УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ УСТОЙЧИВОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Научная статья УДК 621.565.93/.94

ГРНТИ: 67 Строительство и архитектура

ВАК: 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения; 2.1.5. Строительные материалы и изделия с1сн:10.51608/26867818_2023_3_131

УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ УСТОЙЧИВОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА СТРОИТЕЛЬСТВА

© Авторы 2023 SPIN: 1840-8194 AuthorlD: 105900 Scopus ID:7005670404 0RCID:0000-0001-6117-7529 SPIN: 2198-1230 AuthorID: 670934 ScopusID: 56763729700

SPIN: 3084-4275 AuthorlD: 648928 Scopus ID:57190020354 ORCID: 0000-0003-3451-2031

SPIN-код: 8065-6330 AuthorID: 835870 Scopus ID: 57193557894 ORCID: 0000-0003-4046-2130

ФЕДОСОВ Сергей Викторович

академик РААСН, доктор технических наук, профессор

Национальный исследовательский Московский государственный

строительный университет

(Россия, Москва e-mail: fedosovsv@mgsu.ru)

ФЕДОСЕЕВ Вадим Николаевич

доктор технических наук, профессор кафедры «Организация производства и городское хозяйство»

Ивановский государственный политехнический университет (Россия, Иваново, e-mail: 4932421318@mail.ru) ЗАЙЦЕВА Ирина Александровна

кандидат экономических наук, доцент кафедры «Организация производства и городское хозяйство»

Ивановский государственный политехнический университет (Россия, Иваново, e-mail: 75zss@rambler.ru) ВОРОНОВ Владимир Андреевич

кандидат технических наук, доцент кафедры «Организация производства и городское хозяйство»

Ивановский государственный политехнический университет (Россия, Иваново, e-mail: amenamiiii@gmail.com)

Аннотация. В настоящее время одним из важнейших процессов в экономической системе является переход на цифровую систему практически во всех сферах деятельности и отраслях, в том числе и в строительстве. Модернизация строительной отрасли требует совершенно иногоподхода к определению концептуальных научно-практических положений организации строительства. В статье представлены результаты исследований отечественного и зарубежного опыта, которые подтверждают высокий научный потенциал для совершенствования теоретических и практических знаний в области управления жизненным циклом объектов строительства. В статье представлена концепция «7И» направлений развития и модернизации строительной отрасли в условиях цифровой экономики, сформулированы приоритетные стратегические цели, которые обозначены в виде звезды эффективности и качества управления жизненным циклом объектов строительства, обосновано триединое содержание жизненного цикла объекта строительства как актива, бизнеса, проекта. На основе выдвинутых ключевых концептуальных положений сформулирована точка зрения на управление жизненным циклом устойчивого состояния объектов строительства с позиций повышения энергоэффективности и экологической безопасности жизнедеятельности человека в целях обеспечения устойчивого развития. Применение технологий информационного моделирования, анализ научных исследований в управлении жизненным циклом строительных объектов востребованы необходимостью разработки фундаментальной методологии, которая позволит обобщить ранее выдвинутые и новые концепции, выявить альтернативные подходы к созданию и модернизация инновационных технологий в строительной отрасли.

Ключевые слова: жизненный цикл; объект строительства; информационное моделирование; концепция; организация строительства; инженерия; экология

Для цитирования: Управление жизненным циклом устойчивого состояния объекта строительства / С.В. Федосов, В.Н. Федосеев, И.А. Зайцева, В.А. Воронов // Эксперт: теория и практика. 2023. № 3 (22). С. 131-137. Со ¡: 10.51608/26867818_2023_3_131.

