CC BY
76
УДК 72 + 69 + 576 + 658
квалиметрия урбанизированных территорий и ее экологическое и социальное содержание
В.М. Маругин
Военный инженерно-технический институт, Санкт-Петербург
Эл. почта: marugin@mail.ru Статья поступила в редакцию 12.01.2010, принята в печать 25.02.2010
Проблемы современной урбанизации не могут быть решены без использования квалиметрических оценок качества и текущего состояния отдельных зданий и сооружений, групповых строительных объектов и застройки территорий в целом. В статье изложена методика расчета названных оценок. Приведены примеры оценочных моделей и графические формы представления результатов расчета.
Ключевые слова: оценочная модель, результативность строительных работ, строительный объект, территория, экспертиза.
QUALIMETRY OF URBANISED TERRITORIES AND ITS ECOLOGICAL AND SOCIAL SIGNIFICANCE
V.M. Marugin
Military Engineering Institute, Saint-Petersburg, Russia B-mail: marugin@mail.ru
Current problems of urbanization cannot be assessed and solved without metering of quality of buildings and constructions, their groups and developed territories. The article presents an approach to calculating of relevant estimates exemplified with models and charts.
Keywords: estimation model; effectiveness of construction work; construction project; territory, appraisal.
Введение Основные термины и определения
Геосистема - фундаментальная структурная единица географического ландшафта, объединяющая в себе геоморфологические, климатические, гидрологические природные геокомпоненты и живые организмы на определенном участке поверхности Земли [3].
Квалиметрия - наука об оценке качества или текущего состояния (сохранности) любого объекта, к которому применимо понятие качества [13]. Квалиметраж -квалиметрический расчет вариантов [4]. Квалиметриче-ская экспертиза и квалиметрический мониторинг - ква-лиметрия в действии, применение принципов, моделей и методов квалиметрии на практике.
Смысловая связь между экспертизой и мониторингом очевидна, хотя между ними имеются существенные различия. Мониторинг в общем случае состоит из ряда отдельных комплексных экспертиз. Если их целью на заключительных стадиях исследования является получение обобщенных квалиметрических данных, например данных о результативности и эффективности работ, выполненных на объекте, то цель квалиметри-
ческого мониторинга, основанного на квалиметриче-ской экспертизе, состоит в прогнозировании будущих состояний объекта. Прогнозы могут быть представлены в виде возможных рисков.
В принятых определениях понятие качества и понятие текущего состояния объекта разделены. Для этого имеются основания. Целесообразно, например, оценивать текущее состояние памятников архитектуры, когда они повреждены, и возникают проблемы их ремонта, реставрации или консервации, но вопрос о качестве памятника (исторической и художественной ценности) не ставится, поскольку ответ на него заранее известен. С другой стороны, современный архитектурно-строительный объект не очень высокого качества, уродливый с точки зрения архитектуры, может быть в отличном техническом состоянии. Следовательно, качество и текущее состояние объекта не всегда тесно связаны.
Инфраструктура - совокупность зданий, оборудования и служб обеспечения, необходимых для функционирования предприятия (организации) [ИСО 9000:2000]; составные части <некоторой> системы, обеспечивающие ее нормальную деятельность в целом.
Например, в экономическую инфраструктуру входят транспорт и связь, образование и профессиональное обучение, жилье и коммунальное хозяйство, от состояния которых зависит общественное производство [10].
В частности, «под объектами военной инфраструктуры... понимаются размещенные в границах региона пункты управления войсками, места дислокации войск (сил), система инженерного оборудования местности, позиции и объекты сил и средств противовоздушной обороны, аэродромы, узлы и линии связи, полигоны, арсеналы, базы, склады, предприятия по ремонту военной техники и другие объекты, используемые войсками (силами). в повседневной деятельности в мирное время и которые планируется использовать в период боевых действий» [12, статья 2].
Решение (1) - намерение сделать что-либо, как-либо, для кого-либо (после обдумывания, исследований, разработки, обсуждения, отмены или доработки и выполнения); (2) - ответ на какой-либо вопрос; избранный путь действий; (3) - устройство (расположение и соотношение частей какого-либо объекта, приспособление, конструкция); (4) - схема, планировка; (5) - постановление [5].
Риск, возможный - соотношение вероятности и возможных неблагоприятных последствий какого-либо события (решения); риск, допустимый - возможный риск, сведенный до допустимого уровня; риск, реализованный - см. мера реализованного риска. Мера реализованного риска - фиксированное изменение текущего состояния объекта (системы, процесса, изделия), подвергшегося опасному воздействию. Моделями реализованного риска являются квалиметрические модели оценивания текущего состояния (сохранности, развития или деградации) объектов. Понятие реализованного риска используется в экспериментальных исследованиях рисковых ситуаций в процессе мониторинга объекта [7].
Территория - пространство земли, внутренних и прибрежных вод, включая воздушное пространство над ними, с границами, определяемыми принадлежностью государству, какой-либо административной области и т.п. [11]. Территория, урбанизированная - территория, содержащая в себе признаки урбанизации.
Урбанизация - процесс повышения роли городов в жизни страны, выражающийся в сосредоточении экономической <и других форм> культуры в городских центрах, в возникновении сверхкрупных городов и т.п. [11].
Вредные производства выносят за границы городов и пригородов. Поэтому, в связи с инфраструктурой вредных производств, в понятие урбанизированной территории включают любые населенные пункты, особенно поселки городского типа, в которых живут люди со своими семьями, которые работают на любых производствах.
Урбосистема - неустойчивая природная антропогенная система, включающая в себя архитектурно-строительные объекты и геопространство, в большей или меньшей степени трансформированное урбанизацией. ... Для урбанизированных территорий следует говорить не о сохранении экосистем, существовавших здесь ранее в естественных условиях, а о создании новых экосистем, включающих те звенья бывших ранее, которые необходимы для создания наиболее благоприятных (комфортных) условий проживания человека. и его трудовой деятельности [3].
Экосистема - объединение живых организмов совместно со средами их обитания в единое функцио-
Рис. 1. Система структурных связей урбанизированной территории с потребностями и возможностями общества и государства в области строительного производства и строительства на данной территории.
