автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Основы комплексной оптимизации промышленных зданий при их проектировании

'Л ■¿¡'И I ■ И ЧМ. V Л'. «>'-'.

Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданий и сооружений (ЦНИИпромзданий)

На правах рукописи

, Ф11СУН Витали£ Александрович

УДК 725.4.011:65.011.56

ОСНОВЫ ЮЛШЕКСНОУ! ОПТЮМЗАЦШ ПРОЖЖЕННЫХ ЗДШ& ЯРИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Специальность: 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

лооква 1022

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском» проектном и конструкторско-технологическом институте легких металлических конструкций / ЦНИИпроектлегконструкция /.

Официальные оппоненты:

1. Доктор технических наук ..профессор Гиндоян А.Г.

2. Доктор технических наук,профессор Мастаченко В.Н.

3. Доктор технических наук,профессор Дай Т.Н.

Ведущее предприятие: Московский Пр'остройпроект

Защита состоится "/7" МЙ)НЧ 1992 г. в / У час. на заседании специализированного совета Д 033.17.01 при Центральном научно-исследовательском и проектно-эксперименгальном институте•промышленных зданий и сооружений /ЦНШпромзданий / по адресу: 127238, г.Москва, Дмитровское шоссе, дом 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " / 3 " МА ? 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук,профессор

Петренко Е.В.

»о Дальнейшему 1"— ' ~ """

Щ0В1® прододвгг» СТроиге®сгра ИГальН!« аяоже-

. о» Р. —«

'ВДсом стран» „ 3рЛ1ено^ваниа утаюгра СССР <№ 328 и

—»-С. г г- •

лела „ 0 дальнейл,ем сов?™ ЭТа

повыше^ роли м -

проекгно-

»0,0, "I х »"»«о»», О кк,и" «НО-

г —гга • - -г г

0нмю™ мчяг »» ...

полнение работ, повышению производительности труда работников проектно-изыскательских организаций и качества проектно-сметной документации.

Особое значение имеет цроведенне единой научно-технической политики цри выборе организационно-технологических решений производства и архитектурно-строительных решений с учетом социальных и экологических результатов осуществления мероприятий научно-технического прогресса (НШ). Для осуществления данной политики необходимы разработка и внедрение новой системы оценки качества про-ектно-сметной документации и ее технического уровня на основе коми лексных критериев оптимизации, реализуемых при вариантном проектировании и на конкурсной основе. Данные критерии должны позволять оценивать каждый проект на строительство и реконструкцию с позиций внедрения принципиально новых достижений. НТП с широким применением автоматизированных систем (АС) проектирования по всему циклу создания объекта: "НИОКР - производство - использование".

В современных условиях в результате усложнения промышленных объектов и ускоренного морального старения технологических процессов возникает необходимость комплексной оценки проектируемых зданий при системной увязке архитектурно-строительных решений, технологического оборудования и инженерных коммуникаций, возведения и эксплуатации, учета параметров модернизации производства и соцнал] но-экологических результатов.

Однако, несмотря на принятые меры правительственными органами и значительные успехи ученых и проектировщиков по улучшению проекгао-сметного дела, еще не разработаны достаточно надежные ме тоды для всесторонней оценки принимаемых решений при проектировании, особенно в условиях рыночных отношений. Практически отсутств ют удобные способн многовариантной разработки проектных решений

цаний с систешых позиций при учете прогнозируемых модернизаций роизводства, не в полной мере выявлены функциональные связи этих зшений с технологической, архитектурно-строительной, санитарно-зхнической и другими частями проекта, что в целом влияет на эф-зктивность капитальных вложений. Вышесказанное предопределяет ктуальность и народнохозяйственное значение рассматриваемой пробами, решению которой и посвящена данная работа.

Научные и экспериментальные исследования, составляющие осно-у настоящей диссертационной работы, а также практическое внедре-ие полученных результатов при проектировании промышленных зданий ешолнллись в соответствии с планами ГКНТ и Госстроя СССР (програм-ы 66,68,0.55.01) и тематическими планами ЦНИИпромзданнй Госстроя ССР, ЩШпроентлегконструкция Минмонтажспецстроя СССР, Харьковско-о ПромстройНИИпроекта, Гипрохиммаша (г.Киев), Гипромясомолпрома осагропрома СССР, Ленинградского и Ивановского Промстройпроентов, олжского автозавода им. 50-летия СССР (г.Тольятти), МАрхй и дру-их организаций на 1972-1991 годы.

Цель работы состоит в разработке и научном обосновании концеп-ии комплексной оптимизации промышленных зданий при их проектирова-ии.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в абоге решаются следующие основные задачи:

выявить и обосновать совокупность факторов, влияющих на повы-ение эффективности проектируемых промышленных зданий для возмож-ости их учета при проведении комплексной технико- экономической птимизации;

провести анализ применяемых методов технико-экономических боснований проектных решений и существующих систем автоматизиро-анного архитектурно-строительного проектирования промышленных зда-

ней, определить теоретические и практические возможности осуществления' комплексной оптимизации зданий при их проектировании;

определить и научно обосновать методологические основы иссле дования и проектирования промышленных здании как "системы" в услс виях комплексной их оптимизации;

провести качественный анализ и выявить необходимую совокупность параметров, описывающих производственную структуру промышленного здания, объемно-планировочное и конструктивное решения, возведение и эксплуатацию, установить их взаимосвязь мевду собой и разработать принципы комплексного их рассмотрения в единой сист ме;

разработать структуру и принципы формирования системы Крите]; ев оценки проектных решений промышленных зданий, реализуемых в аг томатизированном режима;

разработать экономико-математическую модель комплексной тех! ко-экономической оптимизации промышленных зданий, обосновать ее ; товерность и возможность практического применения;

разработать процедуру автоматизированного формирования оцеш ных критериев при осуществлении комплексной технико-экономическо5 оптимизации проектных решений, программу и методологию подготовь исходной информации и выбора эффективных вариантов из множества;

экспериментально проверить и практически применить на реальных объектах проектирования положения и методы, разработанные в диссертации.

Объектом исследования являются промышленные здания машиност; тельной отрасли по всему циклу их создания: "НИОКР - производств' использование".

Предмет исследования - совокупность проектных решений промы ленных зданий как синтез архитектурно-строительных и организацио:

•ехнологических разработок производства, возведения и эксплуатации.

Идея работы заключается в создании концепции комплексного ассмотрения параметров проектных решений в единой функциональной истеме, их оптимизации и выборе эффективных вариантов. Методологическая основа работы базируется на: принципах функционально-системного подхода к формируемым ар-итектурно-строительным и организационно-технологическим решениям роизводства и возведения зданий, выявления и исследования всего омплекса параметров проектных разработок;

методах решения задач математического программирования при остроении экономико-математической модели здания;

методах математической статистики дм определения содержания, ормы связи и построения экономико-математических моделей критери-в оптимальности;

результатах научных исследований ряда предприятий машинострои-зльной отрасли по проблемам, связанным с темой диссертации;

опыте проектирования, строительства и эксплуатации промышленное зданий.

Основные научные положения.

I. Повышение эффективности проектируемых промышленных зданий зстигается при установлении взаимосвязи мевду проектными разра-зтками по всему циклу их создания "НИОКР - производство - исполь->вание", выявлении и научном обосновании состава параметров и пе-¡менных, описывающих объемно-планировочные, конструктивные и орга-гаационно-технологические решения производства и возведения; при гете затрат на эксплуатацию и прогнозирование модернизации произ->дства при комплексном их рассмотрении в единой функциональной ютеме и удовлетворении принятых решений социально-экологическим >е Сованиям.

