CC BY
35щие опыт проектирования кинетической архитектуры. Автор статьи активно участвует в подобных мероприятиях и применяет полученные знания на практике, например, в работе над конкурсными проектами. В дальнейшем автор планирует связать свою деятельность с проектированием кинетических зданий, сочетающих в себе передовую архитектурную мысль, интеллектуальные инженерные решения, зрелищность, а также способных реагировать на постоянно меняющиеся потребности современного общества.
Кинетическая архитектура - это архитектура будущего.
Библиография:
1. Дьюдени, Г. Кентерберийские головоломки / Г. Дьюдени. - Москва: Мир. Редакция научно-популярной и научно-фантастической литературы, 1979 // Libfox.ru: [сайт]. - URL: https://www. libfox.ru/440847-7-genri-dyudeni-kenterberiyskie-golovolomki. html#book (дата обращения: 26.03.2021).
2. Жаров В.Е. Квадрант / В.Е. Жаров // Большая российская энциклопедия: [сайт]. - URL: https://bigenc.ru/physics/text/2055018 (дата обращения: 26.03.2021).
3. Dynamic architecture // Thedhaus.com: [website]. - URL: https:// www.thedhaus.com/portfolio/the-dynamic-dhaus/ (date of access: 26.03.2021).
4. Dynamic D-House - раздвижной дом, приспосабливаемый к любому климату // Architime.ru: [сайт]. - URL: https://www. architime.ru/ specarch/d_house_company/d_house.htm# 1 .jpg (дата обращения: 26.03.2021).
5. Quadrant House - здание с кинетической террасой, следующей за движением солнца // Architime.ru: [сайт]. - URL: https:// architime.ru/specarch/kwk_promes/quadrant_house.htm#1.jpg (дата обращения: 26.03.2021).
6. Quadrant House / Architectuul.com: [online catalogue]. - URL: http://architectuul.com/architecture/quadrant-house (date of access: 26.03.2021).
7. Quadrant House / KWK Promes // Archdaily.com: [blog]. - URL: https://www.archdaily.com/917957/quadrant-house-kwk-promes (date of access: 26.03.2021).
8. Rotating rooms give Sharifi-ha House by Next Office a shape-shifting facade // Dezeen.com: [online journal]. - URL: https:// www.dezeen.com/2014/08/22/rotating-rooms-sharifi-ha-house-next-office-tehran-iran/ (date of access: 26.03.2021).
9. Sharifi-ha House / Next Office-Alireza Taghaboni // Archdaily. com: [blog]. - URL: https://www.archdaily.com/522344/sharifi-ha-house-nextoffice (date of access: 26.03.2021).
А.О. Дмитриева DOI: 10.24412/cl-35672-2021-1-0047
A.O. Dmitrieva
Многоаспектная гибкость архитектуры современных производственных предприятий
Multi-aspect flexibility of the architecture of modern industrial facilities
Ключевые слова: промышленная архитектура, архитектура высокотехнологичных предприятий, гибкость объемно-планировочных решений, многоаспектная гибкость.
Keywords: industrial architecture, architecture of high-tech enterprises, space-planning flexibility, multi-aspect flexibility. Аннотация: В статье отмечается важность формирования гибкости архитектурных решений современных и будущих производственных объектов; раскрываются традиционное и новое понимание гибкости, приводятся соответствующие приемы их обеспечения и рассматриваются основные позиции многоаспектной гибкости. Перечисляются промышленные объекты, интегрирующие рассмотренные приемы и аспекты создания гибкости. Abstract: The importance of creating the flexibility of architectural solutions for modern and future production facilities is noted. Traditional and new understandings of flexibility are revealed, the corresponding techniques for providing them are given and the main positions of multi-aspect flexibility are considered. Industrial objects that integrate the considered techniques and aspects for creating flexibility are listed.
Ускорение научного прогресса, повсеместная техноло-гизация и цифровизация промышленности обуславливают увеличение скорости трансформации производственных процессов, в первую очередь, в передовых отраслях. На сегодняшний день производственное оборудование подлежит модернизации в среднем раз в 3-5 лет, а в высокотехнологичных индустриальных сферах - раз в 2-3 года [2, с. 23; 4, с. 171]. Сами производственные системы становятся более мобильными и изменяемыми. Например, компании Asea Brown Boveri, Bosch, Festo и др. разрабатывает линейки производственных модулей, где каждый модуль выполняет заданные функции, а из определенного набора таких модулей может быть собрано то или иное специализированное производство. Замена и перестановка моду-
лей изменяют направленность производства - обеспечивают его гибкость [6].