Обозначения:
□ - протокольные блоки данных;
■■ - связи (материальные, финансовые и информационные потоки) и коммуникации.
нальное целое, обладающее определенной стабильностью, видовым разнообразием, трофической структурой и внутренним круговоротом веществ [3].
Проблема связей
Рассматривая некоторую урбанизированную территорию, ограничимся системой ее связей, которая соответствует потребностям и возможностям общества и государства в области строительного производства и строительства на данной территории. Варианты изображения этих связей, в том числе коммуникаций между объектами строительства, а также материальных, финансовых и информационных потоков, представлены на рис. 1 и рис. 2. Отличие второго рисунка от первого заключается в том, что на рис. 2 связи разделены по принципу «сверху» и «снизу» от «нулевого узла» (могут быть и другие варианты, например, « слева» и « справа»). Квалиметрия (замена прилагательных числами) позволяет оценить числами качество и текущее состояние каждой из частей системы, расположенных по обе стороны от нулевого узла, аналогично - для обеих частей вместе. В результате реализуется возможность найти слабые места этой системы с учетом качества и текущего состояния связей и объектов (архитектурно-строительных и градостроительных) на разных стадиях их создания, т.е. решить в той или иной степени проблему связей урбанизированной территории. При этом открывается возможность использовать квалиметрию в целом в качестве саморегулируемой обратной связи.
Вполне очевидно, что один объект может быть лучше другого. Однако если объект предназначен не только для вас лично, а для некоторого круга лиц, то перед вами неизбежно возникнет проблема научно обоснованного выбора наилучшего объекта. (Аналогично, для связей.) Для ее решения в настоящее время необходимо использовать методы квалиметрии.
1,2,
Рис. 2. Система структурных связей урбанизированной территории с потребностями и возможностями общества и государства в области строительного производства и строительства на данной территории:
А - производственный процесс; В - государственные унитарные предприятия и хозяйственные общества; С - трудовые ресурсы; Б - урбанизированная территория и другие территории;
уровень 1+: 1 - производство строительных материалов;
2 - производство строительных конструкций и оборудования;
3 - строительные машины; 4 - транспортные средства и коммуникации;
уровень 11+: 1, 2, ... - объекты строительства; уровень I-: 1 - рыночная система инвестиций и заказов на строительную продукцию, услуги, земельные участки и акватории; 2 - иерархическая система учебных заведений; 3 - проектные, научно-исследовательские и испытательные организации; 4 - организации и предприятия нестроительной промышленности, участвующие в обеспечении строительного производства;
уровень II-: 1, 2, ... - потребности общества и государства в строительстве на данной территории.
Суть квалиметрической экспертизы любого строительного объекта (архитектурно-строительного или градостроительного) состоит в разработке для него иерархической (многоступенчатой) системы числовых показателей в зависимости от его назначения, условий применения и различных эталонов (для показателей). Систему называют оценочной, или оценочной моделью. Оценки - значения числовых показателей, входящих в созданную оценочную модель, требуется рассчитывать, причем использование эталонов делает эти оценки относительными и, следовательно, более общими. Для проверки и перепроверки одной и той же оценки используются различные оценочные модели (морфологические, функциональные, объединенные, комбинированные и смешанные).
Физические, химические, экономические и другие показатели, характеризующие свойства объекта в других науках, должны быть встроены в его оценочную модель, и, наоборот, она должна быть встроена в аналогичные иерархические модели, принятые в них. При этом в оценочной системе объекта появляется множество различных экспертных и неэкспертных показателей. Необходимо особо отметить, что квалиметриче-ские модели объектов включают показатели опасных воздействий.
Некоторые из оценок могут быть предварительно выражены, например, в привычной для экспертов пятибалльной шкале 1-2-3-4-5 (с промежуточными значениями). Для сопоставления различных частей и свойств объекта по их весомости (их влиянию на его качество или текущее состояние) в оценочную модель вводится еще один вид показателей - весовые коэффициенты. Их значения должны быть представлены в долях единицы. В процессе квалиметрического расчета все оценки переводятся в числа из непрерывного диапазона от 0 до 1. Результат расчета снова может быть представлен в упомянутой пятибалльной шкале.
Изображение оценочной системы связей-потоков представлено на рис. 3. Примеры расчета их качества и текущего состояния даны в работе [8].
Интегральные и обобщенные оценки. Сложную (комплексную) оценку объекта - оценку некоторого комплекса его свойств, выраженную одним-единственным относительным числом, например, оценку технического состояния отдельно от оценки художественных свойств, называют интегральной. Таких оценок для одного и того же объекта может быть несколько. Одной из интегральных оценок текущего состояния работы является процент ее выполнения. Процент от одного известного числа определяется очень просто. Однако если учитывать абсолютные и относительные проценты изменения числа в некотором интервале, а также необходимость оценки результативности комплекса работ, когда каждая работа выполнена в разной степени, то оказывается, что с правилами расчета процентов не все обстоит так просто. Кроме того, возможны работы отрицательной результативности [2]. Их оценка в процентах условна, а причины отсутствия положительного результата должны быть расследованы с участием компетентных государственных органов.
Наиболее сложные интегральные оценки объекта называют обобщенными, поскольку они являются обобщением всех его менее сложных интегральных оценок, а также потому, что они должны быть выработаны не одним специалистом, а группой специалистов-экспертов. Использование обобщенных оценок значительно упрощает последующие словесные выводы и заключения об исходном качестве и текущем состоянии отдельных и групповых объектов.
Рис. 3. Фрагмент структурной расчетной модели оценки связей (потоков):
ПЕРВЫЙ УРОВЕНЬ (ЛИНИЯ) ДЕТАЛИЗАЦИИ (п = 3). Оценки:
1 - материальных потоков; 2 - финансовых потоков; 3 - информационных потоков.
ВТОРОЙ УРОВЕНЬ (п = 4). Оценки объектов, ресурсов, потоков, процессов.
ТРЕТИЙ И БОЛЕЕ ВЫСОКИЕ УРОВНИ: подпроцессы, субпроцессы и т.д.
