CC BY
7УДК 330.46
doi:10.18720/SPBPU/2/id23-470
Микеладзе Бессарион Давидович,
аспирант
ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, bessarion.mikeladze@gmail.com
Аннотация. Задача работы — обобщение практических аспектов выявленных и структурированных закономерностей при моделировании сложных объектов строительной индустрии. Последовательная итерация модели от закрытой к открытой. Сопоставление и дальнейшая аппроксимация системы на уровне когнитивных моделей с натурными исследованиями.
Ключевые слова: системный анализ, управление проектированием, когнитивное моделирование, многофункциональный комплекс, модель.
Bessarion D. Mikeladze, Graduate Student
PRACTICAL ASPECTS OF THE IMPLEMENTATION OF INFORMATION MODELS IN THE DESIGN MANAGEMENT OF MULTIFUNCTIONAL COMPLEXES IN THE CONSTRUCTION
INDUSTRY
Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia,
bessarion.mikeladze@gmail.com
Abstract. The task of the work is generalization of practical aspects of identify and structure regularities in modeling complex objects of the construction industry. Sequential iteration of the model from closed to open. Comparison and further approximation of the system at the level of cognitive models with full-scale studies.
Keywords: system analysis, design management, cognitive modeling, multifunctional complex, model.
В статье изложен накопленный практический опыт, полученный автором, на основе научно-учебной работы в стенах СПбГПУ на факультетах: инженерно-строительном, экономики и менеджмента, технической кибернетики. Предложенные методики и подходы, сформированные в междисциплинарную систему, базирующуюся, но не ограничивающуюся, на аппарате системного анализа, методах организации сложных
экспертиз и формализации представления систем [4]. Изложены базовые принципы практического построения процесса управления проектированием (design management) [5, 6, 10], адаптированные под цели, ставившиеся в рамках проектирования, задачи, решаемые на разных уровнях формализации, и имеющийся в распоряжении инструментарий в виде обособленной организационно-правовой единицы, выполняющей функции авторов проекта по разделу конструктивных и объёмно-планировочных решений при проектировании многофункционального комплекса в строительной индустрии (МК).
Жизненный цикл многофункционального комплекса в архитектурно-строительной отрасли имеет ряд различий по сравнению с классическим описанием [9]. Любой продукт проходит этап от замысла, через реализацию к переосмыслению. В зависимости от отрасли будут меняться внутренние этапы, их длительность и структура целеполагания. На рисунке 1 приведена общая картина жизненного цикла МК.
Рис. 1. Жизненный цикл МК
Данная схема, конечно, весьма поверхностна и передаёт общую картину функционирования проекта. Строго говоря, проектированием можно назвать верхнюю графу схемы. Однако, коллектив участников, воплощающих замысел в нечто материальное, находясь в начальной точке, обязан представлять финишную прямую. Тем более, в столь ответственной и капиталоёмкой отрасли, как строительство. На практике, представленная схема не всегда применима, в силу различных факторов. Пропуск или подмена одной из стадий жизненного цикла в стремлении получить сиюминутную выгоду может привести к значительным временным, финансовым и, как итог, репутационным издержкам, а иногда и поставить под угрозу жизни людей. По этой причине, вместо стандартных схем работы проекта и принятия решения, отталкивающегося от заказчика работ, следует ставить во главу угла потребности самого МК [8].
Строительство МК в силу большой концентрации ресурсов (интеллектуальных, материально-технических, финансовых, временных) принято разбивать на отдельные очереди. При этом схема, показанная на рисунке 1, разделяется на отдельные подзадачи, в рамках которых происходят схожие процессы, с той лишь разницей, что по окончании всех
пусконаладочных работ, комплекс должен заработать как единый организм. Каждая страта проектируемого МК обладает своей спецификой, обусловленной как внутренними технологическими процессами, так и внешними факторами взаимовлияния между объектами, показанными на рисунке 2. Совокупность всех страт составляет единый комплекс.
