Разработка моделей и средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства

Актуальность темы

исследования.

В отрасли строительства России, благодаря экономическому росту, постоянно увеличивается объем уникальных (нетиповых) проектов. Это преимущественно возведение или переустройство зданий малой этажности (коттеджи, пентхаузы и т. п.). Реализация такого проекта предполагает, что должны быть удовлетворены требования клиента-заказчика, при этом соблюдены все требования надзорных органов, и проект выполнен с использованием стандартных типоразмеров. Существующие системы автоматизации строительного проектирования поддерживают такие аспекты проектирования, как базы данных по типоразмерам, расчетные характеристики проекта здания, визуализацию проекта, соответствие проекта нормативным требованиям надзорных органов и пр. Процедуры превращения требований заказчика в проектные решения, их конкретизации и согласования с нормами в целом не формализованы и не автоматизированы. В случае, когда заказчика представляют несколько физических лиц, формирующих требования к различным аспектам проекта, проблема усложняется на порядок. Существенная содержательность (неформализованность) уникальных (нетиповых проектов) является препятствием на пути автоматизации их формирования и индустриализации отрасли строительства.

Вместе с тем, уровень современных компьютерных информационных технологий САПР строительства ставит организации перед необходимостью внедрять корпоративные информационные системы (КИС), которые обеспечивают как автоматизацию рутинной деятельности в организации, так и автоматизацию процессов выработки и принятия решений. Эффективность внедрения КИС прямо зависит от того, насколько широко деятельность организации охвачена этой системой, поскольку именно вовлечение всех частей и аспектов деятельности организации в единую информационную систему позволяют в полной мере реализовать системные эффекты. Тем самым проект внедрения КИС должен включать в себя огромное содержание, которое представляет собой организация.

Статистика показывает удручающую картину внедрения проектов КИС как в России, так и за рубежом: процент неуспешных проектов растет с возрастанием концептуальной сложности области внедрения: от весьма успешных проектов по внедрению FI-модулей (финансы) КИС, до провальных HR-модулей (персонал), тогда как принцип внедрения КИС как единого целого требует одинаковой (или хотя бы сопоставимой) успешности внедрения отдельных ее подсистем.

Многопредметность проблемы подтверждает ее актуальность и требует разработки как предметно независимых так и предметно ориентированных моделей и средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства с возможностью конкретизации в дальнейшем этих решений на заданную предметную область отрасли строительства.

Функционально-методное проектирование — это совокупность проектных процедур, связанных с получением требований заказчика и приведением их в форму, пригодную для оценки их нормативным требованиям строительного производства, организованные таким образом, чтобы соответствовать логике принятия решений и обеспечивать внесение изменений в проект на любом этапе взаимодействия с заказчиком. На практике сводится к итеративному взаимодействию с заказчиком по согласованию его требований на разных стадиях создания проекта, повышение компетентности заказчика (при необходимости), оценка реализуемости требований заказчика и их согласованности друг с другом. Функционально-методное проектирование должно служить основой для составления Технического задания в соответствии с ограничениями строительного производства, возможностями подрядчика и требованиями к проекту, выдвинутыми заказчиком.

Поэтому тема диссертационного исследования актуальна, своевременна и соответствует пунктам 1, 2 и 6 паспорта специальности 05.13.12. — Системы автоматизации проектирования (строительство).

В работе выдвинута и подтверждена научно-техническая гипотеза о том, что выполнение по некоторым правилам системы операций проектирования процедур учета и внесения в проект содержательных требований заказчика (операционализация процесса формирования содержания технического задания) позволяет привести в соответствие совокупности требований заказчика и ограничений строительного производства за счет учета индивидуальных специфичных требований конкретного заказчика.

Цель работы.

Разработка моделей и средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства в условиях слабо структурированного содержания и нормативных ограничений строительного производства.

Объект исследования.

Корпоративная информационная система функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства.

Предмет исследования.

Модели, средства и процедуры автоматизированного проектирования в условиях слабо структурированного содержания требований заказчика возведения или переустройства объекта строительства.

Методологическая база исследования:

Труды отечественных и зарубежных ученых в области системотехники строительства, теории функциональных систем, моделирования, инфографии, концептуального анализа и проектирования, проектного управленияприкладные исследования САПР в целом и их отдельных элементов.

Задачи исследования.

• Анализ существующих методов квалификации слабо структурированного содержания проектов возведения и переустройства объектов строительства в среде корпоративных информационных систем (КИС);

• Разработка методики систематизации проблем реализации слабо структурированного содержания проектов возведения и переустройства объектов строительства в среде корпоративных информационных систем;

• Определение класса решаемых проблем реализации слабо структурированного содержания проектов возведения и переустройства объектов строительства в среде корпоративных информационных систем;

• Формирование теоретического разнообразия принципов построения проектных операций корпоративной информационной системы на основе теории проекта с использованием теоретико-модельных отношений;

• Разработка моделей и средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов строительства, как интерпретации построенной теории, в среде корпоративных информационных систем выбранного класса;

• Оценка эффективности внедрения результатов диссертационного исследования.

Достоверность результатов обеспечена применением обоснованных теоретических и экспериментальных методов с приемлемой сходимостью полученных данных, а также результатами мониторинга вновь возведенных и переустроенных объектов в проектной деятельности ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ» (г. Санкт-Петербург), производственного предприятия ООО «Стройиндустрия» (г.Москва) и научно-производственного предприятия ЗАО «Стройпроектсервис» (г. Москва).

Научная новизна.