Задачи квалиметрической экспертизы. Они делятся на три класса: типовые, обратные и нетиповые. Из них наиболее востребованы типовые, связанные с выбором наилучших объектов или вариантов решений из некоторого количества объектов-аналогов и вариантов-аналогов. (Для квалиметрической не-дифференцируемой оптимизации применяются и подварианты-аналоги.)
К нетиповым задачам относятся расчеты изменений текущего состояния объектов в случаях реализованного риска, а также все научно-исследовательские задачи квалиметрической экспертизы.
Разновидности типовых задач.
Первая задача: оценить объект в конкретный момент времени одним-единственным относительным числом (обобщенной оценкой), с последующей разверткой таких чисел во времени в процессе мониторинга объекта. Ее решение может быть представлено графически в виде различных диаграмм текущего состояния объекта. Полученный результат может быть основанием для продолжения эксплуатации (ремонта, реконструкции, реставрации, консервации) или для ликвидации (замены) объекта.
Вторая задача: оценить текущее состояние объектов до начала, а также перед окончанием работ (и, может быть, значительно позже) по их ремонтам, реконструкциям, реставрациям или консервациям. При этом для одного и того же объекта или для одного и того же вида работ требуется получить, как минимум, две обобщенные оценки. Их разность можно назвать результативностью работ на данном объекте.
Третья задача: оценить эффективность работ и затраченных на них инвестиций. Для этого необходимо оценить фактическую продолжительность работ каждого вида (относительно реально оправданного срока), учесть их трудоемкость и затраты, а также другие обстоятельства, например своевременность начала работ. (В общем случае третья задача является типовой только для обычных зданий и сооружений.)
Четвертая задача: оценить качество и текущее состояние процессов управления работами.
Перечень типовых задач может быть продолжен, если учитывать комбинированные и смешанные задачи.
Методика и примеры решения квалиметрических задач представлены в книгах [4, 5].
Организационные проблемы. Перечисленные задачи связаны с необходимостью решения ряда «внутренних» проблем экспертизы. К последним можно отнести организационные проблемы. Первая из них - определение зачетного количества экспертов [4].
Кроме того, как известно, экспертиза архитектурных объектов является комплексной [1, 4]. В ней участвуют эксперты нескольких специальностей. Квалиметри-ческая часть каждой комплексной экспертизы должна быть завершающей стадией работы каждой экспертной группы.
Качество экспертных групп. Под качеством экспертной группы подразумевается среднее значение вероятностей принятия ее участниками правильных решений. Разработаны квалиметрические эталоны правильных решений. Каждый эксперт рассматривается в виде своеобразного одушевленного измерительного средства. Поэтому исследование точности экспертных оценок может быть сведено к решению соответствующих задач теории физических измерений.
При определении качества нескольких групп каждая
из них уподобляется одному эксперту, а затем вычисляется среднее взвешенное значение вероятностей принятия правильных решений всеми группами [4].
Оперативные возможности квалиметрической экспертизы. Они в настоящее время обеспечены существующими автоматизированными и агрегатированны-ми (вычислительными и измерительными) управляющими системами и новыми программными продуктами.
Особенности квалиметрических процедур. Квалиметрические процедуры имеют несколько общих особенностей. Отметим две основные.
Первая состоит в том, что для выбора объекта или варианта решения необходимо предварительно сформировать группу однородных объектов-аналогов, или группу однородных вариантов-аналогов, или группу подвариантов-аналогов и составить для каждой группы свою оценочную модель, т.е. систему показателей. Каждый показатель должен получить свою оценку. Из этих групп после соответствующего расчета может быть выбран объект, вариант или подвариант, получивший наилучшую оценку. Непосредственно сравнивать объекты, варианты или подварианты, принадлежащие разным группам, нельзя.
Вторая особенность состоит в том, что методы, принятые для группировки и оценивания объектов, универсальны в квалиметрическом смысле, т.е. применимы для выбора и объектов, и экспертов.
Методика расчета оценок
Для обозначения оценок применяются русские буквы к или К, латинские буквы q или Q - от латин. qUilis (квалис), от англ. Quality (кволити), от нем. Qualitat (квалитет) -какой, какого качества.
Эксперты, заполняя оценками таблицы в протоколах квалиметрической экспертизы, предварительно указывают значения некоторых частных оценок в пятибалльной шкале. Руководитель экспертизы организует статистическую обработку таблиц с переводом всех оценок в числа из диапазона от 0 до 1.
Интегральные оценки качества и текущего состояния объекта рассчитывают, как правило, по формулам взвешенных геометрических и арифметических средних величин:
где д. — г-й частный (локальный) показатель, расположенный на некотором уровне оценочной модели объекта, г = 1, 2,..., М; а. - весовой коэффициент г-го частного показателя.
Методика вычисления всех величин, входящих в формулы (1) и (2), и пояснения по условиям применения этих формул даны в работе [4].
Зависимости между оценками по пятибалльной шкале и оценками в долях единицы. Эти зависимости имеют следующий вид (см. схему рис. 4):
где q - оценка из диапазона от 0 до 1; q* - оценка по пятибалльной шкале.
Рис. 4. Иллюстрация к выводу формулы перехода от оценок из диапазона [0.1] к оценкам по пятибалльной шкале: а - фигуры, изображающие упомянутые шкалы; б - разложение пятибалльной шкалы на элементарные фигуры единичной высоты.
Формула (4) выводится на основе простых рассуждений. Из схемы на рис. 4 ясно, что величина д* образована суммированием одного отрезка единичной длины (часть б, высота прямоугольника) и четырех отрезков, длина каждого равна д. Итак, д* = 1 + 4д. Отсюда д = (д* - 1)/4.
Объединение интегральных оценок. В расчет, как было отмечено выше, вводится понятие обобщенной оценки объекта. В частности, для оценки текущих состояний фасада любого здания как архитектурно-строительного объекта может быть использовано объединение интегральных оценок его технического состояния и сохранности его художественных свойств:
Обобщенный показатель
Первый весовой коэффициент
Среднее значение показателя художественных свойств
Второй весовой коэффициент
Среднее значение показателя технического состояния
(5)
пертных опросов. В этом проявляется модифицируемость квалиметрического расчета. Она проявляется также в том, что в общем случае нельзя оценивать фасад отдельно от здания в целом [4, с. 173].