АБК - административно-бытовой корпус, ЗУК -здание учебных классов, УТК - учебно-тренировочный комплекс, ТКК - театрально-концертный комплекс, ЗОП - здание общественного питания, СОК - спортивно-оздоровительный комплекс, ЗБАТ - здание библиотеки и аудитории, С1.. .3 - студенческий кампус, ОКТ - общежития квартирного типа, БПК - банно-прачечный комбинат, СРМ - студенческие рекреационные места АВТ - подземная автостоянка, АТМ - автотранспортная мастерская, ЗУС - здание управления связью, КПП 1, 2 - контрольно-пропускной пункт, АД-ЭС - аварийная дизель-электрическая станция, СГСМ - склад горюче-смазочных материалов, ЦТП - центральный тепловой пункт, СХПС -станция хозяйственно-питьевого снабжения, НС - насосная станция, , РП - распределительный подстанция, ТП - тепловая подстанция.
Рис. 2. Укрупнённая структура проектируемого МК
Процесс проектирования является совокупностью последовательных итераций. В некотором смысле команда проектировщиков выступает в роли исследователя и первопроходца, ведь каждый МК является уникальной структурой, а компасом служат многочисленные государственные стандарты, нормы проектирования, технические условия ведения работ и, конечно же, опыт реализованных объектов [Х].
Укрупнённую структуру проекта, с учётом временного фактора, для отдельного здания АБК можно представить в виде схемы, приведенной на рисунке 3. Здесь показаны отдельные структурные подразделения, которые позволяют выполнить весь необходимый спектр работ для ввода в эксплуатацию данного сооружения. Схема делится на три уровня. В верхней части рисунка помещены учреждения, отвечающие за реализацию всего комплекса в целом, принимающие риски и отвечающие за проектные решения на уровне глобального МК. В средней части представлены контролирующие организации, целью которых является доброкачественное выполнение строительно-монтажных и проектных работ. В нижней части находятся исполнители работ, в чью компетенцию входят все вопросы относительно АБК.
Рис. 3. Укрупнённая структура компонента МК
Для решения задачи проектирования МК решено использовать несколько уровней информационных систем. Первая группа должна обеспечивать уровень технического проектирования (информационные системы (ИС)) [2], вторая группа — процесс управления проектированием (информационно-управляющие системы (ИУС)) [3]. Применяемые системы обладают двумя противоположными критериями работы. Целесообразно обеспечить всю полноту трёхмерного проектирования, во-первых, это снизит вероятность возникновения коллизий в работе смежных участников процесса, во-вторых, полученные модели будут иметь наибольшее соответствие с реальностью, в-третьих, это позволяет реализовать всю полноту замысла создателей проекта. С другой стороны, ИС должны обладать факторами структуризации и шаблонности, для уменьшения временных издержек и упрощения коллективной работы над проектом. В полной мере отвечают приведённым выше критериям продукты BIM технологий [7]. ИУС, в отличие от ИС, обеспечивают процесс управления и решает другие задачи проектирования МК. Круг пользователей, имеющих доступ к управляющим системам на порядок меньше, нежели чем к ИС, а задачи, решаемые пользователями, отличаются высокой степенью креативности и ответственности, так как ошибки на глобальном уровне проектирования имеют несравнимо больший удельный вес, нежели коллизии в техническом проектировании. На рисунке 3 представлена структура проекта МК с учётом взаимосвязи отдельных компонентов. Следующей задачей, после выбора инструментария, для решения задачи проектирования является определение уровней абстрагирования на различных этапах и стратах моделирования, выполняемая, в частности, пользователями УИС [4].
В работе рассмотрен практический опыт использования когнитивных моделей [1] при строительстве МК на уровне ИУС, способных «предложить» пользователю сценарии достижения точек оптимизации проекта. Для построения карты отношений и связей были выделены основанные компоненты и значимые критерии, влияющие на успешность реализации проекта, представленные в таблице 1, с позиций: государства (муниципальные органы власти), эксплуатанта (научно-исследовательского университета) и пользователя услуг (студентов) на примере реального объекта проектирования.