Original article

MANAGEMENT OF THE LIFE CYCLE OF A CONSTRUCTION FACILITY STEADY STATE

© The Author(s) 2023 FEDOSOV Sergey Viktorovich

Academician of the RAACS, Dr. of Technical, Prof. National Research Moscow State University of Civil Engineering (Russia, Moscow, e-mail: fedosovsv@mgsu.ru) FEDOSEEV Vadim Nikolaevich

Dr. of Technical, Professor of the Department "Organization of production

and urban economy"

Ivanovo State Polytechnic University

(Russia, Ivanovo, e-mail: 4932421318@mail.ru)

ZAYCEVA Irina Alexandrovna

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department

"Organization of production and urban economy"

Ivanovo State Polytechnic University

(Russia, Ivanovo, e-mail: 75zss@rambler.ru)

VORONOV Vladimir Andreevich

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department

"Organization of production and urban economy"

Ivanovo State Polytechnic University

(Russia, Ivanovo, e-mail: 4932421318@mail.ru)

Abstract. The current economic transformation involves the transition to a digital platform across almost all areas of activity and sectors, including construction. Modernization of the construction industry requires a completely different approach to the definition of conceptual scientific and practical provisions of the construction organization. The article presents the results of research conducted in domestic and foreign experience, which confirm the high scientific potential for improving theoretical and practical knowledge in the field of life cycle management of construction objects. The article presents the concept of "7I" directions of development and modernization of the construction industry in the digital economy. It also talks about the priority of strategic goals, which are identified as a star of efficiency and quality of management of the life cycle of construction objects. The article substantiates triune content of the life cycle of the construction object as an asset, business, project. Based on the proposed key conceptual provisions, the article formulates an opinion on the life cycle management of steady-state construction facilities from the perspective of increasing energy efficiency and environmental safety of human activities in order to ensure sustainable development. Application of information modeling technologies, analysis of scientific researches in the management of life cycle of construction objects are needed to develop a fundamental methodology that will generalize previously advanced and new concepts, find alternative ways to create and modernize of innovative technologies in the construction industry.

Keywords: life cycle; construction object; information modeling; conception; organization of production; engineering; ecology

For citation: Management of the life cycle of a construction facility steady state / S.V. Fedosov, V.N. Fedoseev, I.A. Zayceva, V.A. Voronov // Expert: theory and practice. 2023. № 3 (22). Рр. 131-137. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2023_3_131.

Введение. За последние два десятилетия индустриальная экономика России претерпевала трансформационные изменения каждые 3-5 лет. Многообразие типов развития современного индустриального общества активно расширяется за счет вхождения в оборот новых понятий: креативная экономика, зеленая экономика, циркулярная экономика - экономика огня и возобновляемых источников энергии, перспективная водородная экономика и др. [1]

Цифровизация в строительной отрасли обеспечивает качественный переход к новым подходам к проектированию, строительству и эксплуатации объектов строительства. Новые подходы в процессе со-

здания и эксплуатации зданий обеспечивают безопасность и благоприятные условия для жизни человека, снижают негативное воздействие на окружающую среду. Снижение потребления природных ресурсов и негативного воздействия на окружающую среду является приоритетным направлением научных исследований для настоящего и будущих поколений [2].

Формирование новых требований к управлению жизненным циклом объектов строительства (ЖЦОС) основано на соблюдении принципа устойчивого развития общества, заключающегося в строительстве жилых, административных и производ-

ственных объектов, целью которых является обеспечение комфортности и безопасности населения. жизни человека [3-4].

Достижение заявленного результата в концепции, которую в 2008 г. в своем докладе на V Красноярском экономическом форуме Д. Медведев определил в качестве основных направлений развития социально-экономической системы в рамках концепции «4И: институты, инфраструктура, инновации и инвестиции», а также задачи, которые необходимо решить по каждому из четырех направлений. Сегодня эту концепцию с учетом текущих реалий и планируемых перспектив развития современного промышленного производства можно дополнить и представить как «7И: институты, инфраструктура, инвестиции, инновации, информация, искусственный интеллект, личность».

41

Innovations

| Innovations

Institutes

Infrastructure

| Infrastructure

llMilUttt

Рис.1. Концептуальные направления развития и модернизации строительной отрасли в условиях цифровой экономики

Методология. Методология исследования включает три основных этапа:

1. Анализ современных подходов к организации жизненного цикла строительных объектов [1-9].