2. Рассмотрение проектных решений промышленных зданий в единой системе с учетом прогнозируемых модернизаций производства осуществляется на основе разработки экономико-математической модели, включающей: функцию цели и систему алгебраических уравнений, описывающих данные разработки; совокупность параметров и переменных с установленными областями их существования, результаты научных обос^ нований достоверности ЭММ и возможности ее практической реализации.

3. Практическая реализация экономико-математической модели при определении эффективных объемно-планировочных и конструктивных решений здания, продолжительности его строительства при рациональных организационно-технологичесвих решениях производства осуществи ется постановкой задачи в аналитическом виде и разработкой процедуры автоматизированного формирования научно обоснованного состава технико-экономических критериев оптимальности и методологии выбора эффективных разработок с учетом требований заказчика в современных условиях хозяйствования и рыночных отношении.

4. Комплексная технико-экономическая оптимизация параметров проектных решений промышленных зданий как системы является научным инструментом по формированию рациональных объемно-конструктивных его компоновок при учете перспективного развития архитектурно-стро тельных и организационно-технологических решений производства и во ведения и позволяет выявить эффективные варианты разработок, удовлетворяющих заданным условиям.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждает ся результатами проведенных экспериментальных исследований, опытны 1 функционированием разработанной концепции комплексной оптимизации проектных решений и практическим ее использованием в научных, проектных и учебных организациях.

Научная новизна полученных результатов заключается в том, чтс

шервыа:

выявлена и научно обоснована с проведением качественного ана-иза совокупность параметров, описывающих архитектурно-строитель-ые и организационно-технологические решения производства и возве-ения здания как системы, затраты по его эксплуатации, учет которых еобходим при осуществлении комплексной технико-экономической оп-имизации;

установлена взаимосвязь между выявленными параметрами здания, го позволило разработать показатели строительной технологичности роектных решений, определить зависимость и пределы их изменения ри вариации параметров и построить совокупность уравнений связи зжду проектными разработками, отражающих установленные зависимости составляющих основу разрабатываемой экономико-математической могли;

построена экономико-математическая модель комплексной оптими-щии промышленного здания, включающая функцию цели и систему ал-'.браических уравнений, описывающих проектные разработки через со-жупность параметров и переменных с установленными областями их шествования; обоснована ее достоверность и возможность практичес-го использования;

разработаны и научно обоснованы модели технико-экономических итериев оценки проектных решений (стоимостные и натуральные), едставленные в вцде иерархической многоуровневой структуры, что зволило:

а) объединить параметры проектных разработок в единую систему хитектурно-технологического формирования объекта, изготовления роительных конструкций, их сборки и монтажа, эксплуатации здания и учете прогнозируемых модернизаций производства;

б) определить эффективную продолжительность строительства объ-

екта при рациональной взаимоувязке и длительности ведения отдельных видов работ до начала рабочего проектирования;

в) получать некоторые исходные данные, приемлемые при разработке проектов организации и технологии строительства (рациональна интенсивность ведения работ и величины рабочих зон, типы и количество монтажных кранов, сменность и потребность рабочих по видам работ и т.д.);

г) выбирать эффективные проектные решения в зависимости от ие рархической значимости и установленных пределов изменения критерие оптимальности;

предложен метод решения разработанной, экономико-математическс модели, что позволило при соответствующих преобразованиях уравнен! оптимизационной задачи получить математическую постановку в виде, пригодном для реализации при проектировании промышленных зданий;

разработана процедура автоматизированного сформирования оценс ных критериев, программа и методология подготовки исходной информ цик и выбора эффективных вариантов объемно-планировочных, констру тивных и организационно-технологических решений.

Научное значение работы заключается в разработке концепции комплексной оптимизации промышленных зданий при их проектировании на основании выявления совокупности параметров проектных решений, установлении зависимостей между ними, разработке и исследовании экономико-математических моделей и обоснованных методов выбора рациональных вариантов проекта.

Практическая ценность работы состоит в возможности использог ния методологии комплексной оптимизации проектных решений промыли ных зданий, реализованной в программном комплексе "¿КОМ" ("Автомг зированная комплексная оценка проектных решений промышленных зда!

в практике проектных организаций и при проведении научных ис

шаний;

при госэкспертпзе для сравнения технико-экономических показа-лей разрабатываемая объектов с лучшими отечественными и зарубежья объектами, отвечающими требованиям мирового уровня научно-тех-:ческого прогресса;

при традиционном проектировании, но с применением вариантной зрэботки зданий и их оценки в автоматизированном режима;

в учебном процессе при дипломном проектирований промышленных а ний.

Практическое внедрение результатов выполненных исследований уществлено:

1. В проектных к научных организациях: ЦНШпромзданий Госстроя ЗР, Харьковском ПроистройШИпрозкте, Гипрохиммэше (г.Киев), Ива-вском Промстройпроекте, Гкпропищепромз К I, Гипромясомолпроме, Щ'проектлегконструкнии Минмонтахспецстроя СССР и др. - при проек-ровании: Криворожского КХЗ (техническое перевооружение комплекса ксовкх батарей № 5 и № 6, отделения дробления !; 3); Краматорского вода "Энергомашспецсталь" (обдирочно-термического корпуса; подго-вительного отделения плавильного корпуса); Криворожского завода ремонту подвижного состава (главного корпуса); гаража на 500 ав-Зусов в г.Харькове; блока цехов завода Полимермаш. в г.Великие Лу-

; корпуса 2 филиала ПО "Большевик" в г.Еашкове; Первомайского зода алюминиево-бронзовых сплавов (блока плавильных отделений; жа ремонтных цехов; отделения подготовки стружки и галака); Ина-зского завода тракторных гидроагрегатов; предприятия по выработке :ого картофельного пюре мощностью 2 тнс.т в год; городского ;лолоч-ю завода косзгостыв 30 т цельномолочной продукции в смену; объзк-; фнзкультурно-оздороЕкгзлытого назначения из Л.'.Н и других.

2. В учебясм проиессс: использование еттеркзхов, рэзреботаннъгх

- 12в диссертационной работе, при дипломном проектировании студентов МАрхИ и ВЗШТа по вариантной разработке промышленных объектов (с I97S по 1981 гг.)., разработка учебной программной документации "Проект" по автоматизации архитектурно-строительного проектирования и ее использование в некоторых вузах страны с 1988 г. (Коммунарский ГМИ, Оренбургский ПИ, Макеевский ИСИ, Уральский ЭМИИГ и др.), научное руководство и консультации аспирантов и соискателей, диссертационные исследования ноторых связаны с использованием экономико-математических методов комплексной оптимизации проектных решений промышленных зданий (I982-I99I гг.).

3. На ВДНХ СССР в выставках: "Совершенствование организации и технологии проектно-сметной документации и инженерных изысканий" (1986 г.), "Прогрессивные проектные решения промышленных зданий и сооружений (1987 г.). Работы отмечены медалями (постановление IK ВДНХ Ji I068H от 09.11.87 г.).

Народнохозяйственная значимость. Опытное функционирование программного комплекса и его практическое применение при проектировании промышленных зданий подтвердили возможность повышения качества проектных решений и получения значительного народнохозяйственного эффекта при комплексных методах оптимизации. Экономический потенциал при реализации "ЕКОМ" в проектировании и строительстве составляет более 150 млн.руб при значительном сокращении трудоемкости строитель ства.

