CC BY
22В.М.Лебедев к.т.н., доцент БГТУ им В.Г.Шухова
ИННОВАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПОТОЧНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
В настоящее время строительная отрасль России стоит на пороге смены старой парадигмы строительной деятельности и появления новых исходных концептуальных схем, моделей постановки проблем и их решений на основе последних достижений научно-технического прогресса.
Поточные методы пр оизв одств а работ св оими кор -нями уходят далеко в глубь истории р азвития человеческого общества. Еще древне-египетские пирамиды возводились с применением поточности, т.е. с расчленением сложных процессов на простые и совмещением во времени выполнения разных процессов с последующим соединением в общий совокупный процесс с получением результата в виде законченных сооруже-
ний. В нашей стране поточная организация работ в строительстве впервые была применена в 1931-1932 гг. при постройке поселков из деревянных сборных домов; затем она стала применятся в строительстве каменных зданий и инженерных сооружений; при этом вначале при выполнении отдельных видов работ и во зведении отдельных конструкций, а также при пр окладке наружных сетей водопровода. Вслед за этим на поток перешло строительство отдельных зданий и их комплексов (городские кварталы, поселки). Заслуживает внимания опыт поточного строительства многоэтажных зданий на Калужском шоссе в Москве в 1939-1940гг., послевоенного строительства жилых многоэтажных домов в г. Новокузнецке Кемеровской области, многоэтажных
домов на Ново-Песчаной улице в Москве, опыт строительного треста №28 Минстроя по возведению 5-этажных зданий в 1953г. в Москве и др. В 50-х, 60-х годах прошлого столетия сформировались научные школы поточного строительства проф. Будникова М. С. (19041966, Киев), проф. Лейбфрейда Ю. М. (1880-1963, Харьков), проф. Афанасьева В.А. (Санкт-Петербург). Сетевые графики впервые предложил и внедрил в 1925 году русский инженер А. А. Эрасмус [1]. Системы, основанные на использовании сетевых графиков, или моделей, и электронно-вычислительной техники, появились в США в период 1956-1958гг. Сетевые методы планирования и управления начали применять в нашей стране в 1964г. на строительстве ряда крупных объектов (стан 1300 Челябинского металлургического завода, Лисичанский химический комбинат, Смоленский электроламповый завод, стан 2500 Череповецкого металлургического завода и др.). Продолжительность строительства этих объектов по сравнению с нормативной была значительно сокращена. Первые положительные результаты использования сетевых методов на крупных стройках способствовали их широкому внедрению. Метод СПУ успешно применялся в основном на важнейших народнохозяйственных объектах, имеющих значительный приоритет в обеспечении людскими и материально-техническими ресурсами. С начала 70-х годов прошлого столетия на стройках страны стали внедряться сетевые методы в планировании, организации и управлении строительством с обязательным учетом требований поточности. В основу оперативного планирования были заложены поточные линейно-сетевые модели на отдельные объекты и комплексы, на годовые объемы работ, выполняемые строительно-монтажными организациями. В начале 80х годов прошлого века появляется новая научно-техническая дисциплина - системотехника строительства. По определению ее основателя академика А. А. Гусакова она изучает «технические, организационные, управленческие и другие строительные системы и межсистемные связи, взаимосодействующие достижению конечного результата в строительстве»; ее «можно понимать как технику стыковки разных систем». Системотехника строительного производства (ССП) заключается в стыковке подсистем технологии и организации строительного производства (СП) с целью получения результата в виде законченной строительной продукции. ССП означает совместное решение вопросов, как и чем выполнять строительные процессы с логической и производственной взаимосвязью выполнения необходимого комплекса строительных процессов во времени и пространстве для получения конечной продукции в виде зданий, сооружений и их комплексов при достижении максимальных результатов [2]. Основы ССП закладываются при разработке организационно -технологической документации (пр о -ектов поточного строительства) в составе ПОС и ППР и реализуются при внедрении ее на строительстве объектов и комплексов (рис. 1). Теория функциональ-
ных систем была использована А. А. Гусаковым [2] в качестве методологической основы системотехники строительства. Согласно теории функциональных систем системообразующим фактором является конкретный результат (целевая функция) функционирования системы - комплекса избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата [3]. Организационно-техно логическое моделирование сложных строительных систем необходимо осуществлять по иерархическим уровням от низшего к высшему с соответствующими результатами. Для этого необходимо членение (квантирова-ние) систем на элементы (подсистемы) и определение связей (степеней свободы) между элементами, которые содействуют достижению заданного результата. Иерархию систем будем строить как иерархию результатов (рис. 1). В терминах результата приобретает методологическую конкретность «триада» постановки экономико-математических задач строительного производства: