CC BY
109
УДК 004.9
А.А. Волков, Ю.Г. Лосев*, К.Ю. Лосев
ФГБОУ ВПО «МГСУ», *СТИ НИТУ «МИСиС»
ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ОБЪЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА1
Выполнено исследование научно-технологических основ инновационной строительной технологии с использованием информационной поддержки объектов малоэтажного строительства. Показано, что подобные ИПИ-технологии могут быть практически реализованы в рамках региональных производственных кластеров малоэтажного жилищного строительства (МЖС РПК).
Ключевые слова: жизненный цикл, управление жизненным циклом малоэтажных зданий, строительство, информационная модель, малоэтажное жилищное строительство, региональный производственный кластер, язык моделирования UML, информационная поддержка изделия.
Актуальность данного исследования связана с тем, что современный научно-технический уровень позволяет создать научно-технологические основы высокопроизводительной строительной технологии с применением подхода «информационной поддержки изделия (ИПИ)» на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ). В данном исследовании принята объектная ориентация информационной поддержки ЖЦ и управления информационными процессами проектирования, строительства, эксплуатации конструктивного остова малоэтажных усадебных и блокированных гипсобетонных жилых домов на основе индустриальной инновационной строительной системы «Экодом» (далее ССЭ) [1].
Концепция ИПИ-технологии основана на едином информационном пространстве и единой информационной модели строительного объекта (СО) для всех участвующих в создании и поддержке ЖЦ (проектирование, технологическая подготовка производства, строительство, ввод в эксплуатацию, эксплуатация, утилизация жилых домов). Концепция требует использования открытых информационных систем, международных стандартов и безбумажный обмен данными [2].
ИПИ-технология — это не просто совокупность средств информационной поддержки (в виде системотехнического, методического, программного, информационного, лингвистического, организационного обеспечений), а бизнес-стратегия высокопроизводительного и высокорентабельного производства жилых домов, обеспечивающая корпоративные взаимодействия в электронных сетях, а также постоянное усовершенствование производственных процессов путем стимулирования инноваций на всех этапах жизненного цикла СО.
Для описания моделей предметной области принят широко признанный международным союзом специалистов универсальный язык моделирования — UML (Unified Modeling Language) [3], ориентированный на создание информационных си-
1 Исследование поддержано грантом Президента Российской Федерации МД-2968.2011.8 (А.А. Волков).
Исследование по проблеме: «Разработка инновационной строительной технологии с применением информационной поддержки изделия» выполнено в соответствии с федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг. и поддержано государственным контрактом № П1457 на выполнение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Строительные технологи» в рамках мероприятия 1.2.2 (Ю.Г Лосев, К.Ю. Лосев).
© Волков А.А., Лосев Ю.Г, Лосев К.Ю., 2012
253
ВЕСТНИК
11/2012
стем самого широкого назначения, и что особенно важно — на универсальное моделирование ИПИ-технологии на различных этапах жизненного цикла СО.
Создание информационной модели СО основано на применении идеологии параметрического, трехмерного моделирования BIM (Building Informational Modeling) с использованием платформы компании Autodesk — Revit Building [4] в применении к проектированию конструктивного остова индивидуальных и блокированных жилых домов ССЭ (фундаменты, наружные и внутренние стены, перекрытия, покрытия, крыша).
Поддержка «виртуального» представления информационных моделей и процессов для всех этапов и подсистем жизненного цикла зданий основана на применении инструментальных средств PLM/PDM, таких как программный продукт Lotsia PDM Plus [5]. Созданная на его основе структура PLM-системы (Product Life Cycle Management) является важной составной системотехнической частью ИПИ-технологии.
Следует особо отметить, что в качестве организационной основы практической реализации разработки предложено использовать так называемый кластерный подход, позволяющий в рыночных условиях объединить на взаимовыгодных условиях усилия и ресурсы различных производств для достижения общих корпоративных целей при создании множества СО в регионах РФ [6]. При этом нужно учитывать, что сам процесс отслеживания жизненного цикла СО достаточно сложный, особенно если связан с выпуском инновационной продукции, основанной на идеях, изобретениях, НИОКР.
Предлагаем представить модели предметной области жизненного цикла СО для СС Экодом в виде диаграммы вложенных пакетов языка UML (рис. 1). Фактически с помощью нотаций языка UML моделируются знания предметной области. И это важно для единой методологии моделирования подсистем ИПИ-технологии и информационной поддержки различных этапов жизненного цикла СО ССЭ.
