Понятие «проект» сегодня применяется в разных значениях.
В широком смысле под «проектом» понимается комплекс взаимосвязанных мероприятий, предназначенных для достижения в течение заданного периода времени и при определенных затратах поставленных целей. В этом смысле, получение высшего образования является реализацией серьезного жизненного проекта. Проектом можно считать все, что задумывается или планируется: организация поездки за город с друзьями, строительство жилого дома или промышленного предприятия, конструирование новой машины или компьютера, осуществление комплекса научных исследований или проведение благотворительной акции.
В более узком смысле под термином «проект» понимается комплект технической и сметной (определяющей стоимость) документации, необходимых для создания зданий, сооружений, технологий, машин или оборудования. Тогда под термином «проектирование» понимают процедуру разработки такой документации. Мы будем использовать это понятие во втором, более узком, смысле.
Проектирование технического объекта – это создание и представление в принятой форме образа этого еще не существующего объекта. Образ объекта или его составных частей сначала создается в воображении человека в результате творческого процесса. В любом случае инженерное проектирование начинается при наличии выраженной потребности общества в некоторых объектах, которыми могут быть объекты строительства, промышленные изделия или технологические процессы. Проектирование начинается с разработки технического предложения или технического задания, отражающего эти потребности, а завершается созданием проектной документации, необходимой для реализации технического задания.
Кратко говоря, проектирование – процесс, заключающийся в получении и преобразовании исходного описания объекта в окончательное описание на основе выполнения комплекса работ исследовательского, расчетного и конструкторского характера.
Комплект проектной документации содержит технико-экономическое обоснование, подтверждающее целесообразность проектной разработки, расчеты, чертежи, схемы, макеты, сметы, спецификации (перечни материалов, узлов и деталей, которые нужны для изготовления объекта проектирования), пояснительные записки и другие материалы, необходимые будущим изготовителям объекта. Таким образом, проект сам по себе не является конечным результатом созидательной деятельности. Он используется на следующем этапе созидания, в процессе реализации новой конструкции или строительства сооружения. Для монтажника или строителя проект является моделью будущего объекта, который должен быть им создан.
В процессе проектирования одновременно принимают участие специалисты разных специальностей. В общем случае при проектировании объектов строительства можно выделить несколько частей (разделов) проекта, требующих участия людей, обладающих специфическими знаниями:
· технологическая часть, учитывающая функциональное назначение здания и сооружения;
· архитектурно-строительная часть, содержащая объемно-планировочные и архитектурно-художественные решения строительного объекта;
· конструкторская часть, посвященная прочностным расчетам и проектированию элементов строительных конструкций;
· часть разработки инженерного оборудования здания или сооружения, включающая системы отопления, вентиляции, водоснабжения и канализации, а также электротехнические системы;
· организационно-технологическая часть, определяющая технологию возведения зданий и сооружений;
· технико-экономическая часть, содержащая расчет технико-экономических показателей и смет.
Все участвующие в проектировании специалисты имеют свое представление об объекте, решают свою конкретную подзадачу и выдвигают определенные требования к его проектированию, возведению, функционированию. В результате этого, окончательное проектное решение представляет собой синтез разнородных подходов и требований. Главная трудность состоит в согласовании результатов решений всех подзадач, поскольку эти требования часто бывают и противоречивыми. Например, повышение качества отделки здания требует дополнительных капитальных затрат, но в то же время из условия экономичности капитальные затраты должны быть минимальными.
В процессе многолетней практики проектирования был создан графический метод моделирования объектов. Графическая модель, или комплекс масштабных чертежей, позволяет проектировщику видеть, как весь объект целиком, так и его отдельные узлы и детали, манипулировать ими, вносить в чертежи изменения, даже принципиальные, не боясь дорогостоящих переделок самой системы. Чертежный метод проектирования позволяет задавать параметры объекта до его изготовления и создавать весьма сложные системы, разделяя их на части и рассматривая каждую из них самостоятельно. Используя графические модели, можно последовательно вычерчивать варианты проектных решений и сравнивать их между собой. Таким образом, на чертеже можно проводить любые эксперименты – изменять отдельные части проектного решения, по-разному их компоновать и т.д. Отсюда возникает многовариантность архитектурно-строительного проектирования, то есть принципиальная возможность создания громадного числа допустимых вариантов.