Помимо производственных систем, инженерная составляющая - важный элемент функционирования любого промышленного объекта - также переоснащается в среднем раз в 10-15 лет. Кроме того, для адаптации предприятия к внешним факторам (экономическим или социальным) вся его функциональная структура может потребовать реорганизации. Поэтому одним из ключевых аспектов формирования архитектуры высокотехнологичных предприятий является гибкость их объемно-планировочных и архитектурных решений.
Традиционно гибкость понимается как приспособление «к изменениям технологии в пределах одного или однотипного производственного процесса без наруше-
ния строительной основы»; а также как «многоцелевое использование [помещений] при размещении разнообразных производств и возможность беспрепятственного осуществления перепланировок и переоборудования без капитального переустройства самого здания» [1, с.100; 3, с.7-8].
Рис. 1. Фабрика «Стерлинг». RMA Architekten, Испания, 2001
Рис. 2. Штаб-квартира компании «Сименс» на Ближнем Востоке. Sheppard Robson, ОАЭ, 2014
Такая гибкость производственных пространств обеспечивается рядом традиционных приемов.
1. Производственные зоны с простыми, ортогональными очертаниями и формой планов, имеющей близкие по величине длину и ширину, обеспечивают наибольшую вариативность конфигурации технологического оборудования. Несмотря на высокую адаптивность современных производственных систем, сложные и криволинейные пространства, протяженные и узкие помещения не являются рациональными для размещения производства. Также установка технологического оборудования в одной плоскости, без перепадов высот облегчает последующее перемещение производственных агрегатов.
2. При быстрой смене технологий положительным аспектом является возможность формирования производственных линий во взаимно-перпендикулярных направлениях. Этому требованию новейшего производства в полной мере удовлетворяет ячейковый тип конструктивной каркасной системы. Квадратная в плане сетка колонн позволяет создавать внутри здания легко перестраивающиеся и гибкие пространства, «допускает расширение площади здания без нарушения его конструктивного единообразия» [8, с. 19].
Исходя из анализа конструктивных систем более 70 современных высокотехнологичных предприятий, определено, что наиболее часто применяются квадратные в плане сетки колонн с расстоянием между их осями 12-22 м. В двухэтажных и многоэтажных производственных зданиях этот габарит, как правило, меньше, чем в одноэтажных, и составляет 12-15 м. С точки зрения технологической целесообразности эффективными являются каркасы ячейкового типа размерами 15х15 м и 24х24 м. Последующее увеличение расстояний между осями колонн приводит к перерасходу строительных материалов и росту затрат, при этом гибкость внутреннего пространства повышается несущественно.
поиск оптимальной
конфигурации производственной зоны; размещение производственного оборудования в одной плоскости
использование ячейковой каркасной системы с оптимальными габаритами шага
и пролета; устройство сплошных фундаментов
отсутствие капитальных стен внутри цехов; проектирование временных перегородок
| места и способа трассировки инженерных сетей
применение унифицированных, взаимозаменяемых
компонентов и элементов заводской готовности
4 ♦ ♦
традиционные приемы формирования гибкости
ГИБКОСТЬ
<
новые приемы формирования гибкости
* * * *
размещение производства в нескольких уровнях по вертикали обеспечение максимального естественного освещения внутреннего пространства разработка стратегий деконструкции и трансформации здания полностью мобильное подъемно-транспортное оборудование
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГИБКОСТЬ
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГИБКОСТЬ
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ГИБКОСТЬ
СОЦИАЛЬНАЯ ГИБКОСТЬ
СРЕДОВАЯ ГИБКОСТЬ
аспекты гибкости
Рис. 3. Приемы реализации гибкости архитектуры
Так как на высокотехнологичном производстве оборудование перестает быть стационарным, при строительстве новых промышленных зданий целесообразным является устройство сплошных фундаментов и проектирование перекрытий с одинаково высокой несущей способностью на всей их площади [8, с. 11].
3. Гибкость увеличивается при формировании цельных пространств со свободной планировкой. В такой производственной зоне требуется значительно меньше площади для расстановки производственных агрегатов, чем при традиционной поцеховой планировке, где для каждой производственной операции выделяется обособленное пространство. При необходимости обособления в едином производственном объеме отдельных помещений (например, для создания особого темпе-ратурно-влажностного режима) рекомендовано проектирование сборно-разборных или мобильных перегородок.
