограниченной территории, в непосредственной близости с функционирующими строениями, в
том числе – с жилыми домами. Нередки случаи, когда от аварий на строительных объектах страдают жители близлежащих домов, а превышение
всех возможных допустимых уровней шума на строительных площадках –
обычное явление, особенно при строительстве в таких крупных мегаполисах, каким является Москва.
Борьба с негативными факторам путем недопущения эксплуатации
строительной техники несоответствующей установленным требованиям
объединена понятием промышленной безопасности.
Экспертиза промышленной безопасности является действенным ме-
тодом обеспечения безопасности и представляет собой сложный процесс
установления факта соответствия техники определенным стандартам. В
процессе проведения экспертизы возникает необходимость использования
огромного количества информационных данных, часть которых характерна лишь для конкретного объекта экспертизы, но большее количество –
используется применительно практически к каждому объекту. Для повышения полноты и достоверности результатов экспертного заключения не-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