Проектирование связано не только с проработкой и оценкой различных вариантов решений, но и с неизбежным внесением изменений, связанных с необходимостью учета существенных корректировок показателей в процессе проектирования объекта. Так, например, в ходе проектирования цеха промышленного предприятия пришлось заменить некоторую технологическую установку на новую, только недавно освоенную машиностроительным заводом. Эта новая установка отличается не только экономичностью и производительностью, но и массой, габаритами, площадью обслуживания, мощностью электропривода и новыми численными значениями прочих показателей. Следствием этого оказываются необходимы изменения целого ряда проектных материалов: архитектурно-планировочного решения цеха, конструкторских расчетов фундаментов под оборудование, проекта обеспечения цеха электроэнергией и др.
Проектирование связано с проведением многочисленных математических расчетов. При разработке любого раздела проекта недостаточно графически изобразить конструкцию или схему соединения элементов системы. Параметры проектируемого сооружения или конструкции должны быть подтверждены расчетами. Например, производятся расчеты фундаментов и несущих конструкций зданий, освещенности помещений, воздухообмена, водообеспечения и пр. При этом обычно применяются существующие многократно проверенные расчетные методики, алгоритмы, системы математических зависимостей между параметрами объекта. А в случае, если существующие методики расчетов по каким-либо причинам не могут быть использованы в каком-либо конкретном случае, то необходимо провести теоретические исследования и предложить новый метод расчета, адекватный конкретным условиям, с которыми встретились при проектировании. Так как расчеты каждый раз приходится повторять при изменениях, вносимых в проект при рассмотрении нового варианта разрабатываемого объекта, то необходимо проводить сравнение результатов расчетов и выбирать оптимальное проектное решение.
Недостатком традиционных методов проектирования является отсутствие объективных методов нахождения наилучшего сочетания всех разнородных требований и невозможность соединения усилий многих специалистов. Решая задачу архитектурно-строительного проектирования, проектировщик имеет множество путей ее реализации, в особенности на начальной стадии работы. Обычно для сравнения выбирается ограниченное число вариантов, чаще всего два или три. Вероятность того, что для дальнейшей разработки принимается самый лучший вариант, ничтожно мала. Слишком велико число сочетаний элементов при выборе решений, чтобы можно было наугад, опираясь только на опыт, выбрать единственное оптимальное для данного случая решение. Таким образом, недостатком традиционной системы проектирования является невозможность нахождения лучшего для данного случая проектного решения из-за ограниченного числа разрабатываемых для сравнения вариантов.
В результате технического прогресса создания устройств, автоматизирующих вычисления, появились современные компьютеры, и это стимулировало развитие в математике специальных приемов и методов решения различных задач. Так возникли дисциплины, лежащие на границе между дискретной математикой и теоретической информатикой, получившие название вычислительной математики и вычислительной геометрии. Слово «вычислительная» подчеркивает, что эти науки направлены на создание методов, ориентированных на реализацию в компьютерах. Естественно, что техническое проектирование, и архитектурно-строительное в том числе, начало широко использовать вычислительную технику для проведения сложных и трудоемких расчетов, а также устройства (графопостроители) для выдачи результатов вычислений из ЭВМ в графической форме.
Надо отметить, что прогресс компьютерной техники определил этап перехода от индустриального общества к обществу информационному. Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации, а информация – всегда представляется в виде сообщения, имеющего определенное содержание. Превращение информации в основной ресурс развития общества обуславливает преобладающее положение информационного сектора в экономике и привлечение в этот сектор преобладающей доли людских ресурсов. Производство информации и ее переработка ставятся на промышленную основу, резко повышая производительность интеллектуального труда. Уровень развития информационного общества характеризуется не только объемом информационных ресурсов, но и интенсивностью их использования в соответствии с потребностями общества, т.е. степенью превращения информационных ресурсов в информационные продукты и услуги.