Апробация. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях: МАрхИ - XXIX в 1973 г., XXX - в 1Э74 г.; XXXI - в 1975 г.; ХХХ1У в Сибирском автомобильно-дорожном институте -им. В.В.Куйбышева в 1974 г.; Харьковском и Днепропетровском инженерно-строительных институтах в 1974 г.; У1В Всесоюзной конференции кафедр архитектуры в 1975 г.; У Международном симпозиуме

эмиссии 66 "Промышленные здания" МСС в 1980 г., кафедрах экономии и организации строительства МАрхИ в 1974 г. и ХИСИ в 1975 г,,, эфедре архитектуры МИСИ им. В.В.Куйбышзва в 1976 г., научно-тех-ических советах Харьковского ПромстройНИИпроекта в 1986 г., ЦНИИ-ромзданий Госстроя СССР с 1976 по 1987 гг., ЩИИпроентлегконструк-ия Минмонтажспецстроя СССР с 1987 г., Всесоюзном совещании "Компактные здания из легких металлических конструкций" в 1988 г.

Научно-исследовательские работы (НИР) и публикации. Участие в ачестве научного руководителя или ответственного исполнителя в BH-олнении НИР - 21 работа с 1976 по 1991 гг. Общий объем научно-тех-ических отчетов 3276 листов. Публикации - 45 работ объемом 64,7 п.л

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пя-и разделов, заключения, перечня терминов, списка литературы (298 вименований библиографии) и 37 страниц, приложений. В приложения ключены документы, подтверждалщие практическое внедрение результа-ов работы в научных, проектных и учебных организациях.

Диссертация содержит 226 страниц основного текста с 40 рисун-ами и 39 таблицами.

ОСНОШОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБ0Ш

Перед научно-исследовательскими и проектными организациями граны стоят большие задачи по улучшении качества проектирования повышения эффективности промышленного строительства.

Специалистами ЦНИИпромзданий, ЦНИИпроектлегконструкция, Пром-гройпроентов (гг. Москва, Киев, Ленинград), Харьковского Промстрой-Лйпроекта, ЦНИИОМТП, МА.рхИ, МИСИ им. В.В.Куйбышева, ХИСИ, а также ругих научно-исследовательских, проектных и учебных институтов до-гигнуты значительные успехи в создании эффективных типов промышлен-ых зданий и методов их возведения, унификации архлтектурно-строи-

тельных параметров и блочного метода проектирования, разработке количественных и качественных критериев оценки проектов, показателей технологичности, установлении зависимостей мезду параметрами здания и его эффективностью и т.п. Большой вклад в развитие этих исследований внесли советские ученые: Г.Г.Азгальдов, Н.С.Алферов, В.В.Блохин, И.Г.Борис, С.Н^Булгаков, В.В.Еургман, Я.П.Ватман, И.Г.Галкин, М.М.Гольдин, А.А.Гусаков, С.В.Демидов, А.А.Дубсон, Б.С.Истомин, Н.Н.Ким, Б.С.Ключевнч, Д.Г.Ландау, И.С.Николаев, В.С.1 гинская, Е.В.Петренко, С.Н.Рейшш, А.И.Субетто, Р.И.Фоков, Ю.Н.Хро-мец, Б.Б.Шатнев и др.

В современных условиях научно-технического прогресса особое значение приобретает вариантное проектирование и применение вычислительной техники как средства его обеспечения. Однако внедряется оно недостаточно. Если объем архитектурно-строительного проектирования, выполненный с применением ЭНЛ, составил на конец пятилетки (1985,г.) более 15 %, объем вариантного проектирования составлял н более 3 % общего объема проектных работ. К 1990 г. объем автоматизации составлял около 25 % с незначительным увеличением вариантного проектирования. В основном средства автоматизации применяются при расчете строительных конструкций и санитарно-технических систе поиске объемно-планировочных решений и схем генпланов на начальной стадии проектирования, расчете графиков строительства объектов. В СССР такие работы проводятся в ЦНШпроекте, МИСИ им. В.В.Куйбышевг ЦНИИпромзданий, ЩИИпроектлегконструкция, ЩИИОМТП, РИСИ и РГУ (г. Ростов-на-Дону) и в других организациях учеными: А.А.Гусаковш. Э.П.Григорьевым, В.С.Нагинской, В.Н.Ыастаченко, Ю.К.Родендорфом, Й.И.Рафалсвичем, В.С.Тимощуком, Р.И.Фоковым, В.Н.Шатневым, Г.Я.Эпс цвейгом, П.Э.Лопусевым, Н.Т.Грозаву, Н.П.Чиобану и др.

За рубежом аналогичные работы ведутся фирмами, проектными и

научно-исследовательскими институтами: в США ( " FÜHB * и "IBM", " Csrnputec " QmU£& ihu&ttsoott университетами в

г.Беркли и Карнеги-Мвллои, Массачусетским технологическим институтом и др.); в Германии (" GEODÄT Дюссельдорфским университетом, п fiRCHl ТЕСТЕМ апо/ ШеМ£Ш£,* " " и другими); в Великобритании С WEST за£- SEX SS " goi/entzu », "WAPV1CK GOV£N7/2U Эдинбургским университетом и др.); в Нидерландах (НИИархитектурн); во Франции ('Ce/itf-cuctioas Mockjfc/ctes -da%p "); в Японии (" " £/u>iuzu "), й Венгрии (Технологическим институтом в Г.Будапеште); в Болгарии, в Канаде, Польше и других странах.

Для оценки проектных решений в условиях АС разработаны критерии оптимальности с разной степенью полноты и точности; их математическое описание; способы подготовки исходных данных для реализации на ЭШ, методы определения весомости критериев и процедура сведения локальных критериев в комплексный и т.д., что явилось крупным вкладом в развитие САПР.

Однако существующие принципы формирования и выбора эффективных вариантов объемно-конструктивной компоновки промышленных зданий, метода технико-экономического обоснования проектов еще не отвечают в полной мере современным требованиям научно-технического прогресса и требуют дальнейшего совершенствования. Так, еще не разработаны достаточно надежные комплексные методы для всесторонней оценки принимаемых решений при проектировании, особенно в условиях рыночных отношений, отсутствуют практически удобные способы многовариантной разработки проектных решений зданий с системных позиций при учете прогнозируемых модернизаций производства и социально-экологических требований, на в полной мере выявлены функциональные связи этих решений с технологической, строительной, санитарно-технической и

другими частями проекта. Существующие экономико-математические моде ли (ЭММ), построенные на основе многофакгорных уравнений регрессии и позволяющие оценить проектные решения и выбрать эффективные, но однотипные здания, невозможно использовать с иными, чем в модели па раметрами строительных конструкций и видами материалов, инженерных систем и технологического оборудования, продолжительности строитель ства и условий окружающей среды, монтажных механизмов и т.д. Кроме того, основным из существующих технико-экономических показателей, г пользуемых в ЭММ для выбора лучшего проектного решения при определе нии сравнительной экономической эффективности, является показатель приведенных затрат. Однако современная методика его расчета затрудг ет при вариантном проектировании в комплексе учет особенности прои: водственной структуры предприятия, объемно-планировочного и констр; тивного решений, выбор эффективной продолжительности строительства здания при учете параметров организации и технологии его возведена и т.д. Оценка проекта носит фиксирующий характер, не до конца поел довательно используется принцип учета экономической динамики, живо труда и природных ресурсов, чем в значительной .степени обуслоЕлива ся недостаточная организационно-технологическая надежность строите ного производства в целом и, как следствие, низкая эффективность к питальных вложений. Методы расчета экономической эффективности в з чителъной мере оторваны от методов оценки расчетов хозяйственной деятельности. В условиях перехода предприятий на полный хозяйствен ный расчет, самофинансирование и самоокупаемость, появления рыночных отношений положение коренным образом меняется и хозяйственный расчет является определяющим принципом. Поэтому наряду с использоз нием традиционных методов сравнительной эффективности капитальных вложений, ограниченных рамкгми применения,проводимые в работе исследования предусматривают разработку методологии комплексной опт:

мизации и оценки эффективности мероприятий, отраженных в проектных решениях и направленных на ускорение НТП, основанной на увязка в единую систему архитектурно-строительных решений, технологического оборудования и инженерных коммуникаций, возведения и эксплуатации, учета параметров модернизации производства и социально-экологических результатов.