Аналогичный подход используется для оценки интерьеров зданий. Кроме того, в общем случае число слагаемых в формуле (5) может быть увеличено. Для расчета обобщен -ных оценок можно использовать и формулы (1), (2), если вместо частных оценок подставлять в них интегральные.
Формулы вида (5) отличаются универсальностью в квалиметрическом смысле. Например, они могут быть использованы для мониторинга некоторого производства. При этом первое слагаемое может характеризовать качество или текущее состояние производственных процессов, второе слагаемое - качество или текущее состояние инфраструктуры предприятия.
Еще одним примером могут быть автодороги. Первое слагаемое может характеризовать свойства проезжей части, второе слагаемое - свойства зоны отвода. Слагаемых может быть несколько. В частности, отдельные слагаемые могут учитывать текущее состояние пересечений дороги с автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками, а также характеризовать условия доступа на дорогу с примыканий в одном уровне.
Показатели результативности и эффективности работ. Показатели технической результативности и экономической эффективности работ и инвестиций как квалиметрические оценки тоже должны быть выражены относительными числами из диапазона от 0 до 1, с переходом к оценкам по пятибалльной шкале.
Допустим, что обобщенный показатель текущего состояния фасада перед началом (before) реставрации gt = 0,364 (g*b = 1 + 4 х 0,364 « 2,5). После (after) реставрации ga = 0,819 (g*a = 1 + 4 х 0,819 ~ 4,3).
Обобщенный показатель результативности работ gr (индекс r от англ. results of examination - результаты экспертизы) равен разности
q = чп - q.
(7)
Обозначим значения первого и второго весовых коэффициентов соответственно х-м и у-м; их сумма должна быть равна единице:
В данном примере gr = 0,819 - 0,364 = 0,455.
Для вычисления обобщенного показателя экономической эффективности работ Qe (индекс e от англ. effectiveness - эффективность, действенность) требуется умножить полученное число gr еще, как минимум, на три дополнительные оценки: по срокам gt (индекс t от англ. term - срок); по трудоемкости gt (индекс l от англ. labor-intensiveness - трудоемкость) и по затратам g(индекс c от англ. costs - затраты). С учетом соответствующих весовых коэффициентов t, l, c, при условии t + l + c = 1:
Q = q* q14cc q = К qr; (8)
x+y=1.
(6)
К = qt * qt 1 qc c
(9)
В пределах этой суммы они могут быть разными, в зависимости от вида объекта. Например, для фасада здания памятника архитектуры упомянутые весовые коэффициенты могут быть приняты равными 0,80 и 0,20 (0,80 - весомость совокупности художественных свойств; 0,20 - весомость показателей текущего технического состояния). Для фасадов других объектов весовые коэффициенты определяются по результатам экс-
где к,е - коэффициент экономической эффективности работ.
В данном примере дг = 0,455. Допустим, что t = 0,500, I = 0,333, с = 0,167, д{ = 0,667, д1 = 0,835, дс = 0,943.
При этом ке = д{t д11 дс с = 0,6670-500 х 0,8350333 х 0,9430-167 = 0,762.
В дальнейшем можно принять, что оценки технической результативности и экономической эффективно-
сти работ равны оценкам технической результативности и экономической эффективности инвестиций, направленных на эти работы.
Оценка экономической эффективности инвестиций не может быть больше оценки технической результативности работ (при положительном значении последней). В данном примере Qe = 0,762 х 0,455 = 0,347 < 0,455.
Формулы (7) - (9) могут быть использованы для оценки технической результативности и экономической эффективности инвестиций, направленных на строительство новых объектов (при дь = 0).
Отрицательные значения обобщенных показателей дг и Qe свидетельствуют либо о недопустимых технических и технологических ошибках подрядчиков, либо о финансовых нарушениях в работе системы заказчиков-подрядчиков-поставщиков, а также экспертов, оценивающих работы, что должно привлечь внимание общественности и компетентных государственных органов [2].
Нормативные данные по эталонам результативности и экономической эффективности реставрационных работ в настоящее время отсутствуют. Поэтому значения д(, д1, дс эксперты определяют по собственному усмотрению. При появлении эталонов в дальнейшем для ц. С , <7,, д}:
где Р{ и Р0 . - фактические абсолютные значения г-го расчетного фактора исследуемого объекта и эталона соответственно.
При отсутствии нормативного эталона
ц, = Р01 / р1 при Р01 <Р1 . (11*)
Здесь по-прежнему Р. - фактическое абсолютное значение г-го расчетного фактора исследуемого объекта; Р0. - реально оправданное, по мнению эксперта, значение, которое всегда «лучше», т.е. в данном представлении меньше, чем Р. (это условие можно обеспечить соответствующим приведением величин Р0 ,). Звездочка здесь означает повторение формулы с таким же номером.
В частности, если фактическая продолжительность реставрации оказалась равной трем годам, а реально оправданная, по мнению эксперта и по плану, должна была составить два года, то значение д( = 2 / 3 = 0,667.