Для создания информационных продуктов ведется интенсивная разработка современных информационных технологий. Информационные продукты, как результат информационных технологий, могут выступать в качестве:
· результатов решения разнообразных проблем (задач), решаемых средствами вычислительной техники и методами обработки введенной в ЭВМ информации;
· программных средств, предназначенных для управления ЭВМ в процессе решения задач;
· баз и банков данных, содержащих информацию, имеющую познавательное значение и необходимую для решения задач;
· средств связи между ЭВМ и пользователями.
Естественно, что системы проектирования и управления процессами проектирования, связанные с процедурами формирования самой новой и актуальной информации также являются процессами создания информационных продуктов.
Проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают в процессе взаимодействия человека и ЭВМ, называют автоматизированным, в отличие от ручного проектирования, когда ЭВМ для расчетов и принятия решений не используется. Человеко-машинная система, реализующая автоматизированное проектирование представляет собой Систему Автоматизированного ПРоектирования (САПР).
Как любая сложная система, САПР состоит из взаимосвязанных частей, которые носят название подсистем. В САПР различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.
Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы трехмерного моделирования строительного объекта, проведения конструкторского расчета для обеспечения прочности сооружения, разработки технологической документации, необходимой для рабочих-строителей.
Применение вычислительной техники позволяет проектирующие подсистемы оснащать совершенно новыми возможностями. Например, трехмерное моделирование можно сочетать с применением средств виртуального проектирования, когда на экране отображается трехмерная модель сооружения, а проектировщик будет, как бы «перемещаться» внутри проектируемого объема, наблюдая объект изнутри. Можно наблюдать деформацию конструкции при изменении нагрузок. Можно моделировать и наблюдать на экране систему внешнего освещения объекта, и видеть эффект от перемещения источника света. На экране можно совмещать запроектированное архитектурное сооружение с фотоизображением окружающей его в будущем городской застройки. Соединив несколько проекций объекта, можно достичь эффект мультипликации и наблюдать объект в движении.
Автоматизация вычислений позволяет за относительно небольшой промежуток времени проводить множество проектных расчетов при значительном диапазоне изменений параметров системы, сравнивать результаты расчетов и использовать математические методы системного анализа и принятия решений для выбора оптимальных значений параметров проектируемого объекта.
Автоматизированные проектирующие подсистемы строятся таким образом, чтобы увязать между собой разнородные требования к проектному решению. Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражаются в так называемом системном подходе к проектированию, который означает изучение отдельных структурных частей проектируемого объекта, роли каждой из них в общем процессе функционирования системы и учет взаимосвязей всех элементов в проектном решении.
Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем. Типичными обслуживающими подсистемами являются:
· подсистемы управления ходом проектирования (например, обеспечение планирования и контроля процесса проектирования);
· системы управления базами данных (управление поиском, хранением, обновлением информации, необходимой для проектирования);
· графические подсистемы (для выполнения процедур геометрического моделирования и машинной графики);
· управляемые архивы типовых и ранее выполненных проектов.
Одной из современных идей разработки обслуживающих подсистем является создание методологии ведения безбумажного проектирования, когда все проектные материалы находятся на машинных носителях информации, что позволяет осуществить обмен ими по сетевым информационным каналам не только между соисполнителями проектирования, но и с заказчиками, исполнителями строительных работ, поставщиками материалов, контролирующим органами и т.д. Применение безбумажной технологии проектирования значительно сокращает затраты времени и позволяет наладить работу соисполнителей, часто находящихся не только в разных городах, но и странах.
Один из распространенных принципов классификации САПР связан с особенностями тех технологических процессов и конструкций, для создания которых предназначена система проектирования. Широко используются следующие группы САПР:
· САПР в области архитектуры и строительства (архитектурное проектирование, расчет фундаментов и других элементов зданий и сооружений);
· САПР для применения в области машиностроения (проектирование летательных аппаратов, проектирование металлорежущих станков, синтез программ для станков с числовым программным управлением);
· САПР для радиоэлектроники (проектирование больших интегральных схем, проектирование электромонтажных схем).
