CC BY
40
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЛОГИСТИКА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
УДК 65.011.56
А.А. Волков, Р.Н. Ярулин
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА РЕМОНТНЫХ РАБОТ ЗДАНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Представлена модель САПР решающая основные проблемы проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры, основанная на предложенной методике проведения ремонтных работ учитывающая внеплановые мероприятия и помогающая эксперту в принятии оперативных решений, направленных на экономию материальных, временных и человеческих ресурсов.
Ключевые слова: САПР, ремонтные работы, сетевой график, внеплановые ремонтные мероприятия, техническая эксплуатация зданий.
В настоящее время для установления технического состояния зданий и сооружений, проведения профилактических мер и ремонтов конструкций и оборудования, осуществляемых в строго установленные сроки, для обеспечения сохранности и эксплуатационной пригодности, предупреждения преждевременного износа и предотвращения аварийных ситуации применяются следующие системы технической эксплуатации зданий и сооружений:
система технического обслуживания и ремонта жилых зданий и объектов коммунального и социально-культурного назначения в соответствии с ВСН 58-88(р) Положение об организации, проведении реконструкции, ремонта и технического обследования жилых зданий объектов коммунального хозяйства и социально-культурного назначения;
система планово-предупредительного ремонта зданий и сооружений производственного назначения.
Обе системы сходны по содержанию и обязательны для всех министерств и ведомств, которые могут их дополнять в соответствии со спецификой объектов. Таким образом, задачи эксплуатации зданий и сооружений представляют собой комплекс мероприятий, обеспечивающих комфортное и безотказное использование их помещений, элементов и систем для определенных целей согласно их предназначению в течение нормативного срока службы.
Данный комплекс мероприятий подразделяется на технологическую эксплуатацию (обслуживание зданий и сооружений согласно их предназначения) и техническую (поддержание их в исправном состоянии) (рис. 1) [1—2].
Задачей мероприятий технической эксплуатации зданий является устранение физического и морального износа конструкций и обеспечение их работоспособности. Надежность элементов обеспечивается при выполнении комплекса мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту зданий.
Надежность здания определяется надежностью всех его элементов. Надежность — это свойство, обеспечивающее нормативный температурно-влажностный и комфортный режим помещений, сохраняющий при этом эксплуатационные показатели (тепло-, влаго-, воздухо-, звукозащиту) в заданных нормативных пределах, прочность и декоративные функции в течение заданного срока эксплуатации [3].
Рис. 1. Состав мероприятий по эксплуатации зданий и сооружений [1]
К мероприятиям технической эксплуатации относятся следующие осмотры и ремонты:
общий осмотр;
частичный осмотр;
внеочередной осмотр;
текущий профилактический ремонт;
текущий непредвиденный ремонт;
выборочный и комплексный капитальный ремонты.
Главная цель проведения осмотров и ремонтов в зданиях и сооружениях — частичное и полное восстановление износа отдельных конструктивных элементов, инженерного оборудования и отделки. Они должны проводиться периодически в плановом порядке и в строго установленные сроки.
В процессе проведения осмотров и выявления дефектов, повреждений конструктивных элементов или их защитных покрытий необходимо установить главную причину возникновения этих дефектов, устранить ее и только после этого приступить к выполнению ремонтно-восстановительных работ.
Общий осмотр проводится два раза в год (весной и осенью). При этом здания и сооружения обследуются в целом, включая конструкции, инженерное оборудование, отделку и элементы внешнего благоустройства.
Весенний общий осмотр проводится после таяния снега. При этом уточняются объемы работ по капитальному ремонту с целью включения их в план на следующий год.
Осенний общий осмотр проводится перед началом отопительного сезона с целью установления готовности зданий и сооружений к зиме и определения объемов работ, которые необходимо будет выполнить в будущем году при текущем ремонте.
Частичный осмотр зданий и сооружений проводится при появлении деформаций в конструкциях, а также периодически при эксплуатации инженерного оборудования и технических систем с целью обеспечения их бесперебойной работы.
