CC BY
34
ВЕСТНИК 3/2009
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ С ПОМОЩЬЮ СИНТЕЗА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ РЕШЕНИЙ
А.Л. Жолобов
РГТУ
Эффективность строительных технологий может оцениваться множеством критериев, характеризующих не только саму технологию (трудоемкость, травмо- и пожаробезопасность, материало- и энергоемкость и др.), но и получаемую при ее применении строительную продукцию (например, ее стоимость, долговечность, эстетичность, ремонтопригодность).
Несмотря на многообразие известных строительных технологий, вряд ли среди них найдутся такие, которые окажутся лучшими сразу по всем критериям. Обычно при многокритериальном выборе строительной технологии приходится прибегать к компромиссному решению, ограничивая себя в достижении некоторых целей, например, добиваясь снижения материальных и трудовых затрат на устройство строительной конструкции, вынужденно соглашаются с сокращением ее долговечности и (или) ухудшением внешнего вида.
Решая задачи совершенствования той или иной строительной технологии, традиционно отталкиваются от известного технологического решения (способа или метода), нередко произвольно выбранного в качестве прототипа, устраняют некоторые его недостатки и улучшают параметры.
Однако такой подход сам нуждается в совершенствовании, так как он, например, не учитывает:
наличие других конкурентоспособных, быть может, даже оптимальных, но менее известных технологических решений, по многим критериям не уступающих прототипу;
всю совокупность критериев и их коррелируемость, поскольку улучшение одних параметров технологии при ее совершенствовании может привести к ухудшению других;
наличие внешних (природных) факторов, которые своим проявлением могут обесценить любые ранее выполненные усовершенствования технологии;
имеющийся потенциал технологии в разных условиях ее применения.
Усовершенствованные таким образом технологии часто оказываются недостаточно эффективными и остаются невостребованными.
В Ростовском государственном строительном университете на кафедре технологии строительного производства исследована возможность совершенствования строительных технологий с помощью известного в системотехнике синтеза альтернативных решений, то есть способа их подготовки, анализа и синтеза в единое окончательное решение.
В основу данного способа положен теоретический подход, согласно которому лицо, принимающее решение, мысленно анализируя проблему, выдвигает альтернативные гипотезы ее разрешения. Эти гипотезы отражают качественную сторону тех новых объектов и необходимых действий, которые следует реализовать, чтобы восполнить «разрывы», обнаруженные в исходной проблемной ситуации. При этом каждый акт выдвижения, целостной (качественной) гипотезы сменяется актами пофакторного «дискур-
3/2009
ВЕСТНИК
МГСУ
сивного» анализа вариантов решения с применением рационально-логических и вычислительных процедур [2].
Поскольку, как отмечалось выше, результат многокритериальной оптимизации строительной технологии является компромиссом, выбранное технологическое решение по отдельным критериям, как правило, значительно уступает другим (менее рациональным) решениям, а значит оно далеко от совершенства, так как имеет конкретные проблемные области.
Для выражения комплексной оценки несовершенства оптимального технологического решения нами предложено ввести пофакторные показатели его несовершенства, определяемые при синтезе альтернативных решений, как результат вычитания нормализованных (преобразованных к безразмерному виду) значений локальных критериев оптимального решения из соответствующих значений локальных критериев какого-либо альтернативного ему решения. Причем, чем больше разность (ее значение будет всегда положительно и находиться в пределах от 0 до 1), тем несовершеннее оптимальное технологическое решение, а из этого следует, что по величине показателя его несовершенства можно определить наиболее перспективные направления исследований по совершенствованию оптимального решения.
В качестве возможных альтернативных технологических решений, то есть противопоставляемых оптимальному, были рассмотрены не только реальные (из числа наиболее конкурентоспособных), но и пока еще не существующие, но теоретически возможные (гипотетические) решения, в том числе:
- универсальное (идеальное) решение, при котором все нормализованные значения локальных критериев приравнены единице;
- агрегированное (средневзвешенное) решение, отличающееся тем, что нормализованное значение каждого локального критерия приравнено среднему арифметическому нормализованных значений локальных критериев из всех допустимых технологических решений;
- объединенное решение, у которого нормализованное значение каждого локального критерия принято равным наибольшему нормализованному значению локального критерия из всех допустимых технологических решений.
