CC BY
41
2/2009 ВЕСТНИК
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНОМ
ПРОЕКТИРОВАНИИ
В.П. Игнатов, Е.В. Игнатова
МГСУ
Повышение качества строительных объектов продолжает оставаться актуальной проблемой и в условиях перехода к рыночной экономике. Важная роль в ее решении отводится проектированию. Рост социально-экономических, технических, экологических, эстетических и других требований усложняет как сами объекты, так и процессы их проектирования. При этом, ранние этапы проектных работ (до 46%) отличаются слабой структуризацией, размытостью постановки задачи, интуитивным представлением проектировщика о путях ее решения. Многие оценки и ограничения, используемые специалистом в этих условиях, нечетки и часто лишены количественных характеристик. В силу неявной и часто неизвестной взаимозависимости проектных параметров (из-за большой размерности и качественного характера процессов) их значения обычно задаются человеком на основе его опыта или интуиции.
Создание качественных проектов требует проведения многовариантной, комплексной проработки проектных альтернатив, в том числе с использованием математических средств с учетом многокритериальности и неопределенности знаний о характере целевой функции, что в целом усложняет процессы принятия решений. Нечеткость и противоречивость целей, стохастический характер параметров среды, техногенные воздействия и др., также затрудняют процессы принятия решений.
Указанные обстоятельства требуют активного участия человека в проектном процессе, что увеличивает в нем долю факторов субъективности и эвристик в формировании и принятии решений, а также отражается на целенаправленности и обоснованности реализуемых процессов. Накопление знаний проектировщиков об их действиях и принятии решений в тех или иных проектных условиях требуют применения новых интеллектуальных средств проектирования. В таких условиях возрастает роль методологии проектирования, как учения о структуре, логической организации, методах и средствах проектной деятельности, так как «...без разработки общей теории проектирования сложных систем и ее приложений к конкретным предметным областям, дальнейший прогресс в автоматизации проектирования невозможен» [1].
В различных отраслях производства имеются определенные наработки в области методологии проектирования (методы, модели, типовые схемы проектных процессов и т.п.), включая работы по поисковому конструированию новых объектов на уровне изобретательства. Но отмеченные выше особенности ранних этапов проектирования строительных объектов еще не получили должного математического моделирования и обоснования для формирования эффективных технологий работ и получения качественных решений. К тому же, информационные технологии в проектировании сейчас связаны с применением вычислительных систем с универсальной архитектурой, узкоспециализированных вычислительных методик и баз данных, которые основаны на «жестких» вычислениях. Выход из такой ситуации в настоящее время видится в активном использовании новых «вычислительных технологий», ориентированных на учет «.всеобъемлющей неточности реального мира» в рамках «нечеткой логики и мягких вычислений» [2].
ВЕСТНИК 2/2009
Мягкие вычисления объединяют нечеткую логику, нейровычисления, генетические вычисления и вероятностные вычисления. Позже в это объединение начали включать рассуждения на базе свидетельств, сети доверия, хаотические вычисления и разделы теории машинного обучения. Мягкие вычисления более приспособлены к неточным, неопределенным или частично истинным данным, знаниям, чем жесткие вычисления. При этом, нечеткая логика, в широком смысле слова, равнозначна теории нечетких множеств, т.е. классам с неточными, размытыми границами [2].
Известно, что «основная цель построения математических моделей реальных систем - найти способ обработки имеющейся информации для выбора рациональных вариантов системы» [3]. Поэтому в настоящей работе обращено внимание на необходимость применения аппарата нечетких множеств и мягких вычислений к моделированию процессов проектирования строительных объектов. При этом необходимо учитывать особенности ранних этапов проектных работ (размытость целей, слабая структуризация таких процессов, большая доля субъективизма в формировании и принятии решений), а также роль эвристик, отражающих опыт и знания проектировщика. Иерархическое развитие проектного процесса предполагает, что на его разных уровнях при детализации описания объекта возможно выявления состава параметров для оценки качества формируемого решения. Важность таких оценок заключается в их регулирующем воздействии на развитие проектного процесса, особенно при автоматизированном проектировании.
Принятие решений по управлению ходом проектирования или выбору необходимых действий осуществляется (особенно на ранних этапах проектирования) в условиях некоторых видов неопределенностей, которые отражают степень «грубости» (нечеткости) описания используемых моделей, средств или воздействий различных факторов внешней среды. При качественном характере этих неопределенностей необходимо использовать аппарат нечетких множеств для формирования эффективных решений, что до настоящего времени не делалось, вероятно из-за отсутствия обоснованности такого применения.
Следует также отметить, что в строительной отрасли уже отмечаются случаи применения аппарата мягких вычислений, в частности нейровычислений для решения прямых и/или обратных задач строительного проектирования на примере стержневых систем. Показано и применение генетических вычислений для поиска оптимального решения плоской стержневой системы по критерию минимума стоимости всей конструкции с применением разработанной гибридной системы [4].
Технологии мягких вычислений (нечеткие множества, нейронные сети и генетические алгоритмы) уже используются в учебном процессе МГСУ
Библиографический список
1. Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования. -М.: «Высшая школа». 1989.-189 с.
2. Заде Л.А. Роль мягких вычислений и нечеткой логики в понимании, конструировании и развитии информационных/интеллектуальных систем. Перевод с англ. И.З. Батыршина. fuzzy/zadeh/Rol_mjagkikh_vychislenij.htm/
3. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. -М.: «Наука». 1981г. -208 с.
4. Игнатов В.П., Игнатова Е.В. Интеллектуальные технологии в проектировании. Учебное посо-бие/Моск. гос. строит. ун.-т. - М.: МГСУ 2008 г. -127с.
Рецензент: д.т.н., проф. М.С. Вайнштейн, кафедра САПР в строительстве МГСУ
