Введение к работе
Актуальность проблемы. Промышленное строительство не соответствует требованиям ускоренного обновления основных фондов народного хозяйства в условиях рыночной экономики. Технологическая структура капитальных влояений характеризуется большим объемом (52 ... 57 %) затрат на пассивную часть осноеных фон-дое (соответственно в развитых зарубежных странах - 30...40$); продолжительность и трудоемкость возведения строительной части здания достигает 60 ... 70 % общей продолжительности и трудоемкости строительства производственных зданий (за рубежом -35 ... 45 %). Это предопределяет увеличение удельных затрат на единицу мощности на 40 ... 75 % и более по сравнению с зарубежными аналогами. До 65 % производственных площадей, еводимых в год, составляют одноэтажные унифицированные типовые здания, которые в последние годы стали быстро заменяться многоцелевыми зданиями ноеого поколения с крупноразмерной сеткой колонн, с раздельной технологической и строительной частью, с напольным технологическим транспортом, с комплектно-блочным инженерным оборудованием.
Производственные здания нового поколения (ЗпП) - здания многофункционального назначения, характеризующиеся рядом архитектурно-строительных и организационно-технологических инноваций, обеспечивающих сокращение продолжительности строительства, снижение трудоемкости и себестоимости возведения зданий, по отношению к достигнутому базовому уровню.
Указанный класс производственных зданий характеризуется большим спектром архитектурно-строительных инновационных решений с сеткой колонн 18 х 18, 21 х 21, 24 х 24, 30 х 30, об х 36, 42 х 42, 48 х 48 и 60 х 60 м, что, в свою очередь, требует различных конструктивных и объекно-планировочных решений, а соответственно вариантов технологий их возведения. Морфологическая модель, как метод системного анализа формирования архитектурно-строительных решений ЗШІ насчитывает более 2,3 ' 10 конечных решений, что определяет проблему вариабельности их проектирования и отбора. Соответственно качественно
новые архитектурно-строительные решения определяют необходимость исследований и внедрение в производственное строительство инновационных технологий возведения ЗШІ, адекватных их объемно-планировочным и конструктивным решениям.
3 условиях рыночной ЭКОНОД1ИКИ резко возрастает значимость решений, принимаемых на стадии подготовки строительного производства е состзеє ШС и ПНР и наиболее эффективна реализация данного процесса, в частности применительно к ЗИП, при использовании информационных технологий, ориентируемых на автоматизированные программно-технические комплексы, включающие: информационно-справочные и поисковые подсистемы (ИСС и ШС), базу знании, экономико-математические модели, проблемно-ориентированные программные средства и программно-информационные средства.
В подобной постановке эта проблема ранее не служила предметом специальных исследований и изложенные положения предопределили актуальность Еыбора соискателем направления научнык исследований.
Цель исследования - разработка современных средств и методов автоматизированного проектирования инновационных технологических процессов, обеспечивающих Еысокую эффективность возеєдєнїїя зданий нового поколения.
Объект исследования - средства и методы автоматизированного проектирования технологических процессов возведения ЗИП.
Методы исследований Еключали научное обобщение и анализ отечественного и зарубежного опыта технологии возведения одно-этакных производственных зданий (ОПЗ), опыта принятия решений при подготовке производства и использовании САПР в строительстве. Изучены работы многих соеєтских и зарубежных ученых, обобщен опыт ведущих научно-исследовательских, проектных и производственных организаций в области организационно-технологического проектирования, технологии и организации возведения ОПЗ, а также по вопросам оптимизации принимаемых решений.
Для решения поставленных задач применялись методы математической статистики, морфологического моделирования, одно-
и многокритериальные методы оптимизации, методы теории принятия решений, алгоритмизации сложных систем и экспертных оценок.
Научной гипотезой диссертационной работы послужила теоретическая разработка автора о построении информационной технологии автоматизированного проектирования, при разработке и отборе инновационных ТП возведения ЗЫ1, адекгатно отображающих новые архитектурно-строительные решения всего параметрического ряда ЗНП.