4. На гибкость производственного пространства влияет рациональный выбор места и способа прокладки инженерных коммуникаций. Например, модульное размещение «питающих» инженерных сетей обеспечивает подключение необходимого оборудования в любом месте производственной зоны и тем самым повышает вариабельность его расстановки. Трассировка инженерных коммуникаций открытым способом облегчает их ремонт и замену [11, р. 395-396]. Для сохранения полезной площади внутри здания инженерное оборудование и соответствующие подсобные помещения размещаются вне границ основных функциональных зон - в подвале, в уровне большепролетных конструкций покрытия или в отдельностоящем объеме. Ряд инженерных агрегатов (например, внешние блоки кондиционеров и сухие градирни) может размещаться открытым способом на кровле 1.
5. Применение модульных, типовых и взаимозаменяемых компонентов и элементов высокой степени заводской готовности способствует их быстрой и малозатратной инсталляции и демонтажу. В рамках этого приема наиболее эффективно проектирование фасадных систем, состоящих из таких сборных, унифицированных элементов. Чтобы полностью соответствовать всем изменениям зонирования внутри производственного объекта, компоненты такой системы (витражи, грузовые шлюзы и глухие фасадные панели) могут меняться местами, устаревшие элементы могут демонтироваться и заменяться на новые образцы [9, р. 79,83].
При изучении современных высокотехнологичных предприятий и научно-производственных объектов, были выявлены новые приемы увеличения гибкости, относящиеся не только к производственной зоне, но и всему объекту целиком.
1). Размещение производства в нескольких уровнях по вертикали предоставляет возможность как не-
1 Дмитриева А.О. Принципы объемно-планировочной организации новейших производственных объектов // Architecture and Modern Information Technologies. - 2019. - №2(47). - С. 140. -URL: https://marhi.ru/AMIT/2019/2kvart19/PDF/09_dmitrieva.pdf (дата обращения: 04.2021).
зависимых трансформаций производственных участков в пределах каждого уровня, так и кардинальную смену функционального назначения определенного этажа [7, с. 38]. При модернизации оборудования или ведении ремонтных работ на одном уровне производства, остальные продолжают функционировать в обычном режиме.
2). Обеспечение высокого уровня естественного освещения всего внутреннего пространства способствует большей вариабельности расположения помещений с долговременным пребыванием людей, что в целом увеличивает мобильность функциональных зон и гибкость архитектурно-строительной структуры.
Для формирования эффективной инсоляции используются все виды естественного освещения: боковое, верхнее и комбинированное. Боковым светом, через светопрозрачные ограждающие конструкции, освещаются помещения по периметру здания. Специальные устройства (световые полки), отражающие и рассеивающие конструкции, помогают направлять солнечный свет вглубь помещений. Для естественного освещения верхнего этажа многоэтажных зданий и всего внутреннего пространства одноэтажных объектов используются равномерно распределенные световые фонари на кровле. Чтобы обеспечить солнечным светом центральные помещения многоэтажных ширококорпусных зданий проектируются световые атриумы, колодцы или системы световодов [5].
3). В условиях постоянной нехватки ресурсов и ускорения темпов жизни всё больше внимания уделяется не только стратегиям, направленным на наращивание физических объемов объектов, но и способам трансформации, частичной или полной деконструкции зданий. Строительство рассматривается как одна из стадий жизненного цикла объекта, а не как однонаправленное завершенное действие, не предполагающее внесения дальнейших изменений. Эта тенденция реализуется при помощи ряда проектных решений, отвечающих за «раз-бираемость», например [10]:
- применение сборно-разборных структур (приоритет механического способа соединения элементов);
- использование «вторичных» и перерабатываемых строительных материалов;
- рациональное сокращение номенклатуры строительных материалов.
4) Отказ от использования подъемно-транспортного оборудования со стационарными элементами (мостовые краны, конвейеры и др.) дает возможность выстраивать технологические цепочки в любом направлении, без необходимости соответствовать неизменяемой траектории движения рельсового цехового транспорта. Транспортные роботы, автоматизированные электротележки, дроны и другие высокомобильные устройства позволяют более эффективного использовать весь внутренний объем производственных помещений.
Новое понимание гибкости архитектурных решений промышленных зданий имеет меньше временных и пространственных ограничений. Оно выходит за границы
существующих архитектурно-строительных структур, определенных функциональных зон и стадий жизненного цикла объектов. Выявлено несколько аспектов такой гибкости:
- технологический;
- функциональный;
- экономический;
- социальный;
- средовой.
Технологический аспект - это возможность беспрепятственной реконфигурации производственных цепочек, перестановки оборудования и перемещения рабочих мест в границах функциональных зон, не предполагающей осуществления значительных изменений объемно-планировочных решений промышленного здания. Этот аспект гибкости наиболее близок к ее традиционному определению.