2. Изучение особенностей управления жизненным циклом объектов строительства в Российской Федерации [10-12; 14].

3. Синтез избранных материалов исследования и формирование инновационной концепции управления жизненным циклом строительных объектов в условиях Российской Федерации.

Применение концептуального подхода к исследованию процессов трансформации строительной отрасли в условиях цифровизации позволило предварительно сформулировать ряд ключевых научных положений при разработке концепции изучения управления жизненным циклом строительного объекта. объекта, которые определяют генеральную направленность, архитектонику и преемственность научных исследований [5].

Появлению научных идей в формировании и развитии концептуальных положений управления ЖЦОС предшествовало несколько принципиальных событий, хронология и эволюция которых раскрыва-

ется посредством использования исторического метода изучения зарубежного и отечественного опыта. Основное направление развития научных исследований в области управления жизненным циклом объектов строительства подтверждается статистическим анализом результатов публикационной деятельности РИНЦ за последние 20 лет.

В условиях цифровой экономики модернизация строительной отрасли требует совершенно иного ментального подхода к поиску оптимальных и эффективных средств и критериев функционирования системы управления жизненным циклом [6-8], но и, в первую очередь, определение квалифицирующих признаков научного категориального аппарата таких понятий, как:

- Объект строительства;

- жизненный цикл объекта строительства ;

- этапы 1_ССО;

- ЛКМКО;

- Этапы 1_СМСО.

Результаты. Результаты проведенных исследований подтверждают высокий научный потенциал для совершенствования теоретических и практических знаний в области управления жизненным циклом. Анализ национальной библиографической базы данных научной цитируемости научных публикаций российских ученых (РИНЦ компании «Научная электронная библиотека» (ELIBRARY.ru) в расширенном поиске по запросу «жизненный цикл» (без указания объекта) в названии публикации, с видом публикации: статьи в журналах, книги, материалы конференций, без учета морфологии показали наличие 10499 статей, в том числе 613 диссертационных исследований, 100 патентов за период с 2000 по 2022 г. (положение на 05.11.2022 г. ).По более конкретному запросу «ЖЦОС» количество публикаций и патентов представлено в таблице 1.

Таблица 1. Тенденции развития научных исследований в области управления жизненным циклом по данным библиотеки (РИНЦ) с 2000 по 2022 г. (количество научных публикаций)

Ключевые слова Общий Диссертации Патенты

Управление жизненным 10171 925 99

циклом

Жизненный цикл объекта 8323 626 8

строительства

Строительный объект жиз- 2343 165 3

ненный цикл управление

Информационное модели- 8467 880 6

рование объектов строи-

тельства

За последние 20 лет возрос интерес к исследованиям в области управления жизненным циклом, пик научной и публикационной активности прихо-

дится на публикации, связанные с технологиями информационного моделирования объектов строительства. Наряду с научными статьями увеличивается количество диссертаций. Но количество зарегистрированных патентов, в которых представлены результаты применения BIM-технологий, невелико.

Исследование этапов жизненного цикла строительства берет свое начало в Королевском институте британских архитекторов (RIBA), где в 1963 году было проведено тщательное исследование. На основе этого исторического рассмотрения был издан документ «План работ», в котором прописано пошаговое действие создания объекта строительства (рис. 2).

Ç.OY Лс

Рис.2. Этапы жизненного цикла объекта строительства «Плана работ» RIBA [16]

Этот план по сути является руководством по определению очередности выполнения задач в рамках создания строительной площадки - включая проектирование, строительство и эксплуатацию. «Рабочий план» на сегодняшний день претерпел немало изменений, и его текущая версия датирована 2013 годом. «Рабочий план» зарекомендовал себя как эффективный инструмент не только в Великобритании, но и в других странах.

Дальнейшее развитие реализованной ранее RIBA концепции - формулировать круг решаемых задач, а не писать подробные инструкции по их решению, - нашло отражение в деятельности Американского профессионального общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха - ASHRAE, специализирующаяся на разработке стандартов в сфере строительной деятельности. С 1959 года американская фирма занималась вопросами описания содержания жизненного цикла, связанными с определенным количеством этапов и их повышенной детализацией, подчеркивая неразрывную связь с рабочим поэтапным планом RIBA.