Специалисты в области САПР не только обеспечивают применение вычислительных машин для проектных расчетов, но и разрабатывают специальную технологию автоматизированного проектирования, принципиально отличную от технологии ручного проектирования. Технические средства САПР при этом должны обеспечивать:
· выполнение всех необходимых проектных процедур, для которых имеются машинно-ориентированные алгоритмы;
· взаимодействие между проектировщиками и ЭВМ, так называемый интерактивный режим работы;
· взаимодействие между членами коллектива, выполняющими работу над общим проектом.
Первое из этих требований выполняется при наличии в САПР вычислительных машин с достаточной производительностью и емкостью памяти. Разрабатывается специализированный комплекс технических средств.
Второе требование относится к предоставлению проектировщику средств наблюдения за ходом решения задач и ведения диалога с ЭВМ, для чего применяются удобные средства ввода-вывода данных и устройства обмена графической информацией. Необходимо создание программных средств, необходимых для общения человека с вычислительной техникой (пользовательский интерфейс).
Третье требование обуславливает объединение рабочих мест проектировщиков в вычислительную сеть. В результате создания САПР образуется сеть узлов, связанных между собой средствами передачи данных. Узлами являются рабочие места проектировщиков, часто называемые автоматизированными рабочими местами (АРМ).
Типичный состав устройств АРМ включает в себя: ЭВМ с внешней и оперативной памятью и шинами, служащими для взаимной связи устройств; устройства ввода-вывода, включающие в себя, как минимум, клавиатуру, мышь, дисплей; дополнительно в состав АРМ могут входить, принтер, сканер, графопостроитель и некоторые другие периферийные устройства.
В зависимости от назначения существуют АРМ конструктора, АРМ архитектора, АРМ технолога-строителя, АРМ руководителя проекта и т.п. Они могут различаться как составом периферийных устройств, так и характеристиками ЭВМ.
Таким образом, введение ЭВМ и компьютерных технологий в различные сферы человеческой деятельности, и в том числе в проектирование, приводит к появлению новых инженерных специальностей и к росту потребности общества в новых специальностях, занимающихся разработкой и эксплуатацией автоматизированных систем.
Разработка САПР включает следующие основные задачи:
· анализ процессов ручного проектирования, алгоритмизацию проектных задач на базе математического моделирования, оптимизации, дискретной математики, искусственного интеллекта;
· разработку программных комплексов для решения задач проектирования;
· выбор технических средств, разработку интерфейса пользователя, создание методик автоматизированного проектирование, обучение пользователей и эксплуатацию средств автоматизации.
Следовательно, специалист по разработке САПР является системным аналитиком, специалистом в области системотехники, задачами которого являются поиск путей формализации и алгоритмизации проектных процедур, обоснованный выбор технических и программных средств среди множества возможных вариантов для реализации автоматизированных процессов, применение существующих и разработка оригинальных программ для решения сформулированных проблем.
Особенность общенаучной и общеинженерной подготовки студентов специальности САПР сочетает дисциплины, типичные как для направлений информатики и электроники, так и для механики. Это обусловлено тем, что инженер-создатель САПР проектирует средства автоматизации интеллектуальной деятельности на базе современных средств вычислительной техники, а объектом автоматизации являются процессы проектирования в различных отраслях промышленности. Подготовка специалистов в области САПР в строительных вузах, и, в частности, в Национальном исследовательском Московском государственном строительном университете (МГСУ), позволяет студентам специализироваться для автоматизации задач архитектурно-строительного проектирования.
Проект здания или сооружения представляет собой комплекс чертежей, расчетов и пояснительной записки, необходимых для возведения здания и обоснования принятых в проекте решений. Проект сопровождается сметой, в которой определены необходимые для возведения здания расходы строительных материалов, затраты труда и стоимость объекта. Проекты разрабатываются коллективами специалистов проектных организаций (архитекторы, инженеры-конструкторы, инженеры-технологи, специалисты по инженерному оборудованию, технологии и организации строительства, экономисты).