Для проектирования промышленных зданий с системных позиций наряду с выявлением, научным обоснованием параметров проектных решений и построением уравнений связи между ними для формирования экономико-математической модели комплексной оптимизации необходима и разработка надежных критериев оценки, приемлемых в условиях автоматизации проектирования. Причем мевду участниками инвестиционного процесса в ходе проектирования промышленных зданий основные взаимодействия и "стыковка" осуществляются на стадии "проект". Однако до настоящего времени практически отсутствует методология комплексной технико-экономической оптимизации проектных решений на стадии "проект" при вариантной разработке и системном подходе к проектируемому объекту с реализацией в автоматизированном режиме, что предопределяет актуальность и народнохозяйственное значение данной проблемы.

Благодаря разработкам названных выше ученых и других авторов, внесших большой вклад в проблему автоматизации проектяо-сметного дела и вариантной разработки объектов, формирования критериев оценки проектных решений и процедуры их выбора, были созданы предпосылки к проведению настоящего исследования, направленного на дальнейшее развитие методологии комплексной оптимизации промышленных зданий при автоматизированных методах расчета и устранение некоторых существующих недостатков в данной области исследований.

Системное движение, в котором участвуют многие специалисты, принадлежит к числу основных особенностей науки и техники второй по-

ловины XX века, являясь логическим следствием теории познания диалектического материализма и, пожалуй, единственной областью, где результат становится почти реальным фактом исследования в области промышленно-экономических систем. Не останавливаясь на составляющих системного подхода (исследовании операций, системотехнике, системном анализе, принятии решений), которые отражены достаточно подробно в печати и являются самостоятельными, но взаимосвязанными научными дисциплинами, выделим, что основным средством сравнения альтернатив в системном анализе является метод "стоимость - эффективность" Оценку и обоснованный выбор эффективных проектных разработок осуществляют при принятии решений. Причем методы принятия решений базируются на признании центральной роли человека, его творческой деятельности,- а ЭВМ служит инструментом для расширения возможностей человека и ускорения разработки эффективного решения.

Следует отметить, что к настоящему времени учеными созданы основополагающие принципы системного проектирования промышленных эда-ний с применением АС. Однако научно-технический прогресс в области технологии производства и строительства, способствуя появлению новых прогрессивных технологических линий, строительных конструкций и методов их монтажа, новых перспективных типов промышленных зданий, усложнил увязку параметров проектных решений в единую систему. Возникла необходимость расширения диапазона рассмотрения в данной системе параметров качественно изменяемых проектных разработок с учетом прогнозируемых модернизаций производства. Это обстоятельство затрудняет, а иногда делает невозможным использование существующей методологической основы формирования и комплексной оценки проектируемых зданий. Особенно остро ощущается данное положение в условиях новой хозяйственной деятельности организаций и рыночной экономики. Поэтому в работе рассматривается проблема создания концепции комп-

19КСН0Й оптимизации промышленных зданий на новой методологической юнове, отражающей происшедшие изменения в проектном дела, строительства и экономике.

Под "бсновами" понимается разработка принципов комплексной оптимизации проектных решений промышленных зданий, базирующихся на ;оздании экономико-математической модели (ЭММ), являющейся основой 1ля выбора эффективных решений при вариации параметров объемно-пла-щэовочных, конструктивных и организационно-технологических реше-1ий производства и строительства здания в единой функциональной системе.

При этом имеется в виду, что понятие "комплексная" охватывает эсновные аспекта, предопределяющие эффективность разрабатываемых 1роектных решений промышленного здания (организацвояно-технологи-геские решения производства и возведения, объемно-планировочные и конструктивные решения, затраты на эксплуатации и социально-экологические мероприятия) и отвечающие совокупности задач, отраженных в постановлении ГКНГ СССР и АН СССР от 3.03.88 г. № 60/52 по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса.

Промышленное здание является сложной системой, состоящей из рада подсистем, и на конечный результат - разработку эффективного решения - влияет множество факторов, которые необходимо учитывать комплексно. Более того, отдельные слагающие строительства здания (подсистемы) являются в свою очередь сложными системами и трудно оптимизируются ввиду наличия утвержденной нормативной базы, параметрических рядов технологических и типологических размеров производства и архитектурно-строительных решений и т.д. Поэтому в работе оптимизация как математическое решение задачи основывается на реализации создаваемой экономико-математической модели здания. С

практической же сторош оптимизация возможна лишь в отдельных элементах строительных систем. В этой связи при проектировании промышленного здания понятие "оптимальный" трансформируется в "условно-оптималышй", т.е. в выбор совокупности наилучших рациональных решений, апробированных строительной практикой. Кроме того, следует учитывать, что при создании рационального проекта здания параметры объемно-планировочных, конструктивных, организационно-технологических решений возведения объекта могут в отдельности не быть оптимальными, но их величины способствуют достижению максимальной эффективности при комплексной его оценке.

Исследования предусматривают разработку методологии комплексной оптимизации проентных решений применительно к проектируемым промышленным зданиям машиностроительной отрасли. Однако построение методологии не исключает возможности ее применения и для других отраслей (легкая, пищевая, транспорт и т.д.) при соответствующей корректировке некоторых исходных параметров и переменных характеристик для проектных решений данных отраслей.

Исходя из поставленной цели исследования "системный" подход к проектируемому зданию предполагает комплексное рассмотрение всех отношений и связей между: материальными элементами объекта (строительные материалы и конструкции, производственное оборудование, технологические связи между цехами, инженерные коммуникации и т.п.), образующих его целостность как физического тела при их возведении; архитектурно-эстетическими и организационно-технологическими, санитарно-гигиеническими и эксплуатационными характеристиками здания на протяжении всего срока его функционирования. Или иначе, "система" - комплексное рассмотрение всех присущих промышленному зданию параметров проектных разработок с их взаимосвязями между собой на всех этапах видоизменения объекта. В соответствии с данным опреде-

лением при доведении исследований в основном использовались методы функционально-системного анализа, а также методы теории принятия решений, в наибольшей степени отвечающих особенностям поставленной совокупности задач по выбору рациональных вариантов проекта. Такой подход объясняется тем, что теория функциональных систем позволяет не тольно теоретически построить строгую и целенаправленную систему проектирования промышленных зданий, но и обеспечить высокую технико-экономическую надежность проектных решений при практической их реализации.

Исследования, выполненные автором в ЦНИИпромзданий и ВДЩпро-ектлегконструкция совместно с Харьковским ПромстройНШпроектом, Киевским Гипрохиммашем и другими организациями, показали, что для осуществления комплексной оптимизации проектных решений необходимо создание экономико-математической модели, синтезирующей параметры объемно-планировочного и конструктивного решений', возведения здания и его эксплуатации при определенных ограничениях со стороны технологических, экономических, социальных требований и т.п.

Использование методов корреляционного анализа позволило выявить и научно обосновать состав параметров проектных разработок, пределы их изменения и установить взаимосвязи между собой. Например, производственная компоновка характеризуется: мощностью установленного оборудования и ритмом выпуска изделий; составом деталей технологического комплекта в изделии и числом операций по их обработке; составом и производительностью оборудования; числом рабочих мест и площадью для прохода людей и обслуживания станков; количеством цехов, участков и протяженностью транспортных, инженерных и людских потоков и т.п. Некоторые параметры для организации и технологии производства являются общими, а взаимосвязь других определяется уравнениями, характеризующими число рабочих мест и календарный фовд работы

предприятия в году; производственные связи и людские потоки между цехами и выходами из здания; площадь для размещения оборудования, технологических и инженерных коммуникаций и т.д. Кроме того, параметры производственной компоновки находятся в определенной связи с параметрами архитектурно-строительной компоновки и эксплуатации здания. В свою очередь последние взаимосвязаны с параметрами строительных конструкций при их изготовлении, транспортировании и возведении. Конструктивное и объемно-планировочное решения здания описываются параметрами, характеризующими его конфигурацию, площадь пола, наружное ограждение, проемность стен, пролеты, шаг, высоту, размеры и вес конструкций; применяемые ввды строительных материалов, их физические свойства и т.п.

