CC BY
59
СИНТЕЗ И АНАЛИЗ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В САПР ПОДГОТОВКИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Д.Ю. Короткое
МГСУ
Рассмотрены модели синтеза и анализа проектных решений в процессе подготовки строительного производства, диагностика текущего состояния надежности функционирования системы человек-техника-среда.
The subject are models of synthesis and analysis of the design solutions in the process of the preparation for construction production, diagnostics of the current state of functioning reliability of the man-technician-environment system.
При строительстве объектов, в частности временных дорог местного значения, выделяют следующие основные этапы: технико-экономическое обоснование, проектирование (подготовки строительства и строительства), подготовка объекта к строительству, строительство объекта, освоение. Развитие строительства требует ежегодного экстенсивного увеличения темпов и объемов работ подготовительного этапа строительства (ПЭС), который является определяющим по отношению ко всем последующим этапам жизненного цикла вновь возводимого или реорганизуемого строительного объекта. Методы и методики разработки проектных решений ПЭС и их качество существенно влияют на инженерно-технические и экономические показатели процессов строительного производства. Ошибки и просчеты на стадии проектирования ПЭС с высокой вероятностью приводят к возникновению нештатных ситуаций, ликвидация которых требует дополнительных затрат трудовых, материальных и финансовых ресурсов в непрогнозируемых объемах.
Одним из важных критериев ПЭС и строительного производства в целом является организационно-технологическая надежность (ОТН), одним из аспектов которой является учет специфических особенностей организационно-технологических процессов строительства конкретного объекта (персонификация модели его ОТН).
Персонофицированная оценка проектных решений требует внедрения пошагового модульного рассмотрения (дискретизации) организационно-технологических процессов (работ). Учесть специфические особенности выполнения организационно-технологических работ ПЭС, ранжировать технологические процессы по мере повышения степени их автоматизации позволяет модель многовариантного анализа рисков реализации проектных решений ПЭС и минимизации их последствий (MAP РПР ПЭС, модель анализа проектного решения). Базовая модель MAP РПР ПЭС состоит из 8 этапов оценки рисков реализации проектного решения ПЭС:
1. Риски; цель этапа - формирование выборки рисков, свойственных ПЭС;
2. Технологические процессы («переделы» по Чулкову В.О.); цель этапа - формирование модели надежности технологических процессов ПЭС;
3. Средства диагностики; цель этапа - формирование выборки средств диагностики рисков с учетом входных и выходных критериев полученных на предшествующих или определенных для будущих этапов MAP РПР ПЭС;
4. Средства автоматизации; цель этапа - формирование выборки средств автоматизации с учетом входных и выходных критериев полученных на предшествующих или определенных для будущих этапов MAP РПР ПЭС;
5. Результаты диагностики; цель этапа - определение необходимой точности результатов, формирование методологии получения и множества возможных результатов с учетом входных и выходных критериев полученных на предшествующих или определенных для будущих этапов MAP РПР ПЭС;
6. Средства интерпретации результатов диагностики; цель этапа - формирование выборки средств интерпретации результатов диагностики с учетом входных и выходных критериев полученных на предшествующих или определенных для будущих этапов MAP РПР ПЭС;
7. Средства обеспечения безотказности основных процессов; цель этапа - определение алгоритмов предотвращения рисков технологических процессов обслуживающих подсистем для обеспечения безотказности основных процессов с учетом входных и выходных критериев полученных на предшествующих или определенных для будущих этапов MAP РПР ПЭС;
8. Следообразование (архивация); цель этапа - формирование базы данных функционирования MAP РПР ПЭС.
Анализ показал, что нормативно-директивные документы (Федеральный закон от 6 октября 2003 года № 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации», СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и др.), а также отечественные (Анохин П.К., Волков A.A., Гусаков A.A., Чулков В.О. и др.) и зарубежные (Jeffrey D. Sachs, Jonatan F. Bard, Robey D. и др.) исследователи для синтеза проектных решений и технологий их реализации в САПР ПЭС рекомендуют использовать в качестве базовой модель человеко-машинной (естественно-искусственной) функциональной системы «человек-техника-среда, ЧТС».
Синтез проектных решений, возможен при пошаговом модульном рассмотрении организационно-технологических процессов. Применение модели модульного (дискретного) структурирования (ММС) организационно-технологических процессов в САПР ПЭС обеспечивает повышение комплексной надежности выполнения технологического процесса системы ЧТС. Цикл «жизни» технологического процесса в системе ЧТС является циклом синтеза проектного решения и состоит из трех «системокван-тов» (термин Судакова К.В., [1]) Qh, Qhch и Q63, последний из которых структурирован на три компонента (QflM, Qnro и Qpa), где Qh и Qhch - области нормативной работы и «сбоя» системы ЧТС по параметру Q; Q63 - «буферная зона, Ei» работы, в которой система ЧТС штатно реализует свои нормативные функции, но, при отсутствии корректирующих воздействий, гарантировано перейдет в Qhch (т.е., бездействие в БЗ приводит к необратимым последствиям); Qäm - область диагностики и мониторинга в БЗ, фиксирующая возмущающее воздействие, способное привести систему ЧТС в область Qhch (создать нештатную ситуацию) или выявить возникшую тенденцию отклонения значений параметра Q в область Qhch; Qnro - область формирования алгоритма предотвращения нештатной ситуации (перехода значений параметра Q в область Qhch); Qpa - локальная область реализации алгоритма предотвращения нештатной ситуации.