Исходным документом для разработки проекта служит задание на проектирование. Оно составляется организацией-заказчиком. В задании указываются место строительства, основные требования к проекту, содержится программа проектирования – перечень и размеры помещений, которые необходимо предусмотреть в проектируемом здании.
Строительство осуществляется по типовым или индивидуальным проектам. Типовые проекты разрабатывают для возведения объектов массового строительства – жилых домов, детских дошкольных учреждений, школ, поликлиник, кинотеатров и пр.
Типовые проекты предназначают для многократного применения, поэтому они должны быть безукоризненными по функциональному и конструктивному решению, а также обеспечивать экономичность и индустриальность строительства. Каждое новое «поколение» типовых проектов по мере их разработки рассматривается не только организацией-заказчиком, но и специалистами смежных отраслей, творческими общественными организациями. Строгой проверке и оценке подвергаются заложенные в проект новые технические решения. Всесторонней разработке типовых проектов способствует организационное объединение проектных и научно-исследовательских подразделений в единые научно-проектные институты. В проектных подразделениях создаются архитектурно-конструктивные решения зданий, а в научно-исследовательских лабораториях испытываются прочность, устойчивость, изоляционные качества предлагаемых конструкций.
Типовые проекты разрабатывают для определенных климатических районов, но без ориентации на конкретную площадку строительства. В связи с этим возведению типового здания предшествует проектная работа, называемая привязкой проекта (приспособление проекта к конкретной градостроительной ситуации, рельефу и грунтам). В состав рабочих чертежей привязки входят уточненные чертежи фундаментов, подвалов, цокольной части, чертежи примыкания инженерных сетей здания к наружным сетям на участке и т. п. Градостроительная ситуация учитывается при выборе вариантов типового проекта по этажности, протяженности, ориентации, решению фасада.
Каждый типовой проект имеет технический паспорт, содержащий схемы основных чертежей (план, фасад, разрез) и экономические показатели.
Процесс проектирования типовых или индивидуальных объектов начинается со сбора и анализа материалов по аналогичным сооружениям и сопоставления полученных данных с требованиями норм и задания на проектирование. В результате этой подготовительной работы складывается общий замысел проекта зачастую не в одном, а в нескольких вариантах по архитектурной композиции, планировке или конструкциям. Рациональный по всем этим позициям вариант принимается к разработке.
В современном информационном обществе эффективная работа любой отрасли, любого предприятия невозможна без использования современных информационных технологий.
Цель автоматизации проектных работ - собрать, тематически объединить и обработать информацию так, чтобы ускорить доступ к информации и представить ее в виде, удобном для интерпретации человеком - пользователем. Сегодня в информатике нет ограничений на вид собираемой информации и тип используемых носителей информации. Средства информатики позволяют интегрировать разнообразную информацию в "одном месте" и создавать всеобъемлющее поле информационных ресурсов. А это, в свою очередь, снимает неопределенность и повышает вероятность получения нужного знания.
| Опытная эксплуатация |
| Монтаж оборудования |
| Строительно-монтажные работы |
| Работа предприятий строительной индустрии и промышленности строительных материалов |
| Проведение инженерных изысканий |
| Разработка технико-экономического обоснования на возведение объекта |
| Проектирование инженерных систем |
| Проектирование организации строительства на разных стадиях возведения объекта |
| Архитектурное проектирование |
| Конструкторское проектирование |
Рис. 4.1. Этапы инвестиционного цикла.
При работе с различными видами информации, циркулирующей в строительном комплексе, возникают специфические проблемы, определяемые особенностями перерабатываемых данных.
Основой информационного взаимодействия в строительстве является нормативно-справочная документация. Объемы ее в рамках строительного комплекса весьма велики.