В зависимости от направления основных технологических процессов и их характеристик (габариты оборудования и изготовляемых деталей, состав и протяженность производственных связей и т.п.) предопределяются объемно-планировочное и конструктивное решения здания; методы и продолжительность его возведения, затраты по эксплуатации, эффективность прогнозируемой модернизации производства и т.д. Тем самым обосновывается необходимость при проектировании промышленного здания комплексного рассмотрения параметров проектных разработок в единой функциональной системе при учете возможных их видоизменений во времени для соответствия новым условиям научно-технического прогресса. Это позволяет рассматривать проектируемое здание как глобальную систему, состоящую из ряда локальннх: новое (первоначаль нов) строительство, прогнозируемые модернизации производства (реконструкция, расширение, техническое перевооружение (рис. I, табл. I).

Проведенные исследования позволили определить существующие связи мевдг отдельными аргументами (факторами) и функцией (призна-

1

I |

I

Ч I

I 1

Сис/пем?

~Штё

мьешг

-трг

зация

штме

1-4

/ИЩИЯГ-МЦС/9

ЩЩёШё

Ртнсшг-ф«

Неши-

ШШШШ

ДГ

/щж-Ц1/9

1 I

|1с №

1Й

г

" Г —

[~Ш нп сю ор_' гтн

шг

Рис. I, Схема взаимосвязи проектных разработок при

комплексной оптимизации промышленного здания

Таблица I

Подсистемы и проектные блоки в локальной системе

Наименование 1

подсистем { Наименование проектных блоков

1. Производственная

компоновка П. Эксплуатация

здания Ш. Архитектурно-строительная компоновка

IV. Изготовление и транспортирование конструкций

V, Возведение здания

Организация производства (ОП) Технология производства (ТП) Производственные эксплуатационные затраты (ПЭ) Строительные эксплуатационные затраты (СЭ) Объемно-планировочное решение (ОПР) Конструктивное решение (КР)

Изготовление строительных конструкций (ИК) Транспортирование конструкций на строительную площадку (ТК)

Организация строительства (ОС) Технология строительства (ТС)

ком), установить зависимость совокупности аргументов и функции, обосновать состав локально-комплексных показателей оптимальности и их влияние на общий показатель затрат П'у создаваемого промышленного здания.

Критерий оптимальности включает совокупность основных затрат на все стадии цикла "НИОКР - производство - использование продукции" отражает социальные и экологические результаты. Он построен таким образо^, чтобы отвечать требованиям нормативных документов по расчету экономической эффективности капитальных вложений в строительство (по величине приведенных затрат), а также позволяет после соответствующей трансформации учитывать современные условия хозяйствования

-25 -

организаций и рыночные отношения:

- £ I* * 2 £

при р=1,К; ¿=¿4,^; /=1,?р (I)

где и У * - величина затрат всех ресурсов в г* -ом году

на объект и объем выпускаемой продукции (мощность) после р-й модерн низации производства:

ср* .Г' t^

н ' (2)

где tp - время эксплуатации объекта между двумя смежными модернизациями производства Р=1 и Р=2 ( / =1,2,..., г1-« ) (годы); Ф^ -календарный фонд времени работы предприятия в г* -м году (дни);

- количество смен работы предприятия в сутки; - продол-

М I

жительность смены (час); Iй и г * - планируемый ритм выпуска изделий (дни/шт, г, м3, ...); ^ и ¿-^ - начальный и конечный годы расчетного периода; П^^ - величина затрат на: научно-исследовательские, экспериментальные, конструкторские, технологические и проектные работы (Пнт); строительство "коробки" здания (ПЕЗ); устройство производственных связей (Лпо), пола и кровли (Пга), капитальных перегородок (П1<п); технологическое оборудование (Пой); отводимую под строительство землю (ее ценность с отражением социальных и экологических результатов) (Пзм); - суммарная величина

годовых амортизационных отчислений на реновацию и текущий ремонт;

- остаточная стоимость (ликвидационное сальдо) основных фондов, выбывающих в году £ после модернизации производства; <?С -коэффициент приведения к расчетному году: сС = (I + Е^)**'* , где ^ - расчетный год; г - год, затраты и результаты которого при-

водятся к расчетному году; Е^ - норматив приведения разновременных затрат и результатов.

Совместное рассмотрение состава параметров и переменных, входящих в локально-комплексные показатели оптимальности и описывающих проектные разработки, осуществляется на основе составления экономико-математической модели (ЭММ). Обозначив совокупность параметров и переменных через Х£' , Су при »(у )= 1,л в общем виде ЭММ имеет вид:

Казвдый из показателей затрат (Пкз, Ппс, ...) объединяет свою, присущую ему совокупность и Су . Система уравнений, описывающая производственную компоновку, объемно-планировочное и конструктивное решения, организацию и технологию строительства, эксплуатацию здания и социально-экологическую ценность территории, и является условием, которому должны подчиняться аргументы критериальной функции.

Разрабатываемая модель построена таким образом, что при соответствующей трансформации она пригодна при определении эффективности мероприятий БИ1 в современных условиях хозяйствования и рыночных отношениях. При этом показатели Пвз, Ппс, ... трансформируются в показатели затрат Зкз, Зпс, а текущие издержки при производстве (использовании) продукции рассчитываются без учета амортизационных отчислений на реновацию. Непременным условием для выбора лучшего варианта реализации мероприятия НТП является учет социально-эко-

логических факторов. Так как промышленные здания являются средствами длительного пользования, то помимо стоимостной их оценки в работе предлагается определять максимальный экономический аффект ( /тх. Эт) по разнице полных результатов и затрат за весь период реализации мероприятия ив i -ом году - с соответствующим применением коэффициента приведения d-t .

Данный подход к созданию экономико-математических моделей двух видов обосновывается тем, что существующая (традиционная) методология расчета эффективности капитальных вложений продолжает действовать в отраслях народного хозяйства. Однако в связи с перестройкой хозяйственного механизма возникает необходимость расчета мероприятия HUI с учетом фактора времени, динамики основных показателей производства и эксплуатационных характеристик самой техники, динамики цен, неопределенности информации для разных условий использования новой техники и т.д., что не всегда можно рассчитать по существующей методике с позиций сегодняшнего дня. Вместе с тем перестройку хозяйственного механизма в планировании и оценку результатов хозяйственной деятельности мероприятий на базе НТП еще нельзя считать полиостью завершенной, поэтому расчет по трансформированной формуле носит рекомендательный характер и применяется как дополнительный к существующим методикам.

При таком подходе к оценке проектных решений создаваемая экономико-математическая модель позволит на стадии проектирования здания предопределить его эффективность и высокую организационно-технологическую надежность решений при практической их реализации. Тем самым устанавливается прямая и обратная связи между научными и проектными организациями, строительным производством и эксплуатационниками. Решение рассматриваемой проблемы создает принципиально новую методологию архитектурно-строительного и организационно-технологичес-

кого проектирования объекта, способствует повышению надежности принимаемых проектных решений, качества лроектно-сметной документации и эффективности капитальных вложений.