Примеры оценочных моделей отдельных и групповых объектов
В состав одной и той же оценочной модели входят локальные и глобальные оценки. Последние используются прежде всего для того, чтобы доказать возможность определения интегральной оценки по совокупностям всех локальных оценок любого (но одного и того же) уровня детализации (за исключением нулевого уровня) на дереве свойств (показателей) или на дереве частей объекта. Представление о том, чем отличаются глобальные оценки (А, В, С,...; А, В, С,.) от локальных (дг), дают выражения
ГЫ
Пд?=АВС... , (12)
7=1
н*
2а м = А + В + С+ ... (13)
7=1
V
При использовании только глобальных оценок необходимо учитывать одновременно все свойства (показатели) или все части объекта, отнесенные к одному и тому же уровню детализации. Локальные оценки можно учитывать более обособленно - по отдельности для каждой группы свойств или для группы частей, расположенных на одном и том же уровне детализации. При использовании локальных оценок открывается возможность учитывать мнения экспертов различных специальностей. Причем чем квалифицированнее эксперт, тем более сложными локальными оценками он может оперировать. С этой точки зрения достаточно найти одного, самого квалифицированного, эксперта. Однако оценки качества и текущего состояния объекта
in
Рис. 5. Функциональная оценочная модель строительного комплекса - базы нефтепродуктов:
уровень I детализации свойств (показателей): А — ТЭП; В -надежность; С — живучесть (QA , уА , QB , уВ, Qc, уС — показатели и весовые коэффициенты показателей);
уровень II (в круглых скобках указаны показатели уровня III):
1 — натуральные ТЭП (общая площадь территории нефтебазы, по всем зонам; общая площадь застройки; расход металлических конструкций, включая трубопроводные системы, в соответствии с типом и вместимостью резервуаров и хранилищ; расход железобетонных конструкций; расход каменных конструкций; объем земляных работ; трудоемкость СМР; продолжительность строительства; стоимость строительства, включая стоимость внешних коммуникаций, в том числе дорог; эксплуатационные расходы — воды, тепла, электроэнергии, а также расходы на заработную плату, амортизацию основных средств и др.); локальные оценки Q1 , yt;
2 — относительные ТЭП (средняя плотность застройки; удельные капиталовложения на 1 куб. м хранимого; удельный расход металлических конструкций; удельный расход железобетонных конструкций; удельный расход каменных конструкций; удельный объем земляных работ; экономичность доставки нефтепродуктов на базу; рациональность размещения базы для потребителей); локальные оценки Q2 , у2;
3 — технологическая надежность (степень контролируемости технологических процессов; степень механизации; степень автоматизации; эффективность текущих ремонтов); локальные оценки Q3 , у3;
4 — конструктивная надежность (стойкость трубопроводных систем, оборудования и ограждающих конструкций резервуаров и хранилищ; степень блокировки; ремонтопригодность); локальные оценки Q4 , у4;
5 — противопожарная надежность (рассредоточенность резервуаров и хранилищ; огнестойкость ограждающих конструкций; обеспеченность базы противопожарными водоемами); локальные оценки Q5 , у5 ;
6 — технологическая живучесть (зональная рассредоточенность; взаимозаменяемость резервуаров и хранилищ в своих группах; обеспеченность запасными резервуарами и хранилищами; эффективность капитальных ремонтов; эффективность восстановления технологических функций базы в аварийных ситуациях); локальные оценки Q6, у6;
7 — конструктивная живучесть (степень секционирования резервуаров, хранилищ и трубопроводных систем, степень дублирования инженерных систем и внутренних коммуникаций базы; степень дублирования внешних коммуникаций, включая дороги); локальные оценки Q7 , у.
должны быть основаны на коллективном мнении экспертов. Чем эксперты квалифицированнее, тем меньшее количество экспертов требуется для проведения квалиметрической экспертизы [9, с. 30, 31, 54].
На множествах локальных оценок основываются квалиметражи вариантов объекта по отдельным функциям или по структурным элементам (частям). Можно оценить качество или текущее состояние строительного комплекса, считая обобщенные оценки отдельных зданий и сооружений локальными (рис. 5). Аналогично, можно оценить строительные конструкции отдельно от технических и технологических систем, а затем перейти к квалиметрическому расчету объекта в целом (рис. 6).
Примеры древовидных моделей. Своеобразие моделей, показанных в виде примеров на рис. 5 и рис. 6, состоит в том, что модель комплекса зданий и сооружений может быть менее разветвленной, чем принятая для отдельного здания или сооружения. Внешнее различие, например, между рис. 5 и рис. 6 нельзя считать коренным, поскольку и тот и другой относятся к оценочным моделям объектов. Отличия заключаются только в том, что вместо коридоров, лестниц, помещений, строительных конструкций, технических и технологических систем отдельного здания или сооружения, подразумеваемых на рис. 6, для строительного комплекса необходимо иметь в виду свойства дорог, зон, резервуаров, трубо -проводных систем и других составных частей объекта. В связи с этим фактом возникает проблема оптимизации оценочных моделей. Подходы к ее решению основаны на общих методах оптимизации.
Можно отметить еще одно отличие оценочных моделей: в них могут быть включены дублирующие (перекрещивающиеся) межуровневые связи (рис. 3). На рис. 5 и рис. 6 они не представлены. Методика учета дублирования и взвешивания таких связей изложена в работе [4].
Древовидные модели могут быть дополнены или заменены табличными моделями.
Примеры табличных моделей. Пример расчета оценки качества и текущего состояния сейсмостойкой застройки урбанизированной территории по данным квалиметрической экспертизы приведен в работе [4]. Были использованы морфологическая и функциональная оценочные модели (табл. 1, 2). Составлены таблицы весовых коэффициентов. Даны рекомендации по учету последних при составлении планов эксплуатации входящих в застройку сооружений и коммуникаций, при организации фондов необходимых запасных конструкций и материалов.
Исходные данные для квалиметрического расчета были получены на основе статистической обработки мнений экспертов о состоянии застройки г. Спитака перед землетрясением 1988 г. Часть специалистов, включенных в экспертную группу, высказала свое мнение по личным наблюдениям последствий этого землетрясения. Остальные эксперты анализировали данные опубликованных материалов.
В экспертизе приняли участие 14 экспертов - специалистов в области сейсмостойкого строительства: научные сотрудники и преподаватели вузов, имеющие производственный опыт; проектировщики (руководители групп и заведующие отделами); инженеры-исследователи. В числе экспертов - два доктора технических наук и четыре кандидата технических наук.
Обобщенная оценка качества и текущего состояния
Рис. 6. Функциональная оценочная модель отдельного обитаемого строительного объекта:
уровень I детализации свойств (показателей): А - архитектурная выразительность; В - конструктивность; С - работоспособность; Б - технологичность; Е - экологичность; F - экономичность;
уровень II: С' - работоспособность строительных конструкций; С" - работоспособность технических систем; С'" - работоспособность технологических систем;
уровни Ш—Ш - составляющие работоспособности строительных конструкций: 1 - долговечность; 2 - живучесть; 3 - надежность; 4 - стойкость; 5 - прочность; 6 - жесткость; 7 - устойчивость; 8 - взаимная пропорциональность размеров поперечных сечений, пролетов и высот конструктивных элементов и объекта в целом; 9 - соответствие упомянутых размеров, а также параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) конструктивных элементов параметрам воздействий; 10 - обитаемость; 11 - обеспеченность обычных (нормальных) расчетных условий эксплуатации; 12 - резервированность функциональных свойств объекта; 13 - капитальность; 14 - соотносительная опасность воздействий в необычных (экстремальных) условиях эксплуатации для различных конструктивных элементов и для объекта в целом; 15 - эффективность текущих ремонтов; 16 - эффективность восстановления функциональных свойств объекта в аварийных и катастрофических ситуациях; 17 - эффективность капитальных ремонтов; 18 - конверсионность (диапазон возможностей использовать объект по новому назначению).