Задача состояла в наиболее рациональном подходе к реализации стратегии возведения и реставрации комплекса зданий и сооружений, входящих в МК. В качестве граничных условий были приняты существующие и прогнозируемые по окончании реализации проекта, взаимосвязи зданий и сооружений окружающей застройки, образующие микрорайон и разделённые на четыре сегмента: муниципальные учреждения, объекты логистики, инфраструктурные объекты, существующая застройка. Условно, для облегчения понимания, принята следующая терминология, представленная в таблице 1. Внутренняя среда МК- реставрируемый комплекс зданий и сооружений с приспособлением к современному ис-
пользованию, расположенный по адресу: г. Санкт-Петербург, 10-я линия Васильевского острова, д.3/30; внешняя среда МК — существующие здания и сооружения, оказывающие социально-экономическое влияния на территорию реализации МК.
Таблица 1
Принадлежность Компонент Позиция
Комплекс основных зданий и сооружений входящих в МК - административно-бытовой корпус - здание учебных классов - учебно-тренировочный комплекс - театрально-концертный комплекс - здание общественного питания - спортивно-оздоровительный комплекс - здание библиотеки и аудитории - студенческий кампус - общежития квартирного типа - банно-прачечный комбинат - подземная автостоянка АБК ЗУК УТК ТКК ЗОП СОК ЗБАТ С 1...3 ОКТ БПК АВТ
Му ниципальные учреждения окружающей застройки - муниципальная школа - муниципальное дошкольное образовательное учреждение - муниципальная поликлиника МШ МДОУ МП
Объекты логистики окружающей застройки - станция метрополитена - остановка общественного транспорта 1,2 СМ ОТ 1,2
Инфраструктурные объекты окружающей застройки - торгово-развлекательный центр - деловой центр ТРЦ ДЦ
Процесс моделирования разделён на этапы. Путём последовательных итераций, по пути от частного элемента к группе когерентных элементов, далее к группам элементов, составляющих единый комплекс, были назначены взаимосвязи, определяющие структурную целостность объекта капитального строительства.
По итогам анализа, проведенного совместно с проектной организацией, была построена матрица отношений, проиллюстрированная на рисунке 4, сначала для сооружений, входящих в МК (закрытая система). Предварительный анализ сложной системы в идеальных условиях выявил ряд недостатков эскизного архитектурного проекта и позволил скорректировать технико-экономические показатели на ранних стадиях проектирования, в частности, было решено увеличить долю объектов встроенных помещений бытового обслуживания. С другой стороны, моделирование показало, что система зданий самодостаточна, критическим фактором являются здания ЗУК и АВТ ввиду высоких требований, предъявляемых действующими нормативно-правовыми актами к количеству мест на единицу площади здания и отсутствию соответствующих площадей в проекте МК.
Рис. 4. Укрупнённая модель ИУС проектируемого МК (внутренняя среда)
Дальнейшее моделирование подразумевает включение комплекса зданий в контекст существующей застройки, что показано на рисунке 5. В программном комплексе «ПСКМ» [4] были построены карты-схемы, сопровождавшиеся построением актуализированных матриц отношений.
Ясо*дч,-1м»ип*] а х
$а*л Пугай ¿ли Струетургш» «нал« Сцпчаряи Логяа Прасрашм В*дварты Вьвод
"№1м1 ►! ■!' Ы «I_
Рис. 5. Укрупнённая модель ИУС проектируемого МК (внутренняя среда и внешняя среда)
Исследование свойств системы велись формальными методами, позволяющими производить управление проектированием, а именно: анализ структуры и прогнозирование. Встраивание объектов вариантного моделирования в контекст существующей матрицы отношений субъект-объект выявило ожидаемую жизнеспособность реставрационного проекта. Недостатки закрытой системы были устранены.