Экспериментальная проверка разработанной ЭММ с численной реализацией решения на ЭШ типа ЕС была осуществлена в ЦНИИпромзданий Госстроя СССР и Гипрохиммаше (г.Киев) на проектных решениях промышленных зданий машиностроительной отрасли. При реализации модели пр< верялось и совпадение некоторых расчетных величин с аналогом: площадь здания, длительность рабочего времени монтажа конструкций при заданной сменности и ее продолжительности, объем строительных конструкций и межфарменного пространства и др.

Идентичность полученных расчетных величин и проектных исходны данных подтвердила правомерность математического содержания ЭММ. При оптимизации проектных разработок в результате решения системы уравнений при заданных ограничениях бшш рассчитаны стоимостные и натуральные показатели: количество и ввды монтажных кранов для воз ведения здания; трудоемкость и стоимость строительства "коробки" здания, стоимость наружного огравдения с учетом теплоты, теряемой через него; затраты на технологическое оборудование.рациональные величины протяженности связей мевду цехами при их компоновке и т.; В результате, как показали расчеты, при внедрении методологии ном] лексной оценки возможно сокращение производственной площади и как следствие стоимости "коробки" здания. А оптимизация совокупности технологических потоков по его возведению и выбор эффективного ш лекта монтажных механизмов позволяет значительно сократить продол тельность строительства.

Практическая реализация системы уравнений при заданной целег функции, выполненная в институтах, позволила сделать вывод о праЕ мерности разработанной ЭММ и возможности ее использования при вне

ре эффективная проектных решений промышленных зданий. С этой целью был разработан программный комплекс, получивший название "ЕКОМ", позволяющий при различиях вариантах архитектурно-строительных и технологических решениях, методах возведения и продолжительности строительства здания, условий его эксплуатации и социально-экологических требований выбирать наиболее рациональные проектные решения, апробированные строительной практикой. Программный комплекс предполагает совместное участие заказчика, специалистов проектных и строительно-монтажных организаций и реализован на языке " РОИТв.АН « в операционной системе ОС ЕС на ЭШ ЕС-1035. Требуемый объем оперативной памяти составляет 250 Кбайт. Объем выходной информации -6-7 стандартных листов АЦПУ. Основная программа и документация к ней в виде, пригодном для использования проектными организациями как щш САПР, так и вне его, сдана в Государственный фонд алгоритмов и программ (МОФАП-АСС).

Схема взаимосвязи отдельных подпрограмм в программе "ЕКПМ" от»-ражена на рис. 2. Их функциональное назначение заключается в следующем:

ЪПЦ (ВЮАЭ., РЮР, ТА&1М,Р)

- ввод и печать исходных данных; _ расчет стоимости и тру-

доемкости строительно-монтажных работ; ( скг-е , Т1МЕ1, , Р01$К , ^/У/г*) _ расчет показателей по организации строительства (продолжительность строительства здания, сроки начала, окончания, поодолжительность и трудоемкость работ и т.д.); ovt/l 1 ( у/г , ¿И ММ А , Р&А Г ) - расчет стоимостных показателей (капитальные вложения, эксплуатационные затраты, стоимость машино-смены монтажных механизмов, полная стоимость строительно-монтажных работ, приведенные затраты, ценность земли и т.д.); ТА&Ь 2 - вывод показателей по организации строительства; ТАВЬ I - вывод стоимостных

Рис. Схема взаимосвязи подпрограмм,,® программе "ЕКОМ"--

показателей; ААСХ ( роям, % Р£Сн>Дг )_, расчет и вывод

натуральных показателей (расход стали, цемента, электроэнергии, трудоемкость изготовления, сборки, монтажа и т.д.) по видам работ;

- выбор эффективного проектного решения из множества вариантов при рациональной продолжите льно с ч и строительства здания.

Программа построена на основе алгоритмической взаимоувязки параметров проектных разработок, синтезированных через комплексные критерии оптимальности, и позволяет при вариантном проектировании, т.е. изменении параметров объемно-планировочных, конструктивных и организационно-технологических решений, условий окружающей среды и продолжительности строительства объекта, учете требований и материально-финансовых возможностей заказчика, решать многокритериальную задачу оптимизации.

В качестве критериев оценки вариантов проектных решений используются следующие:

полная сметная стоимость строительно-монтажных работ (СМР), эксплуатационные и приведенные затраты, совокупные приведенные затраты с учетом стоимости земли, капитальные вложения в основные производственные фонды, экономический эффект от досрочного ввода объекта в эксплуатацию, натуральные показатели (расход стали, цемента, электроэнергии), трудоемкость изготовления конструкций, их сборки а монтажа, рациональная продолжительность строительства, максимальный экономический эффект от осуществления мероприятий научно-технического прогресса (НТП), срок окупаемости капитальных вложений; при-5ыль организации от осуществления НТП, Лучший вариант проектного эешения определяется не на полном множестве характеризующих его критериев, а на усеченном.

Программа позволяет при выборе эффективного проектного решения I соответствующем учете иерархии критериев, пределов их изменения I т.д. получить предварительные исходные данные, используемые гооек-

тировщиками при разработке проектов по возведению здания: наиболее эффективною продолжительность строительства, рациональные сроки начала, окончания и ведения каждого вида работ; необходимое количество рабочих и монтажных механизмов ш видам работ, рациональную величину отсека для комплексного ведения работ и интенсивность гас выполнения при планируемой продолжительности строительства и т.д.

В зависимости от требований заказчика и условий, где будет строиться данный объект, выбирается перечень вышеуказанных критериев или при необходимости - дополнительные показатели, составляющие данные критерии. Определяется их иерархия по степени важности и пределы изменения от минимальной величины до желаемого ограничения. В качестве ограничений могут быть: договорная цена, лимиты материально-технических (сталь, электроэнергия и т.д.) и людских ресурсов, эксплуатационные затраты, продолжительность строительства, источники получения строительных конструкций и т.д. в преломлении к народно-хозяйственной и оборонной значимости объекта, а также территориальным и климатическим условиям строительства.

На каздом иерархическом уровне в автоматизированном режиме ос: ществляетоя пр'сШЬ всех проектных решений и варианты, удовлетворяющие заданному диапазону ограничений, проходят на следующий иерархи чесний уровень, где происходит та же процедура, т.е. сужение доцус тимого множества вариантов. Таким образом через "сито" иерархических уровней значимости пропускают все варианты и в конечном итога получают решение, удовлетворяющее заданным условиям.

Программный комплекс "ЕКОМ" прошел экспериментальную проверку в ЦНИИпромзданий на достоверность разработанной методологии комплексной оценки проектных решений промышленных зданий и оцределение его возможностей при практическом применении на реальных объектах проектирования. Исходные данные по различным вариантам проектных

решений производственных зданий были подготовлены ШШпрошданий (конструктивные схемы), Гипросгроймаш (технико-экономические показатели изготовления основных строительных конструкций), ЦНИИОШП (показатели затрат труда на стройплощадке, выбор монтажных кранов, продолжительность возведения зданий и т.д.). При осуществлении комплексной оценки выявлялись:

эффективные конструктивные решения зданий при различных несущих и ограждающих конструкциях и размещении инженерных зон;

рациональная продолжительность строительства здания с определением целесообразных величин разграничения здания на отсеки, интенсивности ведения работ, величин технологических перерывов, типов монтажных механизмов, количества рабочих и т.п.;

эффективный срок эксплуатации промышленного здания при прогнозируемых изменениях объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений в связи с модернизацией производства. Уточнялся диапазон применения методологии и ее эффективность при комплексных и традиционных методах оценки проектных решений.