застройки оказалась равной д = 0,363 (д* - 2,5).
Графические формы представления расчетных результатов квалиметрического мониторинга
Текущее состояние каждого объекта принято оценивать с двух точек зрения - позитивной и негативной. С позитивной оценивают совокупность всех свойств, а с негативной отмечают недостатки и повреждения (по-врежденность). Последние должны быть рассмотрены в первую очередь и выделены из совокупности всех остальных свойств.
В виде меры поврежденности Д (меры реализованного риска) целесообразно использовать дополнение обобщенного показателя Q до единицы (максимальной квалиметрической оценки из диапазона от 0 до 1):
А = 1 - Q.
(14)
Например, если получена оценка Q = 0,67, т.е. эта оценка оказалась меньше единицы, то очевидно, что объект имеет недостатки, причем оценка недостатков Д = 1 - 0,67 = 0,33.
фрагмент морфологической оценочной модели сейсмостойкой застройки урбанизированной территории [4]
Таблица 1
Уровень детализации структурных элементов
1 2 3 4
1 - жилые здания
2 - промышленные сооружения 2 - сооружения, обслуживающие территорию
3 - индустриальные
и к е си 3 - прочие 4 - зрелищные и культовые
& и 5 - медицинские
р О О N си н 2 6 - детские
с 7 - учебные
8 - культурно-исторические
3/4 - дорожная сеть 9 - дорожное полотно
и а ^ 10 - искусственные сооружения
4/5 - трубопроводы 11 - линейные объекты
а и а 12 - точечные объекты (опоры, коллекторы)
н м 5/6 - электросеть 13 - линейные объекты
О к 14 - точечные объекты
6/7 - линии связи 15 - линейные объекты
16 - точечные объекты
Диаграмма линейной зависимости Д = A(Q) для объекта представлена на рис. 7. Конкретные значения оценок Д текущего состояния объекта могут быть разделены на группы. Например (рис. 7): I - аварийное состояние; II - неудовлетворительное; III - удовлетворительное; IV - хорошее. Количество групп может быть увеличено.
На основе диаграмм зависимостей Д = Д(^), Д = Д(Ь), Q = Q(t), где t - параметр времени, по результатам обобщения оценок текущих состояний нескольких разнородных объектов, построенных на данной территории, могут быть сделаны выводы о текущем состоянии застройки как еще одного строительного объекта более сложного вида. При этом должны быть учтены различные весовые коэффициенты отдельных объектов как инженерных сооружений, а также соответствующие характеристики территории.
Графические примеры возможных изменений текущего состояния строительных объектов и застройки территории во времени показаны на рис. 8, 9, 10. На этих рисунках время отложено на горизонтальных осях; на вертикальных отложены обобщенные характеристики текущих состояний. На рис. 8 и рис. 9 по горизонтали отложено относительное время:
t = t / Т.
(15)
Относительное время, равное единице, соответствует нормативному сроку (Т) службы объекта. На рис. 10 по горизонтали отложено время, измеряемое в годах. Ординаты на рис. 8 и рис. 9 отражают историю отдельного объекта. Некоторые скачки, например первый скачок Д1 вверх на рис. 86, соответствуют случайным воздействиям в усло -
Группа повреждённости Диапазон значений Д Диапазон значений Q
I 1 - 0,80 0 - 0,20
II 0,80 - 0,55 0,20 - 0,45
III 0,55 - 0,25 0,45 - 0,75
IV 0,25 - 0 0,75 - 1
Рис. 7. Общий вид диаграммы текущего состояния и поврежден-ности отдельного строительного объекта (диаграммы текущих состояний застройки территории имеют такой же общий вид):
Штриховыми линиями представлены кривые распределения состояний объектов застройки в различные моменты времени (при этом точки ■■■ соответствуют текущим состояниям отдельных объектов).
фрагмент функциональной оценочной модели сейсмостойкой застройки Таблица 2 урбанизированной территории [4]
Уровень детализации свойств (показателей)
1 2 3 4
« Я 1 - тип несущих конструкций
Я щ а 1 - качество конструктивных решений 2 - основной материал конструкций
щ л ^ л Я 3 - технология возведения
4 - этажность
л 5 - протяженность сооружений
и и за си н а- 2 - качество объемно-планировочных решений 6 - конфигурация сооружений
о л т 7 - секционированность сооружений
с гё з о я 8 - качество внутренней планировки
ь В щ я щ 9 - наличие тяжелых архитектурных элементов
о к н 10 - ориентация продольных осей сооружений
е ^ и ^ а О т 3 - качество 11 - характер вертикальной планировки территории
В щ архитектурно-композиционных решений 12 - плотность застройки
з а а 13 - плотность подземных коммуникаций
к и щ ч а 14 - близость опасных производств и коммуникаций к жилым зонам
15 - качество инженерно-геологических изысканий
с за Щ 16 - качество проектирования
с а н 17 - качество строительства
н ^ - 18 - качество стройматериалов
2/4 - качество техническо-эксплуатационных решений и текущее состояние застройки 19 - техническое состояние объектов
20 - физический износ
21 - особенности эксплуатации
22 - самовольные изменения проектов
23 - наличие вибрационных нагрузок
24 - уровень инженерной защиты
25 - объем выделенной энергии
26 - глубина гипоцентра
3/5 - сейсмическая безопасность (удаленность от эпицентра) 27 - удаленность от эпицентра
и н с 28 - динамические параметры очага
о а т 29 - микросейсмичность территории
с щ м 30 - плотность разломов
л н с 31 - удаленность от ближайшего разлома
О я 32 - протяженность разломов
ас я о з щ б ^ 4/6 - тектоническая безопасность 33 - количество пересечений
34 - активность разломов
35 - неоднородность подстилающего слоя
к и щ ч я 36 - тип грунта оснований
37 - степень трещиноватости пород
с « е 38 - уровень грунтовых вод
с 5/7 - гидрогеологическая безопасность 39 - влажность грунтов
2 40 - агрессивность грунтовых вод
6/8 - геоморфологическая безопасность 41 - крутизна склонов
42 - рельеф местности
7/9 - геодинамическая безопасность 43 - наличие опасных природных процессов (лавины и т.д.)