В действующей в настоящее время системе для изложения обязательных требований предназначены государственные нормативные документы - технические регламенты, СНиПы (Строительные нормы и правила), ГОСТы (Государственные стандарты) и ТСН (Территориальные строительные нормы). Требования этих документов контролируются государственными службами (государственными надзорными органами). Невыполнение обязательных требований государственных нормативных документов наказывается по Закону об административной ответственности за правонарушения в области строительства.
Для изложения рекомендательных требований (советов) предусмотрен специальный вид нормативного документа - свод правил (СП). В этом документе содержатся "рекомендуемые в качестве официально признанных и оправдавшие себя на практике положения, применение которых позволяет обеспечить соблюдение обязательных требований строительных норм, правил и стандартов и будет способствовать удовлетворению потребностей общества" (СНиП 10-01-94, п.6.6). Рекомендуемые положения нормативных документов применяют по усмотрению исполнителя (производителя продукции) или по требованию заказчика. В последнем случае они предъявляются и контролируются заказчиком, а их невыполнение наказывается санкциями, предусмотренными договором.
СНиПы, ТСНы, единые нормы и расценки (ЕНиРы), технологические регламенты и др. представляют собой обширные сборники, содержащие алфавитно-цифровую информацию. На первый взгляд, создание мощных информационно-поисковых систем не должно вызывать серьезных трудностей у разработчиков программного обеспечения. Однако, это не так.
Основные проблемы, возникающие на этом этапе информатизации строительного комплекса, связаны с тем, что заложенные в СНиПы, ТСНы и ЕНиРы данные, практически совсем не формализованы. Исторически это вызвано тем, что структура сборников формировалась, с одной стороны, достаточно давно, когда не шла речь о применении вычислительной техники, а с другой стороны, осуществлялось это людьми, не обладающими специальными знаниями в области информатики. В результате, практически очень трудно проводить сравнение объектов различных отраслей (выбраны разные единицы измерения), объектов различной мощности (отсутствуют единые подходы в формировании наборов объектов-представителей) и т.д.
Таким образом, имеющиеся в настоящее время в распоряжении пользователей отдельные базы данных, пытающиеся повторить структуру стандартных строительных нормативных сборников, представляют собой весьма громоздкие информационные объекты с ограниченными возможностями поиска. Кроме того, в процессе работы этих систем постоянно приходится решать задачи интерполяции и экстраполяции данных. Необходимость этого объясняется тем, что, несмотря на обилие хранимой информации, реальное разнообразие объектов существенно выше. Поэтому заложенные в сборники дискретные ряды норм приходится постоянно расширять путем их пересчета.
Выход из сложившейся ситуации с нормативно-справочной информацией в строительном комплексе может быть найден путем принципиального изменения структуры ее хранения. Во многих случаях целесообразной представляется разработка нормативов не в виде отдельных значений, соответствующих наиболее типичным случаям, а в виде непрерывных функциональных зависимостей, аппроксимирующих имеющиеся ряды данных. При этом появляется возможность вообще отказаться от информационных баз данных в их традиционной форме.
Формирование новых методологических подходов по работе с нормативно-справочной информацией в строительном комплексе должно также сочетаться с серьезным пересмотром самих имеющихся нормативов. Многие из них давно устарели, часть - не соответствует реальным требованиям и условиям строительной площадки. В современной экономической ситуации важно также различать технологические и организационные нормативы. Ограничения, заложенные в строительные нормы и правила, типовые технологические карты, связанные собственно с технологией строительного производства или с техникой безопасности, должны быть приведены в соответствие с характеристиками используемого в настоящее время оборудования. Нормы, которые регламентируют продолжительность строительства, составы бригад, звеньев, их производительность труда и т.п., должны рассматриваться только как своего рода ориентиры.
Поставленные проблемы призваны решать научно-исследовательские организации строительного комплекса. Однако недостаточное финансирование указанных задач приводит к тому, что работы в данном направлении идут крайне медленно.
Другой важной особенностью автоматизации обработки информационных потоков в строительном комплексе является значительная доля достаточно сложной графической информации. Недостаток финансирования и в этом случае накладывает существенный отпечаток на решение возникающих проблем информатизации. В этом случае речь идет о недоступности необходимого оборудования для широкого круга организаций.