Структурная модель жизненого цикла СО СС Экодом
п
Идея создания СО
Прототип СО
Патентование, ТЭО, бизнес-план, финансирование
Промышленный образец СО |
Проведение НИР и НИИОКР
Опытная партия СО]
Натуральные испытания, разработка нормативов
Серийное производство СО
Оценка и подготовка строительного производства. Сертификация СО
Формирование кластера МЖС и производство СО
т т 12 | ггп 10 1
Заказы СО Маркетинг СО Утилизация СО Эксплуатация, ремонт СО Сдача СО заказчику
Проектирования СО
С
Жизненый цикл СО СС Экодом
Дизайн, ландшафт СО
гп т |—6—| m
Производство элементов СО Подготовка производства СО Строительство остова СО Монтаж инженерного оборудования
зп
Отделка СО
9
Рис. 1
Прагматика подпакетов модели очевидна из их определения (см. рис. 1). Содержание структуры является темой отдельных исследований. Однако поясним,
что предметом данного исследования является в основном технология информационной поддержки подсистемы «Проектирования СО» в составе подпакета «Серийное производство СО». Эта подсистема является по-существу исходной и самой важной, так как порождает множество В1М-моделей СО (возможно, в виде проектной документации). В своей совокупности эти В1М-модели являются основой интегрированной информационной среды, моделирующей различные части проекта СО, а также могут быть использованы во всех других подсистемах ЖЦ СО. Создание указанной подсистемы (и других подсистем) — наукоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому представляется, что практическая реализация ИПИ-технологии возможна только в рамках производственного кластера малоэтажного жилищного строительства (МЖС ССЭ) [7].
Производственный кластер МЖС ССЭ — это организационное сообщество экономически тесно связанных и близко расположенных фирм смежного профиля при производстве СО, взаимно способствующих достижению общих целей, получению устойчивой прибыли, росту конкурентоспособности друг друга, созданию нового технологического уклада на основе ССЭ [6]. ИПИ-технология необходима и реально осуществима только в составе кластера МЖС, так как для этого имеются и могут быть выделены ресурсы, а созданные подсистемы ИПИ резко повышают конкурентоспособность производства и в целом эффективность ЖЦ СО. Структурная модель регионального производственного кластера МЖС приведена на рис. 2.
Структурная модель кластера производства малоэтажных жилых домов СО СС
Экодом
Кластер МЖС
Производство малоэтажных жилых домов СОР11 СС Экодом
Строительный округ № 1 |
Производство комплексных систем СО,1"
Регионально производство СО,1"
СО,11 (K)|
Комплектация СО,11
СО,11 (С) 1
Строительство СО^"
СО,1п(Э) 1
Эксплуатация СО^"
Региональное производство СО-
СО,"1 (K) 1
Комплектация СО,"1
СО,"1 (С) 1
Строительство СО^"
СО'(Э) 1
Эксплуатация СО^"
Строительный округ № 7~|
Производство комплексных систем СО71п
Регионально производство СО71п
СО^1 (K)|
Комплектация СО^1
СО,» (С)|
Строительство СО71"
СО,,1(Э) 1
Эксплуатация СО71"
Регионально производство СО7""
СО,"1 (K) 1
Комплектация СО,"1
СО,"1 (С) 1
Строительство СО71"
СО,"1(Э) 1
Эксплуатация СО71"
СО."
СО."1
СО
СО"1
7
Рис. 2
Подпакет «Производство комплектных систем СО» является важнейшей структурой в ИПИ-технологии, так как укрупненно объединят все этапы ЖЦ. Подпакет «Комплектация СО» фактически формирует все спецификации конструктивных элементов СО и требует наличия регионального центра, базы комплектации СО. Структура модели такой базы приведена на рис. 3.
Очевидно, что логистика формирования и исполнения заказов СО осуществляется в единой интегральной информационной среде ИПИ-технологии.
По аналогии моделируются (описываются на языке иМЬ) все другие подсистемы ЖЦ СО ССЭ. Для выполнения этой работы потребуются высококвалифицированные специалисты-аналитики предметной области МЖС, и их надо готовить.