На приведённом на рисунке 6 изображении можно увидеть реализованную модель ИС, сформированную в программном комплексе "Revit" и построенную в соответствии с граничными условиями, накладываемыми органами регулирования, нормативно-правовыми актами и с учётом модели ИУС.
qnpv» nft genr.WI • "
Рис. 6. Информационная BIM модель ИС проектируемого МК
При использовании вариантного метода проектирования совместно с когнитивным моделированием удалось в кратчайшие сроки предоставить аппарат, способный в оперативном режиме сопоставлять различные варианты эскизного моделирования с социально -экономической точки зрения.
Проектировщики получили возможность решать комплексную задачу взаимовлияния нового строительства и существующей застройки, учитывать различные качественные и количественные показатели при назначении связей, и в конечном итоге сформировать континуальную модель комплексной застройки многофункционального комплекса в строительной индустрии с учётом интересов муниципальные учреждений, объектов логистики, инфраструктурных объектов, существующей
застройки. Таким образом, получилось избежать простоя возводимых площадей, обеспечить занятость существующих объектов инфраструктурного назначения, при этом исключить перегрузку логистических узлов. Для формирования такой графико-аналитической модели отображения структуры проекта МК с учётом удельного веса отдельных компонентов был использован программный комплекс «ПСКМ».
Создание информационного пространства, которое смогло наладить двусторонние связи между заинтересованными участниками проекта, позволило включать и исключать дополнительные критерии поиска оптимального решения задач, а значит систематизировать и упорядочить процесс принятия управленческих решений, привело к значительному уменьшению сроков, необходимых для реализации проекта, уменьшит издержки, следовательно, позволило возводить объекты строительства за уменьшенные вложения, исключив здания и сооружения с дублирующийся функцией. Итогом работы стало получение положительного заключения экспертного органа [11].
Список литературы
1. Микеладзе Б.Д. Использования аппарата когнитивного моделирования при управлении проектированием на примере многофункционального комплекса в строительной индустрии // Сборник научных трудов XXI Международной научно-практической конференции: в 2-х томах. Том 1. - СПб.: СПбПУ, 2017. - С. 273-281.
2. Микеладзе Б.Д. Управление проектированием многофункционального комплекса строительной индустрии // Materials of XI international research and practice conference. Trends of modern science - Sheffield: Science and Education. - 2014. - C. 22-26.
3. Микеладзе Б.Д. Управление проектированием многофункционального комплекса строительной индустрии // Materialy X miedzynarodowej naukowi-praktycznej konfer-encji. Aktualne problem nowoczesnych nauk - Przemesl: Nauka I studia. - 2014. - C. 6-10.
4. Моделирование систем и процессов: учебник для академического бакалавриата / В. Н .Волкова, Г. В. Горелова, В. Н. Козлов и др. Под ред. В. Н. Волковой, В. Н. Козлова.
- М.: Изд-во Юрайт, 2014. - 592 с. - Серия: Бакалавр. Академический курс.
5. Волкова В.Н., Микеладзе Б.Д. Модели для разработки систем управления проектированием многофункциональных комплексов // Научно-практический журнал Экономика, Статистика и Информатика. - М: МЭСИ, 2012. - № 2. - С 105-108.
6. Волкова В.Н., Микеладзе Б.Д. Разработка информационной инфраструктуры управления проектированием многофункционального комплекса. // Прикладная информатика. - М, 2014. - № 3. - С 37-47.
7. Вайтицкий А. и др. BIM & design standard 2020. - СПб.: Издательство DS, 2020.
- 300 c.
8. Cooper R. The Design Agenda / A Guide to Successful Design Management -Chichester (Great Britain), 1995. - 304 p.
9. Bruce M., Bessant J. Design in Business - Strategic Innovation through Design. - Essex (Great Britain): Pearson Education, 2002. - 312 p.
10. Cooper R., Junginger S., Lockwood T. The Handbook of Design Management - Oxford: Berg, 2011. - 600 p.
11. Федеральное автономное учреждение «Главное управление государственной экспертизы». Положительное заключение экспертизы № 78-1-1-3-046557-2021. URL: https://egrz.ru/organisation/reestr/detail/78-1 -1 -3-046557-2021.