Обработка графических данных требует достаточных мощностей вычислительной техники (высокая частота процессора, высокий уровень графических адаптеров мониторов, большая емкость дисков, малое время доступа к данным и др.). Кроме того, требуется специальное, весьма дорогостоящее оборудование (плоттеры, дигитайзеры, сканеры большого формата).
Имеются также определенные сложности с выбором программного обеспечения. В области автоматизации работы с графической информацией до сих пор нет общепризнанных стандартов по хранению, архивации и т.п. В результате различные пакеты программ не всегда совместимы друг с другом.
Наибольшие сложности возникают при необходимости занесения в компьютер графики с бумажного носителя с целью ее дальнейшего использования при формировании проектных документов (геодезические, топографические и т.п.). Программное обеспечение используемых для этих целей сканеров представляет данные в так называемом растровом формате (изображение рассматривается как совокупность точек). В тоже время, наиболее широко используемые чертежные пакеты программ, такие как AutoCAD, работают с векторными форматами данных (например, окружность хранится в виде координат центра и величины радиуса).
Таким образом, для обеспечения нормальной передачи данных необходимо достаточно мощное математическое обеспечение распознавания образов. Кроме того, даже у лучших программ, транслирующих графическое изображение из одного формата в другой, качество результирующего чертежа очень невысоко и, как правило, полученный документ может использоваться только как основа для повторного формирования изображения на экране дисплея.
На всех стадиях проектирования происходит:
· формирование графических и текстовых баз данных элементов повторного применения;
· решение задач выбора, размещения и компоновки типовых элементов.
В рамках архитектурно-строительного проектирования проводится:
· разработка концептуального замысла будущего здания (сооружения);
· проектная отработка выбранной концепции;
· разработка строительного проекта.
При этом решаются задачи:
· визуализации трехмерных объектов;
· анализа пространственных построений;
· оптимизации размещения планировочных элементов.
В рамках конструкторского проектирования проводится подбор конструкций, реализующих предложенную архитектором компоновку и внешний облик объекта. При этом решаются следующие задачи:
· выбор конструктивной схемы здания;
· выбор видов конструкций;
· выбор видов материалов и их свойств;
· расчет нагрузок на конструкции (расчетная схема здания) – расчетные прочностные задачи, определение несущих способностей, сопротивление материалов.
При проектировании инженерных систем формируют пространственную коммуникационную сеть, снабженную комплектом обеспечивающего оборудования. При этом решают следующие задачи:
· определение характеристик потребителей;
· трассировка сети (определение связей между потребителями и источниками), пространственное моделирование;
· параметрическая оптимизация (выбор параметров инженерных сетей, коммуникаций, линий связи и др.);
· подбор инженерного оборудования;
· проверка работоспособности сети путем моделирования потокораспределения.
Организационно-технологическое проектирование – разработка самого процесса создания будущего объекта. На основании данных архитектурно-строительного проекта, конструкторских расчетов и выбранного инженерного оборудования определяется очередность выполнения работ, пространственное размещение всего необходимого оборудования, инженерных сетей обеспечения, временных зданий и сооружений.
На стадии организационно-технологического проектирования решаются следующие задачи:
· формируется строительный генеральный план (графические и расчетные задачи с выбором необходимого оборудования, технологической оснастки и т.п.);
· формируются технологические карты на отдельные виды работ;
· принимаются решения по производству геодезических работ;
· принимаются решения по технике безопасности;
· принимаются решения по прокладке временных сетей, строительству временных и использованию инвентарных (мобильных) зданий и сооружений;
· формируется пояснительная записка с технико-экономическим показателями и обоснованием решений по производству работ.
При разработке строительных генеральных планов и технологических карт обязательно учитываются данные инженерных изысканий как результат комплексного исследования будущего района строительства и эксплуатации объекта. Информатизация инженерных изысканий – это формирование информационных банков по различным аспектам природопользования, автоматизация обработки больших объемов картографических данных.