С учетом зарубежного опыта других стран, в частности, показателен опыт Сингапура, где при гос-

ударственной поддержке был создан Фонд производительности и потенциала строительства (ФСПС), что способствовало реализации реформ цифровизации в отечественной строительной отрасли. В структуре RIBA также создана организация по продвижению BIM в Великобритании — NBS (National BIM Standards), которая фактически дополняет «План работ» спецификой информационного моделирования.

В нашей стране таким учреждением вполне могла бы стать Национальная ассоциация изыскателей и проектировщиков (НОПРИЗ) как связующее звено между входящими в нее СРО, их членами и государством.

В современных условиях перехода строительной отрасли России на BIM-технологии первостепенной задачей является разработка научных положений по управлению ЖК. Ее решением должно стать определение этапов информационного моделирования объекта строительства [9 - 11]. На сегодняшний день существует три подхода к составлению функционального описания стадий и стадий ЖЦОС:

1. Восемь этапов жизненного цикла здания в виде разделов РИБА «План работ» (стратегическое определение проекта, подготовительные работы и общий обзор ситуации, концептуальные решения, проектные решения, рабочая документация, строительство, ввод в эксплуатацию, эксплуатация).

2. Одиннадцать этапов ЖЦОС в видении Минстроя РФ (техническое задание, эскизный проект, проект, анализ, рабочая документация, производство, логистика, монтаж, эксплуатация, ремонт, демонтаж) (рис. 3).

1 technical з. project 6. Production 9. operation

,ask. ? 5. working ? • !'

! DOCUMENTATION 7. Logistics I

RECONSTRUCTION

Рис.3. Этапы жизненного цикла объекта строительства в видении Минстроя РФ

3. Девятнадцать стадий и стадий ЖЦОС как инвестиционно-строительного проекта (рис. 4).

Как правило, определения ЖЦОС сводятся к перечислению его стадий, которые в действительности не являются последовательно выполняемыми стадиями. Очень часто отдельные этапы протекают практически одновременно, и работа с объектом может продолжаться даже после его ликвидации.

В «Техническом регламенте по безопасности зданий и сооружений» указано, что строительным

ЭКСПЕРТ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 3 (22)

циклом является «период, в течение которого проводятся инженерные изыскания, проектирование, строительство, эксплуатация, реконструкция, капитальный ремонт, снос здания или сооружения».

J ■ project concepts

I (Feasibility Study)

raeach) I . A

Î* Project management |

Г

Pre-invcstmcnt plias

Рис.4. Этапы жизненного цикла объекта строительства

как инвестиционно-строительного проекта

Для описания жизненного цикла здания при работе с В1М-технологией обычно используется определение из СП 333.1325800.2020: «Совокупность этапов, начиная с момента возникновения потребности в такой системе и заканчивая полным завершением работ с этим." Поэтому представляется более целесообразным для строительных проектов, особенно для целей информационного моделирования, использовать более универсальное определение жизненного цикла.

Авторское видение понятия Жизненный цикл объектов строительства - это «период, в течение которого осуществляется совокупность стадий развития объектов строительства (ОС), охватывающих различные его устойчивые состояния для жизнедеятельности человека и жизнеобеспечения, начиная с момента возникновения потребность в нем возникает и заканчивается полным завершением работы с ним [12-13].

В системотехнике (ГОСТ Р 57193-2016) дается точное определение жизненного цикла как развития объектной системы от зарождения идеи до ее воплощения. Как правило, в основаниях системного подхода к технике выделяют следующие основные принципы, которые являются основой формирования жизненного цикла:

1. В рамках жизни объекта осуществляется его развитие, изменение, в том числе изменение приоритета инвестирования.

2. На каждом этапе жизненного цикла объекта строительства должны быть реализованы соответствующие инженерные системы жизнеобеспечения. Только при таком подходе удастся реализовать желаемый результат.