Функциональный аспект - это изменение местоположения, объема и площади (увеличение или уменьшение) основных функциональных зон. Он может быть реализован как без увеличения физических объемов всего объекта (за счет внутренних ресурсов), так и путем приращения/сокращения архитектурно-строительной структуры. Также на функциональном аспекте гибкости положительно сказывается проектирование мультифункциональных пространств.
Экономический аспект - это способность архитектурно-строительной составляющей промышленного объекта соответствовать уровню экономической активности предприятия (например, спаду или росту производительности) путем расширения, сокращения или трансформации соответствующих архитектурных решений. Также обоснованное уменьшение или увеличение расходов на разные этапы жизненного цикла объекта ведет к:
- сокращению сроков его окупаемости;
- увеличению сроков его морального старения.
Что повышает гибкость производственного здания
с экономической точки зрения.
Социальный аспект - это согласованность архитектурных решений промышленного объекта с современным пониманием гуманизации и безопасности производственной среды, комфортности пребывания человека на производстве, а также готовность адаптироваться к изменяющимся представлениям общества в этих областях. Социальный аспект гибкости распространяется не только на сотрудников предприятия, но и на его посетителей, окружающую среду, застройку и ее резидентов.
Средовой аспект - это адаптация к природно-климатическим условиям при помощи комплексного использования средств «устойчивой архитектуры». Он одновременно реализуется через минимизацию негативного
воздействия внешней среды и увеличение благоприятного влияния природно-климатических факторов на архитектурный объект.
Примерами производственных объектов, интегрирующих большинство из обозначенных выше приемов и реализующих рассмотренные составляющие гибкости, могут служить фабрика «Стерлинг» (RMA Architekten, Испания, 2001) (рис. 1) и штаб-квартира «Сименс» на Ближнем Востоке (Sheppard Robson, ОАЭ, 2014) (рис. 2).
В заключение можно сделать вывод о том, что многоаспектная гибкость архитектуры современных и будущих производственных объектов является их неотъемлемым параметром и достигается совокупностью традиционных и новых приемов ее реализации (рис. 3). Кроме того, гибкость архитектурных и объемно-планировочных решений обеспечивает увеличение срока морального старения промышленных зданий.
Сегодня возможность быстрой, простой и низкозатратной трансформации архитектурной структуры становится предпочтительнее, чем реализация оптимальных и универсальных объемно-планировочных решений.
Библиография:
1. Алексашина В.В. Архитектура и строительство промышленных предприятий. Термины, определения, понятия. Словарь-справочник: Учебное пособие по специальности «Архитектура» I В.В. Алексашина. - Москва: Архитектура-С, 2009. - 390 с.
2. Дианова-Клокова И.В. Пространство инноваций - между наукой и производством. Взгляд архитектора I И.В. Дианова-Клокова II Academia. Архитектура и строительство. - 2013. -№4. - С. 21-41.
3. Драбкин Г.М. Рациональные типы многоэтажных производственных зданий заводов точного машиностроения I Г.М. Драбкин. - Ленинград: ЛДНТП, 1972. - 36 с.
4. Проскурин А.Г. Современные принципы построения промышленных зданий I А.Г. Проскурин II Вестник ОГУ - 2011. - № 9 (128). - С. 170-177.
5. Свет в темноте I Солар: [сайт]. - URL: https:IIsolatube. suI2018I06I17Isvet-v-temnoteI (дата обращения: 04.2021).
6. Универсальное гибкое производство на заводах Bosch I deslab. uk: [сайт]. - URL: http:IIdeslab.ukI2016I12I11Iuniversalnoe-gibkoe-proizvodstvo-na-zavodax-bosch.html (дата обращения: 04.2021).
7. Хенн, В. Промышленные здания и сооружения. Т. 1: Архитектура. Проектирование. Конструкции I В. Хенн. - Москва: Госстройиздат, 1959. - 288 с.
8. Шаламов Н.П. Гибкие цехи I Н.П. Шаламов. - Москва: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1954. - 160 с.
9. Amrey C. Architecture, Industry and Innovation: The Early Works of Nicholas Grimshaw &Partners I C. Amrey. - Singapore: Phaidon Press Limited, 2000. - 256 p.
10. Hargrave, J. Rethinking the Factory I J. Hargrave. - URL: https:II www.arup.comIperspectivesIpublicationsIresearchIsectionIre-thinking-the-factory (date of access: 04.2021).
11. Reichardt, J. Changeable Factory Buildings - An Architectural View I J. Reichardt II Changeable and Reconfigurable Manufacturing Systems. - London: Verlag-Springer, 2009. - P. 389-402.