цель - критерий - ограничения. Цель - это заданный результат, критерий - это признак, по которому определяется соответствие этому результату, ограничения -это степень свободы, необходимая для достижения результата. В функциональных системах строительного производства структура, состав элементов, качество и количество связей между элементами, необходимые исходные и выходные данные не могут и не должны быть жесткими, а, наоборот должны обладать гибкостью перестройки во имя достижения результата. Надежным должен быть один элемент - результат, все остальные элементы могут и должны быть способными перестраиваться и изменятся по ходу функционирования системы, если это необходимо для достижения результата. А. А. Гусаковым [2] предложен методологический подход к системотехнической оценке решений в строительном производстве, основанный на использовании исходного положения теории функциональных систем - системообразующей роли результата. Иерархическая систем а - это иер архия результатов, отб ор и согласование локальных и глобальных критериев оптимизации проводятся изучением иерархии критериев и их взаимодействия, устранением излишних степеней свободы, которые не способствуют достижению заданного результата. Такой подход позволяет целенаправленно отбирать для оценки решений показатели эффективности отдельных подсистем и системы в целом. Наличие в сложной системе строительного производства человека делает его влияние определяющим на пространственно-временную структуру системы. Следовательно, применение теории функциональных систем (ТФС) к строительному производству является правомерным. «Результативный» принцип теории функциональных систем оказался весьма плодотворным в системах строительного производства, где сложность иерархии, множество целей, несоподчинённость и ненадёжность критериев по отдельным подсистемам делают весьма актуальным достижение конечного результата по вводу и
функционированию объектов строительства. Именно результат в строительном производстве, как системообразующий фактор, требует переориентации многих организационно-технологических и управленческих решений, которые ещё часто принимаются без подчинения их достижению конечного результата на универсальной основе системности [2]. Теория функциональных систем весьма перспективна в применении к основам теории поточного строительства. Это принцип опережающего отражения действительности, рассмотрение развития материи в движении в пространственно-временном континууме и системообразующая роль промежуточных и конечного результатов [3]. Развивая основы о бщей теории функциональных систем, К. В. Судаков в 1979 году выдвинул концепцию системокван-тов физиологических процессов, которая получила широкое теоретическое развитие и экспериментальное
Рис. 1. Блок-схема алгоритма системотехники строительного производства
подтверждение. Суть концепции сводится к представлению процессов жизнедеятельности биологических систем в виде квантированных отрезков, универсальных по своей внутренней архитектонике (афферентный синтез, принятие решения акцептор результата действия, эфферентный синтез и его оценка акцептором посредством обратной афферентации) и внешним проявлением по принципу саморегулирования от потребности до ее удовлетворения [4]. Адаптация концепции системоквантов является весьма перспективной для изучения и проектирования строительных процессов и возведения объектов. Системокванты рассматриваются как дискретные единицы интегративной системой деятельности, включающие в себя отрезки производственной деятельности строительного процесса на всем его пространственно-временно протяжении. Системок-ванты технологических процессов и объектов - это организационные сущности с материальными, энергетическими и информационными свойствами [4]. Производственные физиологические системокванты деятельности человека формируют системокванты строительных процессов и возведения объектов. Ретроспективный анализ производственных инновационных достижений в науке и практике строительного производства второй половины ХХ века и начала XXI века показал, что все они были результатом рационального членения (квантирования) деятельности во времени и пространстве на «кванты»-пролеты, участки, захватки, делянки, ячейки, ярусы, секции, этажи, отсеки, блоки, узлы и т.д. Рациональность членения достиглась за счет непрерывности и равномерности потребления ресурсов при заданной продолжительности производственного процесса оценивалась различными количественными показателями равномерности, совмещения, надежности и др., которые позволяли сравнивать и выбирать варианты проектных решений, но не давали ответа на вопрос - как достигать лучший результат. Подтверждением может служить поточное строительство, теория и практика которого получили развитие с середины прошлого века и остаются актуальными в настоящее время. Суть поточного строиетльства-совмещение, равномерность и непрерывность строительных процессов, как главные показатели их эффективности. Следует отметить, что эти качества характерны для эффективных процессов жизнедеятельности многих биологических систем. Концепция системоквантов К.В.Судакова и поточные методы строительного производства в совокупности отображаются в формировании системок-
вантов строительных процессов и возведения объектов в виде сетевых циклограмм (рис. 2,3).