Научная новизна исследований и полученных результатов заключается в том, что:
осуществлена постановка и разработаны организационно-технологические прішщшн возведения ЗНП: разделение строительных потоков; приоритетность и избирательность монтажа первичных модулей; регулируемость продолжительности строительства при минимальной, рагной продолжительности еозеєдєния одного модуля; реализация строительно-монтажных функций крана-опоры; комплектно-блочное обеспечение инженерного оборудования и вспомогательных производств;
разработан и исследован инновационный стендово-блочный метод еозеєдєния 3!Ш, осноеэнный на реализации сборочно-мон-тажной функции кранов-опор при укрупнительной сборке секций покрытия на нулевой отметке в монтажном стЕоре и обеспечивающий возможность продолжительности строительства ЗНП, раиную продолжительности еозеєдєния одного базового модуля;
разработаны средства и методы автоматизированного проектирования технологических процессов на базе взаимодействующих функциональных подсистем в составе: информационно-справочной подсистемы;-базы знаний; подсистемы критериальной оценки на осноеє одно- и многокритериальных моделей; информационно-поисковой подсистемы для управления функциональной и обеспечивающей частями подсистем, а также методические положения по организации их функционирования;
разработан математический аппарат оценки и выбора проектных решений на основе теории Еыбора и принятия решений, а
такке методов одно- и многокритериальной оценки с особенностями геометрической интерпретации решения задач;
разработаны алгоритмы и комплекс программ автоматизированного проектирования и выбора по заданным критериям технологических ресурсосберегающих вариантов технологии еозеєдєния ЗШ с применением ШВЫ;
выявлены зависимости и установлены зоны приоритетности использования основных инновационных технологических методов возеєдєния ЗШ при различных объемах работ;
разработаны технологические нормали основных технологических методов возведения ЗШ.
На зашиту выносятся:
результаты исследования одно- и многокритериальных решений в задачах Еыбора рациональных технологических решений;
средства и методы автоматизации проектирования в Еиде информационно-справочной и поисковой подсистемы, подсистемы накопления знаний и управления, а также алгоритмы и комплекс программ автоматизированного проектирования и выбора решений на ПЭВМ;
новые технологические решения в виде стендоЕО-блочной технологии возведения ЗНП и технологических нормалей основных методов возеєдєния ЗНП;
методики реализации предложенных разработок и рекомендаций , алгоритмов и комплекса программ в практике работы подрядных и проектно-исследовательских организаций.
Достоверность результатов исследований подтвервдается применением обоснованных мєтодое теоретических и экспериментальных исследований, приемлемой сходимостью полученных данных, а такке успешными результатами Еозведения зданий ноеого поколения, использованием автоматизированных подсистем и их элементов в организационно-технологическом проектировании и подготовке строительного производства в ряде подрядных, про-ектно-технологических организаций'и научно-исследовательских центрах.
Практическая значимость работы заключается в том, что решена важная народнохозяйственная проблема, заключающаяся в
разработке научно обоснованного подхода к автоматизированному проектированию технологических процессов Еозведения производственных ЗНП с целью выбора инновационных вариантов, обеспечивающих повышение эффективности производственного строительства за счет экономии материально-технических и финансовых ресурсов наряду с сокращением продолжительности строительства.
Разработанный автором комплекс научно-методических и проектных разработок, рекомендации и программных продуктов, а также технологических нормалей возведения ЗНП позволяют:
в составе ПОС и ППР проектировать и производить отбор в автоматизированном режиме наиболее эффективных ресурсосберегающих решений технологии возеєдєния ЗНП, с учетом ограничений по условиям деятельности подрядчика;
обеспечивать в автоматизированном режиме критериальную оценку экономической эффективности технологических решений возведения производственных зданий нового поколения в составе ПОС и ППР, а также учитывать принимаемые решения при формировании пообъектного плана подрядных работ;
сокращать продолжительность строительства до равной продолжительности Еозведения одного модуля (при максимальной интенсивности производства работ) для одноэтакных производственных ЗНП на основе использования инновационного стендово-блоч-ного метода технологии возведения зданий.
Полученные выводы и рекомендации ориентированы на подрядные организации, проектио-строительные объединения и концерны, проектно-технологические и научно-исследовательские институты и центры, ассоциации, научные фирмы и другие организации.
Реализация и апробация результатов исследований подтверждается официальными документами о внедрении в практику организационно-технологического проектирования, подготовки строительного производства и строительства производственных зданий с использованием разработанных методов их возведения, в том числе нового поколения.