Исследования показали, что технико-экономическая надежность предлагаемой методологии комплексной оптимизации проектных решений выше, чем традиционных методов. Так, например, при экспериментальном определении срока рациональной продолжительности эксплуатации одного из зданий машиностроительной отрасли в условиях прогнозируемых модернизаций производства была установлена его неэффективность после 38 лет эксплуатации. Тем самым в данном случае нецелесообразно было делать "коробку" здания из сборного железобетона, а следовало строить из менее долговечных, но быстромонтируемых конструкций. При анализе различных конструктивных схем выявлено эффективность 24-метрового пролета по сравнении с 18-метровым, в то время как при оценке традиционным методом картина обратная. Аналогично было уста-

новлено, что эффективность балочных конструкций и плит "на пролет" значительно выше (на 4-10 %), чем при расчете традиционными методами, не позволяющими комплексна учитывать изменяемые параметры орга-ниэационно-технолотических решений при возведении здания в их взаимоувязав с конкретной архитектурно-строительной компоновкой и эксплуатационными затратами.

Исследования подтвердили эффективность предлагаемых методов комплексной оптимизации и довольно значительный диапазон их применения - от выбора отдельных рациональных проектных решений (конструктивных схем, продолжительности строительства и сроков эксплуатации и т.п.) до архитектурно-строительной и технологической номпонов ки здания в целом.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что экономико-математическое содержание программы "ЕНОМ" соответствует разработанной модели здания, обоснована ее достоверность и соответствие поставленной задаче по комплексной оценке и выбору эффективных вариантов проектных решений ггои практической ее реализации в ор ганизациях.

После экспериментальной проверки методики было осуществлено опытное еа функционирование на реальных объектах проектирования и затем практическое применение при вариантной разработке промышленных зданий. Реализация программы по комплексной оценке проектных решений осуществлялась на ЭШ типа ЕС на объектах черной металлургии, машиностроения, транспорта, легкой и пищевой промышленности. Проверку и внедрение программного комплекса "ЕНОМ" осуществляли институты: ЦНИИпромзданий Госстроя СССР совместно с Харьковским Пром-стройНКИпроектом, Гипрохиммашем (г.Киев), Ивановским Прошстройпроег том на объектах, кш^ашшми институтами, так и I

Приднепровском Промстройпроекте, Гипропищепроме & I, Гипромясомол-

проме, ШЙИпроектлегконструкция Минмонтажспецстроя СССР и другие организации, что подтверждено документами о внедрении.

Как показали результаты практического применения комплексных методов оценки проектных решений при вариантной их разработке, стоимость проектируемых объектов снижается в среднем на 6-8 %, а трудоемкость строительства - на 4-6 %. Так, по объектам мясомолочной промышленности снижение сметной стоимости строительно-монтажных работ составило 3,2 - 17,8 %, а сокращение трудоемкости строительства - 4-15 %; по Ивановскому заводу тракторных гидроагрегатов снижение СМР - 2817 тыс.руб.(7,1 % полной проектной сметной стоимости объекта); эксплуатационных затрат - 225 тыс.руб.в год; экономия электроэнергии при изготовлении конструкций - 4275 т условного топлива, снижение трудоемкости строительства - 4186 чел.-дней; экономический эффект от досрочного ввода объекта в эксплуатацию может составить до 3 млн.руб. и т.д.

Практика применения программы показала, что многовариантность проектных решений вызывает некоторое повышение трудоемкости при их разработке и подготовке исходных данных для ЭВМ по сравнению с традиционными методами проектирования. Однако данное повышение трудоемкости полностью компенсируется быстродействием расчетов на ЭВМ и выбором эффективного решения из множества вариантов. С увеличением количества вариантов ( > 7) резко возрастает объем технико-экономических обоснований при традиционных методах расчета и невозможность их выполнения силами специалистов в проектных организациях. Стоимость вариантного проектирования не выходит за пределы затрат, которые выделяются на разработку и технико-экономическое обоснование объектов.

Народнохозяйственная эффективность применения комплексных методов оптимизации определялась расчетом экономического потенциала по совокупности научно-исследовательских работ (НИР), прогнозируемы-

ми объемами возможного их применения и результатами практического внедрения НИР в проектирование. Расчеты показали, что экономический потенциал научных разработок составляет более 150 млн.руб. при значительном сокращении трудоемкости строительства.

Проведенные технико-экономические расчеты, полученные при экспериментальном исследовании, опытном функционировании и практическом применении программного комплекса на реальных объектах проектирования подтвердили данные об эффективности методологии комплексной оптимизации промышленных объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании выполненных исследований и разработок осуществлено решение научной проблемы создания концепции комплексной оптимизации промышленных зданий машиностроительной отрасли при их проектировании. Исследования позволили выявить совокупность параметров, описывающих объемно-планировочные, конструктивные, организационно-технологические решения производства и возведения зданий при учете затрат на их эксплуатацию и социально-экологических требований, разработать и исследовать экономико-математические модели и методы выбора рациональных вариантов проекта.

Практическая реализация разработок в созданном программном комплексе и его применение в научных, проектных и учебных организациях имеет важное народнохозяйственное значение в повышении качества проектирования и эффективности промышленного строительства.

Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении работы, заключаются в следующем:

I. Комплексная технико-экономическая оптимизация проектных решений при вариантной их разработке и использовании ЭВМ является ос-

шным направлением повышения эффективности промышленных зданий >и их проектировании. Практическая ее реализация осуществима при юсмотрешш проектных разработок в единой системе и создании эко-мико-математической модели, синтезирующей параметры технологичной и архитектурно-строительной компоновки, возведения и экс-¡уатации здания; разработки методики подготовки состава исходной формации, процедуры проведения комплексной оптимизации и выбора чших вариантов проектных решений из множества.

2. В качестве методологической основы исследования и проекти-вания промышленных зданий в условиях комплексной их оптимизации именим функционально-системный подход к разработкам. Его исполь-вание обосновывается:

возможностью применения теории функциональных систем, разрабо-нной на основе биологической системы с материалистическим отраже-ем действительности, ее универсальностью и приспособляемостью к ружающей среде;

наличием многовариантности параметров и переменных, описываю-^ архитектурно-строительные и организационно-технологические ре-гая;

необходимостью выявления и определения научно обоснованного зтава параметров и возможностью их рассмотрения в единой системе яостроением экономико-математической модели;

необходимостью совместного учета прямых и обратных связей межпроектными разработками как при новом (первоначальном) строитель-зе здания, тан и прогнозируемых модернизаций производства;

возможностью творческого процесса проектирования при совместной 5оте заказчика, проектировщика и строительных организаций, в наи-гыяей степени отвечающего требованиям современных условий хозяйствами и рыночных отношений;

"38 ~

3. В результате выполненных исследовании выявлен и научно обоснован состав параметров проектных разработок, описывающих промышленное здание как систему (производственную структуру объекта, объемно-планировочное и конструктивное решения, возведение и его эксплуатацию) с установлением их взаимосвязи между собой, что позволило :

разработать совокупность показателей строительной технологичности проектных решений, необходимых при комплексном их рассмотрении в единой системе;

установить зависимость меэду ними в условиях вариантного про-» ектирования объемно-планировочных и конструктивных решении;

определить зависимость изменения трудоемкости, материалоемкости и стоимости строительства с изменением параметров объемно-планировочных и конструктивных решений и выявить их влияние на продолжительность строительства и формирование затрат по эксплуатации здания;

создать систему алгебраических уравнений, описывающих проектные решения с комплексом параметров и областями их существования;

построить экономико-математическую модель (ЭЛ.!) комплексной, оптимизации промышленного здания при его проектировании и обосновать ее достоверность;

разработать совокупность критепиев оценки проектных решений (их количество и технико-экономическое содержание), ориентированных не установление их иерархической значимости при ваотантном проектировании щюмыыенкюс зданий, предусматривая совместное участие заказчика, специалистов пшектных и строительных организаций в подготовке и реализации на ЭВЫ исходных данных по решениям и выбору лучших из них.