Внеочередной осмотр зданий и сооружений проводится после стихийных бедствий (ливней, снегопадов, сильных ветров, ураганов и т.д.). Срок проведения — в течение 1-2 сут после стихийного бедствия.
Текущий ремонт заключается в систематическом и своевременном проведении работ по предохранению частей зданий и сооружений, а также оборудования от преждевременного износа и устранения мелких повреждений и неисправностей. Главная
задача текущего ремонта — это восстановление защитных покрытий конструкций и их элементов, а также устранение мелких повреждений. Работы по текущему ремонту подразделяются на плановые (профилактические) и непредвиденные.
Плановый текущий ремонт проводится один раз в 3 года. В зданиях и сооружениях, которые находятся в ветхом состоянии или подлежащих сносу, текущий ремонт проводится ежегодно с целью обеспечения нормальных условий проживания и работы в них людей до наступления срока капитального ремонта или сноса. Необходимость проведения непредвиденного текущего ремонта выявляется в процессе эксплуатации зданий и сооружений. При этом выполняются работы, отсрочка которых может принести значительный ущерб сохранности и нормальной эксплуатации здания или сооружения.
Главной задачей капитального ремонта является проведение работ по замене и усилению конструкций. При этом производится замена изношенных конструкций и их элементов на более прочные, долговечные и экономичные, что позволяет улучшить эксплуатационные параметры зданий и сооружении. Существуют два вида капитального ремонта: комплексный и выборочный.
Комплексный капитальный ремонт является основным видом ремонта зданий и сооружений и предусматривает одновременную замену изношенных конструкции и инженерного оборудования.
Выборочный капитальный ремонт предусматривает полную или частичную замену или усиление отдельных изношенных конструкции и элементов инженерного оборудования [1—2].
Таким образом, проектирование и технологическая подготовка производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры должны рассматриваться как сложный и комплексный процесс, требующий автоматизации. Обратим внимание на то, что одной из главной проблемой планирования ремонтных работ является непредвиденный ремонт, затраты на него порой невозможно предусмотреть или спрогнозировать. В качестве решения этих проблем предлагается создать систему автоматизированного проектирования (САПР), которая обеспечит выполнение методики проведения ремонтных работ. Предлагаемая методика учтет внеплановые мероприятия и поможет эксперту в принятии оперативных решений, направленных на экономию материальных, временных и человеческих ресурсов.
Для нормального функционирования информационной системы необходимо, чтобы концептуальная модель адекватно отображала реалии той предметной области, для которой она разрабатывается. Модели, позволяющие эффективно отображать существующую смысловую содержательность реальности в конструкции модели, относятся к так называемым семантическим методологиям. Наиболее популярной семантической моделью стала модель «сущность — связь» (ER-модель), предложенная П. Ченом в 1976 г., которая с тех пор неоднократно совершенствовалась самим Ченом и многими другими специалистами. Главными элементами семантической модели данных являются сущности, их атрибуты и типы связей [4—6], при представлении планов ремонтных работ (плановых и внеплановых), ремонтных работ, номенклатур, участвующих в ремонтных работах, а так же конструктивные элементы на которых ведутся работы в виде отдельных сущностей, системе проектирования обеспечивается необходимая «гибкость».
Проектирующую подсистему САПР производства ремонтных работ обеспечивают: база данных (БД), система управления БД, реестры основных сущностей, составление плана работ (внепланового и планового), подсистема принятия решений, подсистема синтеза принятых решений, подсистема анализа решений (ретроспектива решений), оценка эффективности принятых решений.
Общая модель САПР производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры представлена на рис. 2.