Результаты исследований в виде программно-технических комплексов на базе ПЭВМ, подсистем автоматизированного проек-
тироЕания, инновационных организационно-технологических решении (технологические карты), методик и рекомендаций и др. внедрены в проектно-технологических институтах, головных отраслевых НИИ, производственных организациях, в том числе в б. Мцн-тякстрое СССР, б. ГиИНЕОстокстрое РСІСР, ЦНИИОМТЇЇ Госстроя СССР, в ЩИИпромзданий Госстроя СССР, ПШО "Астраханьпромгазстрой", ПО "Вологдаагрострой", ПО "Узахурялагрострой" и их подразделениях, п/я А-І207 (Баку), в/ч 71224 (МоскЕа), в/ч 32445 (Москва) и других подрядных организациях, а также в научно-консультационно-внедренческой фирме "СтройинноЕация", Центре Инжиниринга, маркетинга и мен едим ен та АПИО Госстроя СССР, Ассоциации пользователей и разработчиков компьютерной технологии в строительстве "Коытехстрой" и др. Экономический эффект от внедрения результатов исследований, подтвержденный организациями, составил 1,052 млн. руб.
Реализация инновационных организационно-технологических решений позволила сократить продолжительность строительства в 1,4 ... 2,4 раза при возведении производственных объектов в б. Ыинвостокстрое СССР, в 1,8 и более раз при строительстве, одноэтажных производственных зданий ноеого поколения.
Теоретические и практические результаты исследований вклв-чены в специальные учебные программы и спецкурсы системы повышения квалификации руководящих работников и специалистов строительства (ЦКЖШС при СИСИ им. В.В.КуйбышеЕа) и е учебные курсы строительных вузоЕ.
Работа выполнена в соответствии с разд. Ш "Создание производственных зданий нового поколения" государственной научно-технической программы "Стройпрогресс-2000".
Основные Еыводы и рекомендации диссертации отражены в ряде завершенных научно-исследовательских работ за І980-І99І гг.
Методология автоматизированного проектирования технологии возведения ЗНП, разработанные инновационные организационно-технологические решения технологии возведения зданий нового поколения используются в пяти подготавливаемых к защите кандидатских диссертациях.
Основные результаты исследований докладывались, обсузда-лись и получили одобрение на 45-й научно-технической конференции ШСИ им. В.В.Куйбышева (Г.ІоскЕа, 1936), 1-й научно-технической конференции ЦТЗЖС (Москеэ, I98G), научно-практической конференции "Проблемы ускорения научно-технического прогресса в капитальном строительстве" (Новосибирск, 1987), городской научно-практической конференции "Технический прогресс и ускорение строительства" (Москва, 1988), республиканской научно-произЕодственной конференции (Харьков, 1990), 45-й научно-технической конференции Харьковского ИСИ (Харьков, 1990), городской научно-практической конференции "Организация и управление инвестиционным процессом е новых условиях хозяйствования" (Ыоскеэ, 1991), международном коллоквиуме институтов и центров повышения квалификации стран СЭВ и Кубы по проблемам интеграции е обучении специалистов строительства (Прага, 1989), Ш международной конференции "Прогрессивные формы и технические средства в иякенерном обучении и деятельности" (Братислава, 1989), мевдународном коллоквиуме по проблемам развития компьютерных технологий (Бостон, 1989), научно-технических советах б. Ілінвостокстроя РС^СР (1987, 1989), б. Шштяястроя СССР (1985, 1986), научно-исследоЕательских организаций и в про-ектно-технологических центрах.
Публикации. Основные результаты и содержание диссертации опубликованы е 70 печатных работах, в том числе: в двух монографиях (Резервы эффективности е организации строительства производственных объектов. Ьі.: Стройиздат, 1992 г. и І.етодо-логические аспекты создания системы автоматизированного проектирования ПНР с элементами экспертизы организационно-технологических решений возведения промышленных объектов. М.: ЩКПКС, 1991) и книге, а такне 15 научно-методических, учебно-методических разработках, рекомендациях и указаниях (50 уч.-изд.л.), в 16 учебных пособиях (42 уч.-изд.л.), ДЕух аналитических обзорах (4,8 уч.-изд.л.), 20 статьях и докладах, в двух авторских изобретениях (в соавторстве) и др. (автором диссертации написано 72 уч.-изд.л.).
Объем диссертации и ее структура. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка литературы из 213 наименований, списка печатных работ автора диссертации из 70 наименований и 7 приложений.
Диссертация представлена в деух томах. Первый том содержит 393 страниц текста, 43 рисунка и 45 таблиц - это основная часть исследования. Второй том содержит 7 приложений на 97 страницах.