Важным аспектом глобального понятия «надежность» является комплексная надежность Nk. Для системы ЧТС Nk есть средняя квадратичная величин надежности каждого компонента системы ЧТС (N4, Nt и Nc - надежность человека, техники и среды).
Диагностика текущего состояния надежности функционирования системы ЧТС, мониторинг изменений этого состояния и воздействие на это состояние представляют собой замкнутую последовательность выполняемых процессов, в котором точку окончания реализации системокванта Qнeн и начала реализации системокванта Qн принимают за «начало» или «точку разрыва цикла» при его линейном отображении.
Цикл обеспечения надежности системы ЧТС в процессе исследования реализуют, как правило, осуществляют многократно. Недопущение реализации полного цикла «жизни» технологического процесса в системе ЧТС, в части прохождения области нештатной (ненадежной) работы системы. Т.е. решение задачи максимизации выполнения технологического процесса по малому (надежному) циклу жизни (1-4), позволит: обеспечить скачкообразное повышение комплексной надежности технологического процесса системы ЧТС за счет снижения количества непрогнозируемых рисков, учета большего количества параметров при работе в заданной системе ЧТС; синтезировать проектные решения с учетом выявленных при анализе критериев.
При исследовании комплексной надежности по двум параметрам границами перехода между системоквантами и их компонентами является достижение любым из двух параметров порогового значения.
Оценка работы системы ЧТС по двум параметрам также не всегда является достаточной. В случае необходимости оценки комплексной надежности по более чем двум параметрам или для ввода дополнительно параметра с целью оценки реализации алгоритма предотвращения нештатной ситуации по двум параметрам (т.е. создание системы предотвращения нештатной ситуации для реализуемого алгоритма) целесообразно использовать чертеж Радищева-Мемке.
Важным аспектом синтеза и анализа проектного решение, является оценка его рациональности по значимым критериям (параметрам), определяемых экспертной группой. Т.е. проектное решение рационально, если значение его критических параметров, находится в допустимой зоне значений. Определив допустимые и недопустимые зоны (их пороговые значения) выбранных параметров и представив их в матричном виде (RZ,y). Сопоставляя значения критичных параметров проектного решения U(p) с матрицей RZ,y можно сформировать вывод о рациональности проектного решения. Сравнение последней строки матрицы RZ,y с каждой из предшествующих строк по критерию «близости» Журавлева Ю.И. позволяет вычислить затем степень корреляции проектного решения с обозначенными зонами критичных параметров.
Если синтезированное проектное решение допускает риски, но является рациональным, проектируют модель автоматизированной системы компенсации рисков проектного решения в САПР ПЭС на основе данных синтеза и анализа.
Предложенных выше модели и алгоритм были внедрены в практику анализа и синтеза проектных решений в САПР ПЭС при возведении временных дорог местного значения на территории КМ СИП «Ямал-Европа» на территории Тверской области в 2007-2008 гг.
При проектировании проектных решений и испытаниях в условиях эксплуатации были сделаны следующие выводы:
- проведенный анализ теории и практики персонализированной оценки, дискретизации и синтеза в САПР ПЭС выявил существенную востребованность в разработке методов и моделей анализа и синтеза проектных решений, позволяющих компенсировать риски выполнения организационно-технологических процессов (работ) и разрабатывать модели автоматизированных систем на их основе;
- предлагаемая модель MAP РПР ПЭС позволяет учесть специфические особенности выполнения организационно-технологических работ, ранжировать технологические процессы по мере повышения степени их автоматизации;
- предлагаемая модель ММС организационно-технологических процессов в САПР ПЭС обеспечивает синтез организационных решений и технологий их реализации (модель цикла жизни технологического процесса с выделением специфической буферной зоны);
- предлагаемая концепция анализа и синтеза проектных решений в САПР ПЭС позволяет разработать модель автоматизированной системы компенсации рисков;
- разработанные модели нашли применение при синтезе и анализе проектных решений в САПР подготовки строительства, выполнении подготовительных работ при возведении временных дорог местного значения на территории Республики ТУВА и Вологодской в 2007-2008 годах.
Реализованный рациональный вариант проектного решения выполнения земле -ройно-транспортных работ обеспечил снижение себестоимости и сокращение сроков проведения подготовительных работ.
Предложенные модели могут быть адаптированы к синтезу и анализу проектных решений иных этапов строительного производства на других территориях строительства при возведении местных дорог временного значения.
Ключевые слова: Этап строительства, цикл, модель, синтез, анализ, проектное решение, надежность, подготовка строительства.
Stage of building, cycle, model, synthesis, analysis, the design solution, reliability, the preparation of building.
Статья представлена редакционным советом «Вестник МГСУ»
e-mail автора: it@mgsu.ru