вестник
11/2012
Рис. 3
Для дальнейшей реализации полученных результатов исследования по созданию ИПИ-технологии ССЭ для начала требуется целевая программа организации регионального производственного кластера МЖС ССЭ на основе государственной поддержки, корпоративного партнерства предприятий различных форм собственности, предпринимательства и привлечения значительных финансовых и других ресурсов [8—10].
После вступления во Всемирную торговую организацию (ВТО) у отечественных строителей есть единственный шанс занять достойное место в рыночных условиях путем создания продукции, лучшей, чем у конкурентов. В такой ситуации не обойтись без эффективных организационных форм деятельности и создания нового технологического уклада строительной отрасли.
Библиографический список
1. Гипс в малоэтажном строительстве / под ред. А.В. Ферронской. М. : Изд-во АСВ, 2008. 240 с.
2. Нейштадт А. UML и Унифицированный процесс : практический объектно-ориентированный анализ и проектирование. М. : Лори, 2008. 624 с.
3. Ланцов А.Л. Компьютерное проектирование зданий. М. : Фойли, 2009. 619 c.
4. Lotsia PDM Plus. М. : Лоция Софтвэа, 2009. 268 c.
5. Громыко Ю.В. Что такое кластеры и как их создавать? Эпистемотехнологический подход // Альманах «Восток». 2007. Вып. 1(42). Режим доступа: http://www.situation.ru/app/j_art_1178. htm. Дата обращения: 01.08.2012.
6. Лосев Ю.Г., Лосев К.Ю. Формирование подсистем принятия решений гибкого автоматизированного производства объектов строительства // Промышленное и гражданское строительство. 2005. № 10. С. 36—37.
7. Лосев Ю.Г., Лосев К.Ю. Технология информационной поддержки инновационной строительной системы. Ш-й этап: «Исследование подсистемы ИПИ МЖС СТС «ЭКОДОМ» на реальном СО» // Научно-технический отчет (заключительный) выполнения III этапа Государственного контракта № П1457. Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг. НИТУ МИСИС. М., 2011. С. 234.
8. Малахов В.И. Контрактные модели внедрения инвестиционных и строительных проектов. Режим доступа: http://www.cfin.ru/ Дата обращения: 30.09.2009.
9. Аракчеев Д.В. Аналитическая и программно-технологическая обеспечение поддержки адаптации административных решений в экологическом менеджменте : автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Дубна, 2005. 23 с.
10. Волков A.A., Шульженко С.Н. Исследование и систематизация факторов, влияющих на организационные и технологические условия строительства подземных коммуникаций // Вестник МГСУ 2011. № 6. С. 491—500.
Поступила в редакцию в октябре 2012 г.
Об авторах: Волков Андрей Анатольевич — доктор технических наук, профессор, проректор по информации и информационным технологиям, заведующий кафедрой информационных систем и технологий управления в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, it@mgsu.ru;
Лосев Юрий Григорьевич — кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой промышленного и гражданского строительства, Старооскольский филиал ФГАОУ «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (ФГАОУ ВПО СТИ НИТУ «МИСиС»), 309516, Белгородская область, г. Старый Оскол, микрорайон Макаренко, д. 42, ylosev@bk.ru;
Лосев Константин Юрьевич — кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем и технологий управления в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, c.lossev@gmail.com.
Для цитирования: Волков А. А., Лосев Ю.Г., Лосев К.Ю. Информационная поддержка жизненного цикла объектов строительства // Вестник МГСУ. 2012. № 11. С. 253—258.
A.A. Volkov, Yu.G. Losev, K.Yu. Losev
INFORMATION SUPPORT OF LIFE CYCLES OF CONSTRUCTION FACILITIES
The authors have completed a research project that consists in the study of scientific and technological fundamentals of an innovative construction technology that incorporates elements of Product Life Cycle Management (PLM-elements) applied to low-rise buildings. Unified Modeling Language (UML) has been applied to describe domain models of the construction technology. The concept of low-rise construction that has PLM elements is based on a common information netspace and a unified information model of a construction facility, or a BIM model. The BIM model is developed on the basis of the Autodesk platform using Revit Suite software. The processes of Product Data Management support are operated by PLM/PDM system, such as Lotsia PDM Plus software. The main conclusion has been made that the implementation of the above technology is only possible for an industrial cluster of low-rise residential buildings. Development of the above cluster is a separate theoretical and practical challenge.
Key words: PLM, low-rise building life cycle management, construction, BIM, low-rise construction, regional industrial cluster, UML.