Научная новизна выносимых на защиту результатов диссертационного исследования состоит в том, что впервые:

• разработан новый предметно независимый подход к проектированию в условиях слабо структурированного содержания проектов возведения и переустройства объектов строительства в среде корпоративных информационных систем;

• разработана новая теория проекта внедрения корпоративных информационных систем;

• разработана и применена новая частная методика операционализации теорий;

• расширены типовые концептуальные схемы и разработаны новые концептуальные схемы корпоративных информационных систем;

• сформированы научно обоснованные рекомендации решения рассматриваемого класса проблем в области нетипового жилищного строительства.

Практическая значимость.

Разработанный автоматизированный метод формирования моделей и средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов строительства в среде корпоративных информационных систем позволяет снизить риски провала" содержательно слабо структурированных проектов (срыв сроков, перерасход бюджета, недостижение цели проекта и др.) и обеспечить научную организацию их гарантированного выполнения на основе контроля качества реализации отдельных этапов таких проектов.

Внедрение результатов.

Результаты теоретических исследований, модели и средства функционалыю-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства использованы в проектной деятельности ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ» (г. Санкт-Петербург), производственного предприятия ООО «Стройиндустрия» (г. Москва) и научно-производственного предприятия ЗАО «Стройпроектсервис» (г. Москва).

Также внедрение было осуществлено в Департаменте корпоративных информационных систем научно-технического аналитического центра «Концепт» (г. Москва) в виде отдельного документа — «Методики организации проекта внедрения корпоративной информационной системы» в трех частях: требования к проекту и проектной командесистема проектных процедурмониторинг состояния проекта и выработка проектных решений.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были обсуждены на: семинарах секции «Системотехника строительства» Научного Совета по комплексной проблеме «Кибернетика» РАН (2002;2005гг.), Московском городском семинаре «Системология и • системотехника комплексной обработки данных и документации» (2003;2004гг.), XLVI и XLVII конференциях Московского физико-технического института (МФТИ, 2002 и 2003гг.) — III Всероссийской научно-технической конференции (2004г.).

Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликовано в 2001;2005 гг. восемь печатных работ общим объемом 3,9 п.л. (доля соискателя 2,3 п.л.).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации содержит 98 страниц текста, 14 рисунков и 3 таблицы. Список использованной литературы содержит 124 наименования отечественных и зарубежных источников.

Заключение

.

1. Анализ зарубежного и отечественного опыта формирования систем автоматизированного проектирования (САПР), предназначенных для моделирования и формирования технического задания и другой проектной документации выявил, наряду с известными успехами, необходимость разработки новых современных подходов к изучению способов хранения и внесения изменений в разрабатываемый проект, а также к организации хранения и использования баз данных нормативных ограничений строительного производства. Открытое многообразие объектов строительного проектирования и возведения (коттеджи, пентхаузы и др.), наряду с большим разнообразием имеющихся методов строительства и нормативных ограничений строительного производства, является серьезным основанием для применения при анализе и синтезе методологии концептуального анализа.

2. Анализ работ предшественников, подготовивших необходимость разработки и использования в САПР строительства функционально-методного подхода, технологии операционализации формальных моделей (концептуальных схем), позволил выявить потребность перехода от традиционных форм, технологий формирования ТЗ, к новым, учитывающим индивидуальные особенности конкретного заказчика.

3. Выполнена операционализация динамически изменяющегося множества требований заказчика и обусловленности нормативных требований строительного производства. Определены границы функциональной области КИС строительства, решающей задачи проектирования технического задания на возведение и переустройство объектов нетипового жилищного строительства. Определены области рационального сочетания параметров типовых проектов жилищного строительства при использовании их в нетиповом строительстве жилых объектов, взаимосвязь которых позволяет выбрать оптимальную базу данных проектов для КИС строительства. Такое направление в САПР строительства (функционалыю-методное проектирование) только начинает разрабатывается и представляет значительный научный и практический интерес.

4. Выдвинутая научно-техническая гипотеза о том, что выполнение по некоторым правилам системы операций проектирования процедур учета и внесения в проект содержательных требований заказчика (операционализация процесса формирования содержания технического задания) позволяет привести в соответствие совокупности требований заказчика и ограничений строительного производства за счет учета индивидуальных специфичных требований конкретного заказчика, которая в процессе диссертационного исследования и последующего внедрения его результатов была полностью подтверждена.

5. Разработанные и доведенные до уровня компьютерной информационной технологии автоматизированного проектирования концептуальные схемы предназначены для автоматизированной реализации проектных процедур создания технического задания на возведение и переустройство объектов нетипового строительства. Многообразие ограничений и критериев оптимальности сочетания значений параметров только в условиях информационных компьютерных технологий позволяет проектировать, формировать и использовать в строительном производстве при возведении или переустройстве зданий и их комплексов результаты функционально-методного подхода.

6. Апробация и экспериментальное внедрения основных положений диссертационного исследования выполнены в проектной деятельности ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ» (г. Санкт-Петербург), производственного предприятия ООО «Стройиндустрия» (г.Москва) и научно-производственного предприятия ЗАО «Стройпроектсервис» (г. Москва).

7. Основным результатом диссертационной работы является создание средств функционально-методного проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства в условиях слабоструктурированного содержания и нормативных ограничениях строительного производства и формулирование требований к КИС строительства в части решения задач автоматизации функционально-методного проектирования. Среди сопутствующих результатов: подход к операционализации теорий на основе теоретико-модельных отношенийоперационализации теории функционально-методного отношениятипологизация операций проектирования возведения и переустройства объектов нетипового жилищного строительства. Получение этих результатов опирается на частные инженерные и научные результаты, полученные авторомв их числе: теория функционально-методного строительстваоперационализация теории посредством теоретико-модельных отношений.

8. Дальнейшее развитие диссертационного исследования должно бьггь направлено на изучение многообразия алгоритмов и технологий формирования операций применительно к анализу и оценки формируемых проектов различных видов строительных объектов, реализуемых с учетом всего многообразия требования современных заказчиков.