Графическая интерпретация возможных альтернативных технологических решений в виде радиальной диаграммы представлена на рисунке 1.
1 - оптимальное решение; 2 - конкурентоспособное решение; 3 - идеальное решение; 4 - средневзвешенное решение; 5 - объединенное решение
Рис 1. Графическая интерпретация возможных альтернативных
технологических решений
ВЕСТНИК 3/2009
Сравнительный анализ возможных альтернативных решений показал, что абсолютным превосходством относительно оптимального обладает универсальное решение, так как оно по всем критериям не уступает оптимальному решению, а по большинству из них превосходит его. Однако универсальное решение не учитывает достигнутый уровень развития технологии, возможность наличия обратной корреляции некоторых локальных критериев и является практически неосуществимым, то есть оно сомнительно пригодно для постановки конкретных целей по совершенствованию технологии (см. табл.).
Как следует из таблицы, предпочтительнее в качестве альтернативного решения выглядят конкурентоспособное и объединенное решения, лишенные вышеуказанных недостатков. Из них наиболее полезным для сравнения с оптимальным решением можно признать объединенное решение, интегрирующее в себе преимущества всех допустимых решений, а не только одного, как у конкурентоспособного решения.
Таблица
Результаты сравнительного анализа возможных альтернативных решений
Недостатки альтернативного решения Виды альтернативных решений
Конкурентоспособное Универсальное Средневзвешенное Объединенное
Практическая неосуществимость решения - + - -
Не основывается на реальных решениях - + - -
Не позволяет показать все свои преимущества - - + -
Невозможность нахождения альтернативы при одном допустимом решении + - + +
Не учитывает возможность обратной корреляции критериев - + - -
Примечание. Знаком «+» в таблице показано наличие у альтернативного решения указанного недостатка, а знаком «- » - его отсутствие.
Таким образом, определив у оптимального технологического решения все его несовершенства, целесообразно выдвинуть гипотезу о возможности их устранения, в случае доказательства истинности которой, она может стать теоретическим положением для комплексного совершенствования технологии.
Примером успешного применения такого подхода при совершенствовании строительных технологий являются разработанные автором и внедренные в производство современные технологические решения по ремонту многослойных кровель [1]
Процесс совершенствования строительной технологии с помощью синтеза альтернативных решений предлагается осуществлять в следующей последовательности:
- из всего многообразия известных технологических решений определить допустимые решения, а из их числа выбрать оптимальное технологическое решение с учетом необходимого количества локальных критериев;
3/2009 ВЕСТНИК
- из числа допустимых технологических решений сформировать объединенное решение, которое является наилучшей альтернативой оптимальному решению;
- с помощью синтеза альтернативных решений выявить показатели несовершенства у оптимального технологического решения и выдвинуть гипотезу о возможности его совершенствования;
- убедиться в состоятельности выдвинутой гипотезы, путем проведения исследования по совершенствованию оптимального технологического решения;
- внести изменения в описание технологического процесса, уточнить параметры усовершенствованной технологии и выполнить ее производственную проверку.
Установлено, что применение синтеза альтернативных решений возможно при совершенствовании любых строительных технологий. При этом высокая эффективность его применения объясняется способностью предлагаемого метода:
комплексно оценивать эффективность известных строительных технологий, своевременно выявлять их недостатки и определять наиболее перспективные направления исследований по их совершенствованию;
максимально учитывать условия и возможные последствия применения усовершенствованной технологии;
по мере появления новых строительных материалов и конструкций не останавливаться на достигнутом уровне развития технологии и повторно подвергать ее совершенствованию;
совершенствовать не только технологические решения, но и технические средства их осуществления.
Литература
1. Жолобов А.Л. Современные технологические решения по ремонту многослойных кровель // Вестник гражданских инженеров, 2008. - № 4. - С. 55-61.
2. Системотехника строительства. Энциклопедический словарь / Под редакцией А.А. Гуса-кова. М.: Фонд «Новое тысячелетие», 1999. - 432 с.
Ключевые слова
Строительные технологии, показатели несовершенства, методы совершенствования, синтез альтернативных решений
Рецензент: Несветаев Григорий Васильевич, доктор технических наук, профессор, Ростовский государственный строительный университет