References
1. Ferronskaya A.V., editor. Gips v maloetazhnom stroitel'stve [Gypsum in Low-rise Construction]. Moscow, ASV Publ., 2008, pp. 169—178.
2. Neyshtadt A. UML i unifitsirovannyy protsess: prakticheskiy ob"ektno-orientirovannyy analiz i pro-ektirovanie [UML and Unified Process: Practical Object-orientated Analysis and Design]. Moscow, Lori Publ., 2008, 624 p.
3. Lantsov A.L. Komp'yuternoe proektirovanie zdaniy [Computer Aided Design of Buildings]. Moscow, Foyli Publ., 2009, 619 p.
4. Lotsia PDM Plus, Manual. Moscow, Lotsiya Softvea Publ., 2009, 268 p.
5. Gromyko Yu.V. Chto takoe klastery i kak ikh sozdavat'? Epistemotekhnologicheskiy podkhod [What Are Clusters and How Can They Be Developed? An Epistemological Approach]. Al'manakh «Vostok» ["The East" Almanac]. 2007, no. 1(42). Available at: http://www.situation.ru/app/j_art_1178.htm. Date of access: 01.08.2012.
вестник 11/2012
6. Losev Yu.G., Losev K.Yu. Formirovanie podsistem prinyatiya resheniy gibkogo avtomatizirovan-nogo proizvodstva ob»ektov stroitel>stva [Formation of Decision Making Sub-systems for Systems of Flexible Computer-aided Production of Construction Facilities]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2005, no. 10, pp. 36—37.
7. Losev Yu.G., Losev K.Yu. Tekhnologiya informatsionnoy podderzhki innovatsionnoy stroitel'noy sistemy. III-y etap: «Issledovanie podsistemy IPI MZhS STS «EKODOM» na real'nom SO» [Technology of Information Support of an Innovative Construction Technology. 3rd stage. Research of Operation of Ecodom Sub-system Applicable to Real Construction Facilities]. Nauchno-tekhnicheskiy otchet (zaklyuchitel'nyy) vypolneniya III etapa Gosudarstvennogo kontrakta № P1457. Federal'naya tselevaya programma «Nauchnye i nauchno-pedagogicheskie kadry innovatsionnoy Rossii» na 2009—2013 gg. [Scientific and Technical Report (Final Report) of Completion of the 3d Stage of the State Contract no. P1457. Federal Target-oriented Programme "Research and Academic Training Staff of Innovative Russia in 2009—2013]. Moscow, MISIS Publ., 234 p.
8. Malakhov V.I. Kontraktnye modeli vnedreniya investitsionnykh i stroitel'nykh proektov [Contract-based Models of Implementation of Investment and Construction Projects]. Available at: http://www.cfin. ru. Date of Access: 30.09.2009.
9. Arakcheev D.V. Analiticheskoe i programmno-tekhnologicheskoe obespechenie podderzhki adap-tatsii administrativnykh resheniy v ekologicheskom menedzhmente [Analytical, Software and Engineering Support of Adjustment of Administrative Decisions in Environmental Management]. Dubna, 2005, 23 p.
10. Volkov A.A., Shul'zhenko S.N. Issledovanie i sistematizatsiya faktorov, vliyayushchikh na orga-nizatsionnye i tekhnologicheskie usloviya stroitel'stva podzemnykh kommunikatsiy [Research and Sys-tematization of Factors of Influence onto Organizational and Technological Conditions of Construction of Underground Utilities]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011, no. 6, pp. 491—500.
About the authors: Volkov Andrey Anatol'evich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice-rector for Information and Information Technologies, Chair, Department of Information Systems, Technology and Automation in Construction, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; it@mgsu.ru;
Losev Yuriy Grigor'evich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Chair, Department of Industrial and civil Engineering, Staryy Oskol Branch of Moscow State Institute of Steel and Alloys (MISIS), 42 Makarenko District, Staryy Oskol, 309516, Russian Federation; ylosev@bk.ru;
Losev Konstantin Yur'evich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Information Systems, Technology and Automation in Construction, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; closev@ vpost.ru.
For citation: Volkov A.A., Losev Yu.G., Losev K.Yu. Informatsionnaya podderzhka zhiznennogo tsikla ob"ektov stroitel'stva [Information Support of Life Cycles of Construction Facilities]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 11, pp. 253—258.