а)
О 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Рис. 8. Возможные изменения текущего состояния отдельного строительного объекта. Варианты построения диаграмм: а - с плановыми ремонтами, при А = 1 в процессе работ; б - с аварийно-восстановительными работами, при А < 1.
Рис. 9. Возможные изменения текущих состояний отдельного строительного объекта. Варианты построения диаграмм: а - с плановыми ремонтами, при Q = 0 в процессе работ; б - с аварийно-восстановительными работами, при Q < 0.
виях повышенного риска. Измерение высоты скачка Д1 на диаграмме, построенной по данным квалиметриче-ской экспертизы объекта, дает информацию о величине реализованного риска в долях единицы. Скачок вниз Д2 на этом же рисунке соответствует результативности неотложных аварийно -восстановительных работ.
Оценка наукоемкости строительства на территориях
Для жилых и культурно-бытовых зданий, производственных и специальных сооружений габариты, конструкции, строительные материалы, долговечность и стоимость могут быть, как известно, определены в зависимости от принятого класса капитальности объектов: I - особо капитальные здания и сооружения; II, III - повышенной и обычной капитальности; IV, V - облегченные и особо облегченные.
Класс капитальности выбирается по обеспеченности условий надежной работы фундаментов, ограждающих и междуэтажных конструкций:
Класс капитальности I II III IV V
Обеспеченность 0,9999 0,999 0,995 0,99 0,9
При этом вводятся понятия вероятности Р превышения уровня расчетных воздействий и повторяемости этих воздействий.
Обеспеченность принимается равной 1 - Р. Для сейсмических воздействий и наводнений повторяемость определяется числом лет, за которые данный уровень оказывается превышенным - «один раз в N лет».
Обеспеченность условий надежной работы здания или сооружения может быть определена на основе исторического опыта. Например, самый первый капитальный маяк в мире высотой 122 м, в виде пирамидальной башни из белого мрамора, построенный Состра-том Книдским в Египте (на острове Фарос у побережья Александрии), был разрушен землетрясением в 1375 г. н.э., через 1650 лет после возведения.
Для этого сооружения Р = 1 / 1650 = 0,0006; 1 - Р = 0,999. Следовательно, Фаросский маяк - одно из «семи чудес старого света» - относился, по нашим понятиям, ко второму классу капитальности.
На рис. 11 представлен вариант морфологической оценочной модели застройки территории [4, раздел 3]. В результате соединения этой классификации и классификации научной продукции [4, с. 259] (как показа-
Рис. 11. Вариант морфологической оценочной модели застройки.
Рис. 12. Фрагмент объединенной классификации научной и строительной продукции, используемый в виде фрагмента оценочной модели наукоемкости строительства на территории застройки [4, с. 354].
Рис. 10. Варианты представления возможных изменений текущего состояния застройки территорий: А, Б, В - разные территории.
Рис. 13. Функциональная зависимость между продолжительностью и стоимостью технической экспертизы.
но на рис. 12), может быть получена оценочная модель наукоемкости строительства на урбанизируемой территории. Отметим, что значение оценки в данном случае по-прежнему должно быть получено в диапазоне от 0 до 1, т.е. является относительным.
Рекомендации по проведению квалиметрической экспертизы в составе комплексной экспертизы строительного объекта
Из отечественной директивной и методической литературы 1920-1980-х гг., имеющей прямое отношение к нормированию труда экспертов, можно использовать указания и рекомендации принципиального характера. Упоминаемые в литературе исследования показали, что между продолжительностью и стоимостью технической экспертизы существует функциональная зависимость гиперболического типа (рис. 13).
Сроки экспертизы можно существенно сократить путем увеличения ее стоимости. Для сокращения сроков необходимо: решать задачи не последовательно, а параллельно; привлекать более квалифицированных экспертов; иногда повышать интенсивность труда экспер-
тов выше нормального уровня. Причем необходимо учитывать «закон убывающей эффективности», когда дополнительное количество экспертов приводит к удлинению сроков экспертизы.
Разнообразие объектов технической экспертизы, коллективный и творческий характер разработки экспертных заключений дают основание использовать аналогичный по характеру - экспертный - метод для оценки трудоемкости заданий, выполняемых группами специалистов-экспертов.
Для сокращения трудозатрат на проведение квали-метрической экспертизы рекомендуется включать ее в состав комплексной экспертизы строительных объектов. При этом общая трудоемкость заданий может увеличиться в среднем, например для существующих объектов, на 12-16% [4].
Цель нормирования заданий - установить расчетную трудоемкость задания для отдельного эксперта. Для этого должны быть известны (из опыта) эталонные затраты труда для группы экспертов, участвующей в проведении комплексной инвестиционной, технической (геотехнической, материаловедческой), биологической и квалиметрической экспертизы конкретного строитель-
Рис. 14. Расчетная модель оценки и выбора поставщиков:
• - данные о поставщике № 1; О - данные о поставщике № 2.
ного объекта. Трудоемкость групповой экспертизы зависит от капитальности этого объекта, его текущего состояния, которое - в свою очередь - зависит от его морфологических и функциональных показателей и уровней их детализации, а также от качества проектной документации, разработанной для его строительства, реконструкции или реставрации. (Объем документации, подлежащей проверке, определяется классом капитальности объекта и не требует особого учета.)
В состав проверяемой документации должна быть включена расчетная часть, геотехнические и материало-ведческие данные, а также сметно-финансовые расчеты.
Для оценки качества и текущего состояния объектов должны быть использованы методы и модели квали-метрии, в частности, оценочные модели. Трудоемкость квалиметрической экспертизы существенно зависит от новизны этих моделей.