Важнейшим документом этапа организации строительства является календарный план, устанавливающий на основе принятых организационно-технологических схем и решений целесообразную очередность, взаимную увязку во времени и сроки выполнения работ. Результатом рассчитанного календарного плана являются также графики поступления на объект строительных изделий и материалов, графики движения по объекту основных строительных машин и рабочих кадров. При формировании календарных планов используются различные алгоритмы расчетов (различный набор технологических и иных увязок работ с учетом ресурсных и иных ограничений) и визуализации план-графиков.
Базой для календарного планирования являются сметные расчеты, использующие как стоимостные нормативы, так и нормативы потребления строительных изделий, материалов, затрат труда. Формирование смет и актов выполненных работ сводится к:
· организации поисковой системы в сметно-нормативных базах;
· проведению расчетов, включая механизмы дополнительных начислений, индексаций и т.п.;
· генерации отчетов по широкому перечню типовых и настраиваемых форм.
Исходя из сформированных при календарном планировании графиков потребности в материальных ресурсах, организуется материально-техническое снабжение объекта строительства, обеспечивающее комплектацию объектов на основании формируемых заказов на материалы, изделия, оборудование с учетом производимых поставок и списаний. При этом решаются:
· задачи исследования операций (транспортные задачи, задачи маршрутизации, задачи управления запасами);
· расчетные задачи по структуре и объему хранения и складирования материально-технических ресурсов;
· учетные задачи по движению материально-технических ресурсов.
Возведение объекта обеспечивается также транспортными организациями, управлениями механизации. При этом проводится:
· оптимизация потоков;
· оптимизация маршрутов;
· оптимизация парка машин;
· решение задач управления рисками.
На стадии собственно строительства решают:
· задачи оперативно-диспетчерского управления;
· задачи организации поточного строительства (оптимизация потоков);
· задачи управления парком строительных машин и механизмов;
· задачи учета и контроля.
Особое место занимает автоматизация строительной индустрии и промышленности строительных материалов. Решаемые здесь задачи несут в себе специфику организации производственных процессов, включая управление поставками, контроль качества, обеспечение производства и др., характерных для задач автоматизации промышленной отрасли.
Важной особенностью систем автоматизации проектирования в строительной отрасли является их комплексный характер, объединение не только графических, но и расчетных, и учетных задач.
Упрощенно технологию цикла разработки и внедрения автоматизированных систем в строительной отрасли можно представить в виде следующей цепочки: анализ сложившейся ситуации - выработка концепции развития – закупка необходимой техники - разработка или приобретение программного обеспечения - обучение пользователей - эксплуатация готовых систем. Оказывается, что на каждом этапе проявляются серьезные противоречия, что затрудняет принятие обоснованных решений по развитию информационных технологий. Так, для сокращения инвестиционного цикла в строительстве необходимо объединение, интеграция процессов проектирования и управления строительством, создание принципиально новой структуры проектной и технологической документации, что требует разработки сложных систем с обширными базами данных. Для такой разработки необходимы значительные централизованные вложения и сложившиеся коллективы компетентных специалистов. Стоимость аппаратных средств весьма высока. И приобретение вычислительной техники, и программного обеспечения также требует значительных капиталовложений, окупаемость которых может быть получена лишь через несколько лет.
Особенно остро стоит вопрос с обучением пользователей систем.
Современная автоматизированная система базируется на обмене данных и знаний между человеком и машиной, поэтому и необходимо на стадии разработки привлечение опытных специалистов для проработки постановок задач, определения структуры информационных баз. Но этому процессу препятствует консерватизм, нежелание овладевать новой, по сути, специальностью, нежелание делиться своими знаниями в условиях обострившейся конкуренции, потеря престижности профессии, высокая текучесть кадров.
Перечень подобных проблем можно и продолжить. Однако, очевидно, что альтернативы автоматизации производственной деятельности на базе информационных технологий в строительной отрасли, даже в современных сложных условиях, нет. Резко увеличить объемы реализации с одновременным повышением качества продукции иным путем невозможно.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 197.