Рис. 2. Общая модель САПР производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры
Методика использования САПР производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры состоит из шести шагов. Шаг первый состоит в том, что эксперт при помощи САПР составляет реестр номенклатуры и реестр плановых работ, причем на данном этапе ремонтная работа ограничена только кодом и наименованием работы, а единица номенклатуры ограничивается кодом, наименованием и единицей измерения элемента. После заполнения реестров эксперт указывает связь работы и единиц номенклатур. Количество единиц номенклатур на этом шаге специально игнорируется. Далее заполняется реестр конструктивных элементов, и ранжируются по иерархии. Конструктивный элемент состоит из следующих атрибутов: код элемента, наименование элемента, коэффициент важности Кв. Коэффициент важности — функциональная значимость элемента для всего объекта в целом, находится в диапазоне от 0 до 1, где 1 — важность объекта в целом. Коэффициент важности указывается руководствуясь принципом метода анализа иерархий, иерархия конструктивных элементов была построена ранее.
На втором шаге составляется план ремонтных работ. С помощью заполненных ранее реестров заполняем новую сущность — плановую работу. Эта сущность основывается на работе, указанной на сетевом графике проведения работ, и, кроме этого, содержит набор конструктивных элементов (над которыми ведутся работы) и набор единиц номенклатур с указанием их количества. Заполняется сущность — план ремонтных работ. Он ограничивается кодом, наименованием срока начала и окончания плана ремонтных работ, периодичностью плана, а так же типом плана ремонтных ра-
бот (плановый или аварийный, на данном этапе ограничиваемся первым). Далее необходимо указать связь плана работ и плановой ремонтной работой. Таким образом, план ремонтных работ можно представить следующей схемой (рис. 3).
План ремонтных работ
Рис. 3. Схема сущности плана ремонтных работ
По окончании данного шага будем считать, что САПР производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры полностью готова к работе.
В случае возникновения аварии на конструктивном элементе переходим к шагу 3. Эксперт составляет план проведения внеплановых ремонтных работ (руководствуясь шагом 2) и назначает срочность ремонтной работы. Срочность ремонтной работы Прр — максимально допустимое время простоя элемента в безремонтном состоянии и не влияющего на функционирование объекта в целом.
На шаге 4 анализируется планы ремонтных работ и план проведения внеплановых ремонтных работ, а также срочность ремонтной работы назначенную экспертом. Выносится решение о совмещении аварийной работы с планом ремонтных работ или о срочном проведении аварийных ремонтных работ. В случае принятия первого составляется новый план ремонтных работ.
Шаг пятый состоит в ретроспективе принятых решений. Анализируем данные, полученные из планов работ, а так же статистику прошлых аварий. Основываясь на этих данных, система сможет:
составить план профилактических работ, и, как следствие, скорректировать план ремонтных работ с учетом профилактических работ;
сформировать план резерва номенклатур;
оказать помощь эксперту в принятии дальнейших решений при возникновении типовых аварий.
На шаге 6 происходит оценка эффективности синтеза принятых решений.
Таким образом, предложенная САПР решает основные проблемы проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры, позволяет оперативно и эффективно реагировать на аварийные ситуации.
Библиографический список
1. Системы технической эксплуатации, ремонта и реконструкции зданий и сооружений. Режим доступа: http://www.lidermsk.ru/articles/52. Дата обращения: 29.07.2012.
2. ВСН 58-88(р). Положение об организации, проведении реконструкции, ремонта и технического обследования жилых зданий объектов коммунального хозяйства и социально-культурного назначения. М. : ГОСКОМАРХИТЕКТУРЫ ,1990.
3. Комков В.А., Рощина С.И., Тимахова Н.С. Техническая эксплуатация зданий и сооружений. М. : Инфра-М, 2005. 288 с.
4. Бураков П.В., Петров В.Ю. Введение в системы баз данных. СПб : СПбГУ ИТМО, 2010. 129 с.
5. Искусственный интеллект : в 3 кн. Кн. 2. Модели и методы / под ред. Д. А. Поспелова. М. : Радио и связь, 1990. 304 с.