Перечисленные обстоятельства (класс капитальности объекта, текущее состояние объекта, качество проверяемой документации, численность экспертной группы, доля участия отдельного эксперта в экспертизе) являются основными факторами.
В работе [4] представлены эталонные трудоемкости комплексной экспертизы, установленные экспериментально с учетом основных факторов. Доли участия исполнителей устанавливаются организатором экспертизы.
Дополнительные - корректирующие - факторы, объективно влияющие на затраты труда экспертов, разделены в работе [4] на четыре части: новизна проверяемого прочностного расчета; новизна оценочных моделей; уровень квалификации эксперта; степень самостоятельности и реальной ответственности эксперта в составе рабочей группы экспертов. В таблицах для каждой части приведены значения поправочных коэффициентов к эталонной трудоемкости.
Эталонные трудоемкости и поправочные коэффициенты установлены экспертным методом. Указанные нормы трудозатрат в человеко-часах определены без учета специальных исследований объектов и моделированных испытаний, которые - при необходимости - должны проводиться по отдельным программам, договорам
и заданиям, поскольку к этим исследованиям и испытаниям привлекается соответствующее дополнительное оборудование и специалисты по его обслуживанию.
Периодичность отчетности по мониторингу
Для строительных объектов она должна быть не реже, чем предусмотрено, в частности, в Инструкциях, Рекомендациях, Правилах и Приказах МПС РФ (№ ЦП-628 от 28.12.1998 г.), Госгортехнадзора РФ (рД 11-126-96 от 20.12.1996 г.), Главнокомандующего ВМФ (№ 303 от 28.08.2000 г.) и в соответствующих документах других ведомств. При отсутствии нормативов она определяется начальником объекта.
Оценка и выбор поставщиков
Методы квалиметрического мониторинга целесообразно использовать для оценки и выбора поставщиков.
Известно, что в условиях рынка, в зависимости от спроса и ряда других факторов, одинаковая по качеству и назначению продукция имеет различную рыночную стоимость (цену) - коммерческую, контрактную, оптовую, удельную и т.д. В квалиметрии эту ситуацию обобщенно отражает отношение качества продукции с учетом ее рыночной стоимости (QZ) к качеству продукции без учета ее цены (Q), т.е. отношение QE / Q.
По-прежнему 0 < Qz < 1; 0 < Q < 1. При этом
<2^ = 2 ± Д2; / Q = ^ ± ЛQ) / Q = 1 ± ЫQ/Q = 1 ± в , (16)
где в - ценовой коэффициент поставщика,
в - ДQ/Q. (17)
Отсюда при оценке значения в, используя дополнительные нижние индексы (например, «1 г» и «2 г» для поставщиков № 1 и № 2 и одноименных поставок, обозначаемых номерами г = 1, 2, ...), получим:
Qzl , - Г1 ± в! ) Q ! г ; (I8) ^ г - Г1 ± в2 ) Q 2 г . (19)
Из формул (18), (19) как из уравнений могут быть определены значения в1. и в2 . Затем целесообразно построить графики зависимостей между качеством и ценой для различных поставщиков одноименных поставок.
На рис. 14 в2 < в1. Меньшее по абсолютной величине взвешенное среднее арифметическое значение цено-
вого коэффициента является основанием для выбора поставщика № 2.
Заключение
Изложенную методику целесообразно использовать для получения объективной оценки результативности и эффективности исполнения последних государственных решений по сглаживанию экологической, экономической и социальной поляризации урбанизированных территорий в России.
Литература
1. Архитектура. Строительство. Экология / Под ред. Э.И. Слепяна и В. Регена (W. Regen). - СПб.: Издат-во Вернера Регена, 2006. - 672 с.
2. Булах А.Г., Маругин В.М. Реставрация памятников архитектуры Санкт-Петербурга: оценка результативности работ по данным квалиметрии.. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2009. -52 с.
3. ДмитриевВ.В. Интегральные оценки состояния геосистем и урбосистем / В сб. матери -алов научн. конф. «Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей» 5-7 декабря 2005 г. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2005. - 439 с. - С. 13-16.
4. Квалиметрическая экспертиза строительных объектов / Под ред. В.М. Маруги-на и Г.Г. Азгальдова. Авторы: В.М. Маругин, Г.Г. Азгальдов, О.Е. Белов и др. - СПб.: Политехника, 2008. - 527 с.
5. Квалиметрическая экспертиза и мониторинг строительных объектов / Под ред. В.М. Маругина и Г.Г. Азгальдова. Авторы: В.М. Маругин, Г.Г. Азгальдов, О.Е. Белов и др. Науч. электрон. издание. Распростр. по заказам. gfm@polytechnics.spb.ru - СПб.: Политехника, 2009.
6. Маругин В.М. Изменение квалиметрии за прошедшее десятилетие (1998-2008). -СПб.: Политехника-сервис, 2009. - 30 с.
7. Маругин В.М., Марцынковский О.А. Реализованный риск и методика его измерений // Научные труды ВИТУ. Вып. 88. - СПб.: ВИТУ, 2003. - 200 с. - С. 160-175.
8. Менеджмент качества на современном предприятии / Под ред. А.В. Владимирцева / А.В. Владимирцев, А.Н. Бирюков, Ю.Ф. Ше-ханов и др. - СПб.: Ассоц. по сертификации «Русский Регистр», 2003. - 422 с.
9. Методика оценки уровня качества продукции с помощью комплексных показателей и индексов. ВНИИС, ДВНЦ АН СССР. - М.: Изд. стандартов, 1974. - 72 с.
10. Словарь иностранных слов / Под ред. И.В. Лехина и др. 8-е изд., стереотип. - М.: Русский язык, 1981.- 624 с.
11. Словарь русского языка в 4-х томах. Изд-е 3-е, стереотип. / Под ред. С.Г. Бархударова (и др.). - М.: Русский язык, 1961. Т. 4. -796 с.
12. Соглашение между Республикой Беларусь и Российской Федерацией о совместном использовании объектов военной инфраструктуры ... , 16 октября 1998 года, Москва.
13. Толково-энциклопедический словарь (около 147 тыс. толкуемых единиц) / Под ред. С.М. Снарской. - СПб.: Норинт, 2006. - 2144 с.