Рис.2. Сетевая циклограмма- снстемоквангы возведения этажа-захватки кирпичного дома: 1-2, 4-5, 7-9 - системокванты кирпичной кладки (к,кл); 3-4, 6-7- системокванты установки подмостей (у.п) и подачи кирпича (п.к); 9-10 - системокванты разборки подмостей (р.п.); 10-11- системоквант монтажа перекрытия (м.п.)
Рис. 3. Объектная сетевая циклограмма-системокванты строительства 5-ти этажного 4х секционного кирпичного жилого дома: 0-1-системокванты земляных работ; 1-2-системокванты устройтсва фундаментов; 2-5, 5-7, 7-9, 9-11, 11-13- системокванты возведения коробки 1,2,3,4,5 этажей; 3-4-6-8-10-12-14-системокванты спецработ (сантехнических, электромонтажных); 13-15-системокванты устройства кровли; 14-17-19-21-23-25-системокванты отделочных работ на 5,4,3,2,1 этажах; 16-18-20-22-24-26-системокванты установки сан.тех. приборов, электроарматуры; 2-3,15-16 орг.тех.зависимости.
В строительном производстве физиологические системокванты деятельности человека формируют системокванты выполнения строительных процессов на участках, захватках ярусах - нижний уровень иерархии целей (результатов); на возведении конструктивных элементов, узлов - средний уровень; на возведении объектов - высшая и окончательная цель (результат) -ввод объекта.
Дальнейшее развитие графических методов проектирования в условиях новых информационных технологий дало толчок новому разделу системотехники и формированию новой научно-технической дисциплины - инфографии (Чулков В.О. [4]). В строительном производстве жизненный цикл проекта осуществляется ритмичным выполнением системоквантов различных уровней иерархии целей (результатов). Чем более детально проведена системотехническая подготовка строительного производства, т.е. выявлена наибольшая часть системоквантов, работающих на получение результата (строительной продукции), тем выше организационно-технологическая надежность. Это говорит о том, что формальное применение математической теории надежности становится практически неприемлемым к человеко-машинной системе строительного производства, так как дает нулевую надежность.
На практике оценка надежности системы строительного производства осуществляется по итоговому результату, который достигается, как правило, за счет пластичности, гибкости настройки при активном положительном воздействии человека на систему. Последовательность выполнения системоквантов промежуточных целей, сознательный поиск освободившимися трудовыми ресурсами новых фронтов работ с открытием и использованием следующих системоквантов делает систему строительного производства динамичной, саморегулирующейся, самоуправляемой и надежной (рис.4).
Задача организационно-технологического проектирования поточного строительства и внедрения его при производстве СМР состоит в своевременном выявлении системоквантов, беспрепятственном скоординированном движении исполнителей, обеспеченных материально-техническими ресурсами, по свободным фронтам работ для изготовления строительной продукции соответствующих иерархических целей от многих низших к одной высшей - сдаче строительного объекта заказчику.
ВЫВОДЫ
1. Теория функциональных систем весьма перспективна в применении к основам теории поточного строительства. Это принцип опережающего отражения действительности, рассмотрение развития материи (строительного производства) в движении в пространственно-временном континууме с системообразующей ролью промежуточных и конечного результатов.
2. Использование концепции системоквантов с их
Рис . 4 .Функциональная схема выполнения системоквангов строительного производства
графическим изображением в виде сетевых циклограмм при организационно - технологическом моделировании поточного строительства позволяет наглядно спроектировать системокванты строительных процессов и объектов.
3. Оценку надежности системы строительного производства следует производить по итоговому результату, который достигается за счет пластичности, гибкости перестройки при активном положительном воздействии человека на систему посредством прямой и обратной связи.
4. Последовательное выполнение системоквантов с промежуточными результатами, сознательный поиск освободившимися трудовыми ресурсами новых систе-
моквантов с открытием и выполнением следующих фронтов работ делает динамичную систему строительного производства саморегулирующейся, самонастраивающейся, самоуправляемой и надежной.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Эрасмус А.А. Метод научной организации делопроизводства.-М.:Изд. Вопросы труда 1925.
2. Гусаков А.А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат.
1983-440 с. (2-е издание. - М.: Стройиздат. 1993, 386 с.).
3. Анохин П.К. избр.тр. Философские аспекты теории функциональной системы.- изд-во «Наука»-М.,1978. - 400 с.
4. Информационные модели функциональных систем. (под ред. К.В.Судакова и А.А.Гусакова. - М: Фонд «Новое тысячелетие», 2004. - 304 с.