6. Григорьев Ю.А., Плутенко А.Д. Жизненный цикл проектирования распределенных баз данных. Благовещенск : Изд-во Амурского гос. ун-та, 1999. 265 с.
Поступила в редакцию в августе 2012 г.
Об авторах: Волков Андрей Анатольевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26, it@mgsu.ru;
Ярулин Рустам Назипович — аспирант кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, rn.yarulin@ gmail.com.
Для цитирования: Волков А.А., Ярулин Р.Н. Автоматизация проектирования производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры // Вестник МГСУ 2012. № 9. С. 234—240.
A.A. Volkov, R.N. Yarulin
COMPUTER-AIDED DESIGN OF REPAIRS OF BUILDINGS AND THE ENGINEERING INFRASTRUCTURE
The authors argue that the design development procedure and the technology-based preparation for the renovation of buildings and the engineering infrastructure are to be considered as a comprehensive process to be automated. One of the main problems that accompany the process of budgeting and scheduling of renovation projects consists in incidental expenses for extra repairs, as they are difficult to project. The authors suggest developing a specialized computer aided design system capable of simulating the building renovation procedure. This methodology is available in the Russian legislation dealing with the renovation activities; it covers supplementary activities and helps experts make efficient decisions aimed at saving construction materials, time and human resources.
The subsystems of the CAD software facility responsible for the planning of renovation works include a database, a database management system, a decision making subsystem, a decision synthesis subsystem, a decision analysis system (decision retrospection), a decision evaluation system and other subsystems.
Key words: CAD, repair work, technical operation of buildings, unscheduled maintenance activities, schedule.
References
1. Sistemy tekhnicheskoy ekspluatatsii, remonta i rekonstruktsii zdaniy i sooruzheniy [Systems of technical maintenance, repair and reconstruction of buildings and structures]. Available at: http://www. lidermsk.ru/articles/52. Date of access: 29.07.2012.
2. VSN 58-88(r). Polozhenie ob organizatsii, provedenii rekonstruktsii, remonta i tekhnicheskogo obsledovaniya zhilykh zdaniy, ob"ektovkommunal'nogo khozyaystva i sotsial'no-kul'turnogo naznacheni-ya [VSN 58-88(r). Provisions concerning the organization, implementation of reconstruction, repair and inspection of residential buildings, public utilities, buildings of social and cultural infrastructure]. Moscow, Goskomarkhitektury Publ., 1990.
3. Komkov V.A., Roshchina S.I., Timakhova N.S. Tekhnicheskaya ekspluatatsiya zdaniy i sooru-zheniy [Technical Operation of Buildings and Structures]. Moscow, Infra-M Publ., 2005, 288 p.
4. Burakov P.V., Petrov V.Yu. Vvedenie v sistemy baz dannykh [Introduction into Database Systems]. St.Petersburg, SPbGU ITMO Publ., 2010, 129 p.
5. Pospelov D.A., editor. Iskusstvennyy intellect. Modeli i metody [Artificial Intelligence. Models and Methods]. Moscow, Radio i svyaz' Publ., 1990, 304 p.
6. Grigor'ev Yu.A., Plutenko A.D. Zhiznennyy tsikl proektirovaniya raspredelennykh baz dannykh [Life Cycle of Design of Distributed Databases]. Blagoveshchensk, Izd-vo Amurskogo gos. un-ta Publ., 1999, 265 p.
About the authors: Volkov Andrey Anatol'evich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chair, Department of Information Systems, Technology and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; it@mgsu.ru;
Yarulin Rustam Nazipovich — postgraduate student, Department of Information Systems, Technology and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26
Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; rn.yarulin@gmail.com.
For citation: Volkov A.A., Yarulin R.N. Avtomatizatsiya proektirovaniya proizvodstva remontnykh rabot zdaniy i inzhenernoy infrastruktury [Computer-Aided Design of Repairs of Buildings and the Engineering Infrastructure]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 9, pp. 234—240.