3. Технологичность, удобство использования и пригодность к обслуживанию, а также утилизация отходов должны быть предусмотрены и практически реализованы на конкретных стадиях жизненного цикла.

4. Осуществлять переход на следующий этап жизненного цикла объекта строительства необходимо только при достижении всех целей текущего этапа.

Таким образом, концептуальные основы научного изучения ЖЦОС предполагают реализацию следующих приоритетных стратегических целей, которые можно представить в виде звезды эффективности и качества модели ЖЦОС (рис. 5):

- снижение себестоимости на всех этапах стоимости жизненного цикла;

- снижение стоимости ресурсов на всех стадиях жизненного цикла;

- сокращение сроков реализации отдельных стадий стоимости жизненного цикла;

- снижение вредных выбросов и повышение безопасности строительных площадок;

- повышение комфортности состояния объектов строительства.

Expenses

Deadlines

Resources

Safety Comfort

Рис.5. Звезда эффективности и качества управления жизненным циклом объекта строительства

Говоря об управлении строительными объектами на всех стадиях жизненного цикла, необходимо определиться, о каком конкретно объекте идет речь. Есть три тесно взаимосвязанные понятия и все они также связаны с понятием жизненного цикла: Проект-Актив-Бизнес. Каждый из них имеет свой жизненный цикл и экономические показатели, и требования к ним могут совершенно не совпадать на всех этапах жизненного цикла.

В связи с этим LCMCO можно представить в виде треугольника (рис. 6).

Триединое содержание концепции жизненного цикла заключается в следующем. Во-первых, управлять ЖЦОС можно как в виде проекта, актива, так и бизнеса. Во-вторых, жизненный цикл проекта для разных его участников (исполнителя и проекта Заказчика) не одно и то же. При этом один участник (Заказчик), выполнив свой проект, может получить как Актив - такое имущество, которое приносит прибыль и доход, так и Обязательство - любое имущество, приносящее только расходы.

Project

Assets

Business

Рис.6. Треугольник идентификации модели управления жизненным циклом объекта.

Управление жизненным циклом здания или сооружения как деятельность, под которой понимается практика обеспечения связанности всех стадий существования объекта строительства, как в прямом направлении (например, передача рабочей документации в стадию строительства) и в обратном направлении (например, с учетом данных о надежности уже действующих аналогичных систем на этапе проектирования новых или перепроектирования существующих - реинжиниринга) очень сложно выделить из поэтапного течения [14-15].

Очевидно одно, что переходы из одной стадии жизненного цикла проекта не следует путать с переходами между стадиями жизненного цикла самого объекта, как актива, так и бизнеса. Все этапы жизненного цикла, как многочисленные проекты, так и сам объект строительства, связаны в единый информационный поток информационной моделью, которая является основой управления жизненным циклом с использованием В1М-технологий и сводится к необходимости освоения многократного ре-дизайна управление информацией и управление конфигурацией [16].

Выводы. Решением данной проблемы должно стать создание единого цифрового пространства управления информацией на всех этапах ЖЦОС на основе интеграции уже существующих информационных технологий и государственно-регулируемых информационных систем с использованием искусственного интеллекта, что позволит увязать интересы всех участников и институтов системы управления на всех этапах ЖЦОС. И это уже связано с рядом других производных понятий: информационная модель ЖЦОС, система управления информационной моделью (1ММБ) ЖЦОС, проектирование жизненного цикла самой информационной модели.

Интеграция информационных технологий и государственных регулируемых информационных систем позволит создать единое цифровое пространство для управления информацией на всех этапах ЖЦОС.

Библиографический список

1. Йи Чжан, Фэн Вэй, «Харизматическое лидерство МСП, жизненный цикл продукции, экологические и финансовые показатели: модель опосредованной модерации», Journal of Cleaner Production 306 (2021).

2. Малте Геблер , Хуан Фелипе Сердас , Себастьян Тиеде , Кристоф Херрманн, «Оценка жизненного цикла автомобильного завода: выявление проблем, связанных с обезуглероживанием автомобильного производства — тематическое исследование», Journal of Cleaner Production 270 (2020).

3. Антал Дер , ЛеннартХингст , Александр Карл, Питер Нихуис , Кристоф Херрманн, «Оценка жизненного цикла завода посредством комплексного анализа элементов завода», Procedía CIRP 98 , 418-423 (2021).

4. Александр Лейден, Петер-Йохен Бранд, Фелипе Сердас, Себастьян Тиде, Кристоф Херрманн, «Перенос проектирования жизненного цикла на проектирование поверхностей», Procedía CIRP 90 , 557-562 (2020).

5. Жюльен Альбертини, Ксавье Файриз , Энтони Террио , «Здоровье, богатство и неформальность в течение жизненного цикла», Журнал экономической динамики и контроля 129 (2021).

6. Д. Кайриес-Альварадо, К. Муньос-Сангвинетти,

A. Мартинес- Рокамора, «Вклад стандартов энергоэффективности в сокращение углеродного следа в течение жизненного цикла общественных зданий в Чили», Energy and Buildings 236 (2021).

7. Д. Сатола , А. Б. Кристиансен, А. Хулихан - Виберг , А. Густавсен , Т. Ма, Р. З. Ван, «Сравнительная оценка жизненного цикла различных конструкций энергоэффективных жилых домов на основе контейнеров в Китае: тематическое исследование», Building и Окружающая среда 186 (2020).

8. Чиен -Мин Хуанг, Хосе А. Ромеро, Майкл Остер-ман, ДигантаДас, Майкл Пехт , «Тенденции жизненного цикла электронных материалов, процессов и компонентов», Надежность микроэлектроники 99 , 262-276 (2019).

9. Yan- ZheWang, ShengZhou, Xun -MinOu , «Разработка и применение модели анализа энергопотребления и выбросов CO2 в течение жизненного цикла для высокоскоростного железнодорожного транспорта в Китае», Advancesin Climate Change Research 12(2) , 270- 280 (2021).

10. Табунщиков И.А., Колубков А.Н., Бродач М.М., Авакян И.С., «Расчет скорости воздушного потока, холодо-производительности в коммерческих кухнях», ASHRAE Journal 62(9) , 48-50 (2020).

11. Табунщиков Ю., Бродач М., Шилкин Н., «Зеленые здания - стратегия устойчивого развития», E3S Web of Conferences (2020).

12. Табунщиков, Ю.А., Бродач, М.М., "Проблемы оптимизации математического моделирования здания как единой теплоэнергетической системы", Международный журнал вычислительного строительства и строительства , 16(1) , 156-161(2020).

13. Федосов С., Федосеев В., Логинова С., Воронов

B., «Энергоэффективное состояние микроклимата помещений с комбинированной системой воздухообмена с тепловым насосом и встроенной санитарно-гигиенической системой», Smart Innovation, Системы и технологии 272 , 555-561 (2022).

14. Лапидус А., Федосеев В., Соколов А., Острякова Ю., Воронов В., «Организационно-технологические аспекты проектирования и строительства систем теплоснабжения на базе тепловых насосов в малоэтажном строительстве», Сеть конференций Е3Б (2021 г.).

15. Федосов С.В., Федосеев В.Н., Блинов О.В., Логинова С.А., «Цифровизация сетевого графика проектно-

строительных работ», Конспект лекций по строительству, ссылка отключена 231 , 349-355 (2022).

16. Алани Ю., Давуд Н., Родригес С. и Давуд Х., «Поток информации о строительстве всего жизненного цикла с использованием семантических веб-технологий: пример для инфраструктурных проектов», 37-я конференция CIB W78 по информационным технологиям для строительства (CIB W78), 141- 155 (2020).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Статья поступила в редакцию 03.07.2023; одобрена после рецензирования 21.08.2023; принята к публикации 21.08.2023.

The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The article was submitted 03.07.2023; approved after reviewing 21.08.2023; accepted for publication 21.08.2023.