4. Основные теоретические положения комплексной оптимизации

заключаются в следующем:

промышленное здание рассматривается как сложная функциональная система, где проектные решения описываются совокупностью параметров и переменных, синтезированных в уравнениях и целевой функции разработанной экономико-математической модели;

логическая последовательность автоматизированного формирования критериев оценки проектных решений основана на выявленной функциональной зависимости и алгебраической взаимоувязки параметров проектных разработок, отраженных в комплексном и локальных критериях оптимальности;

комплексный технико-экономический критерий оптимальности, реализуемый в автоматизированном режиме, отражает организационно-технологические, архитектурно-строительные и эксплуатационные особенности проектируемого здания как системы с учетом прогнозируемых модернизаций производства и социально-экологических требований и позволяет при оценке проектных решений, определять направление поиска эффективного варианта;

процедура выбора лучшего варианта проекта предопределяется особенностями поставленной задачи комплексной оценки проектных решений исходя из количества и технико-эноношческого содержания критериев, многовариантности архитектурно-строительных и организационно-технологических решений. Ее осуществление основывается на установлении иерархической значимости критериев и диапазона их ограничений в зависимости от задач и материально-финансовых возможностей заказчика; сужении множества вариантов после их перебора на каждом иерархическом уровне и выборе эффективных решений, удовлетворяющих заданным ограничениям.

5. Практическое внедрение в проектирование созданной методологии по комплексной оценке и выбору эффективных вариантов решений

здания осуществлено через разработанный программный комплекс ЕКОМ (для вузов версия "Проект"). Комплекс располагает необходимым составом программ по расчету стоимости и трудоемкости строительно-монтажных работ, ценности территории с учетом социально-экологических требований, расчету показателей по организации строительства, расчету стоимостных и натуральных показателей (эксплуатационные затраты, расход стали, цемента, электроэнергии, трудоемкость изготовления конструкций, их сборни и монтажа) и т.д.

й. Экспериментальная эксплуатация программного комплекса ЕКОМ позволила получить ряд научных результатов при выявлении эффективных объемно-планировочных и конструктивных решений зданий, определении рациональной продолжительности строительства и сроков их эксплуатации в условиях прогнозируемых модернизаций производства, выявлении эффективных легких ограждающих конструкций, типов несущих конструкций покрытий зданий с учетом размещения инженерных зон и т.п.

7. Выявлена возможность практического применения методологии комплексной технико-экономической оптимизации зданий при различных архитектурно-строительных решениях и продолжительности строительства: проектными организациями для отраслей черной металлургии, машиностроения, транспорта, легкой и пищевой промышленности; при госэкспертизе для сравнения технико-экономических показателей разрабатываемых зданий с лучшими аналогами, отвечающими требованиям мирового уровня научно-технического прогресса; при выборе эффективных решений модернизируемых зданий при их реконструкции, расширении или техническом перевооружении; студентами вузов и техникумов при дипломном проектировании промышленных зданий и выборе лучших вариантов; автоматизации процесса проектирования зданий при подключении разработанного оценочного блока к САПР.

8. Результаты применения методики на реальных .объектах проектирования показали,что повышается производительность труда и творческая

ктивность проектировщиков,степень обоснованности выбранных решений их организационно-технологическая надежность,возможность её исполь-эвания при проектировании новых типов зданий. Сметная стоимость зда-ий снижается в среднем на 6-8?,трудоемкость строительства на кономический эффект при реализации разработок в проектировании и гроительстве составляет более 150 млн.руб. при значительном сокра-энии трудоемкости,что подтверждено соответствующими расчетами и ак-ами.

9. Перспективы развитая теоретических исследований связаны с: использованием результатов разработки по оптимизации организа-

юнна-технологических решений производства и возведения объектов,ар-лтектурна-строительных решений,эксплуатации и модернизации зданий промышленных узлах;

дальнейшей организацией банков исходных данных,включающих сис-гматизированную информацию по строительным конструкциям и видам 1бот,монтажным механизмам и эксплуатации зданий,необходимых при зтоматизированном проектировании;

разработкой экономико-математической модели при проектировании умышленных узлов,совершенствованием структуры и содержанием кри-зриев.

10. Широкое внедрение методики комплексной оптимизации зданий т ах вариантном проектировании в практику проектных организаций, а шже ее использование НИИ во многом предопределяются подготовкой 1ециалистов. В вузах и техникумах задача должна решаться путем вве-зния специальных разделов в состав профилирующих дисциплин, в про-стных и научно-исследовательских организациях - соответствующих гкционных курсов и практических занятий.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следую-IX публикациях:

I. Фисун В.А. Оценка строительной технологичности конструктив-

ного решения одноэтажного промышленного здания. - М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1974. - # 125 НТЛ, раздел "Б". - И, - С. 1-6.

2. Фисун В.А. Некоторые вопросы комплексной технико-экономической оценки проектных решений промышленных зданий и сооружений // Сборник материалов XXI7 научной конференции МАрхИ. - M., 1973. -

С. 209-210.

3. Фисун В.А. Параметры строительной технологичности объемно-планировочного решения одноэтажных промышленных зданий. - М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1974. - И 126 НТЛ, раздел "Б". - И 4. - С. 1-6.

4. Фисун В.А. О размерах конструктивной ячейки промышленного здания // Экономика строительства. - 1974. - il 7. - С. 56-58.

5. Фисун В.А. Взаимосвязь параметров объемно-планировочного решения зданий и технологической структуры производственного процесса // Сборник материалов XX научной конференции МАрхИ. - M., 1974. -

С. 172.

6. Фисук В.А. Оптимизация конструктивного решения одноэтажного промышленного здания // Сборник материалов XXX научной конференции МАрхИ. - M., 1974. - С. 22.

7. Фисун В.А. Оптимальность размера конструктивной ячейки промышленного здания - повышение экономической эффективности проекта // Известия ВУЗов MB и ССО СССР. Строительство и архитектура. - М., 1975. - & I. - С. 88-92.

8. Фисун В.А. Выбор оптимального проектного решения промышленного здания. Вопросы архитектуры // Тезисы докладов УШ научной конференции кафедр архитектуры. - М.: Стройиздат, 1975. - С. 102-103.

9. Фисун В.А. Системный анализ промышленных зданий в процессе их проектирования // Сборник материалов XXXI научной конференции МАрхИ. - M., 1975. - С. 13.

10. Фисун В.А. Системная оценка вариантов проектных решений. //

-43 -

Экономика строительства. - 1976. - й 2. - С. 68-70.

11. Фисун В.А. К разработке оптимальной объемно-конструктивной и технологической компоновки одноэтажного промышленного здания // Известия вузов MB и ССО СССР. Строительство и архитектура. - 1976. - К 5. - С. 104—III.

12. Фисун В.А. Архитектурно-строительное формирование промышленных зданий и вопросы комплектности цри их проектировании // Архитектурное образование: Межвузовский сб. МАрхИ. - М.: 1979. - С. 208.

13. Фисун В.А,, Хромец Ю.Н., Наргизян Э.А. Легкие ограждающие конструкции промышленных зданий // Промышленное строительство. -1978. - й 6. - С. 28-30.

14. Фисун В.А. Комплексная оценка конструктивной компоновки зданий // Экономика строительства. - 1978. - й 9. - С. 55-57.

15. Фисун В.А. О комплексной оптимизации компоновни промышленных зданий // Промышленное строительство. - 1979. - & 2. - С. 6-7.

16. Фисун В.А., Наргизян Э.А. Экономичные ограждающие конструкции // Экономика строительства. - 1979. - й 4. - С. 53-54.

17. Фисун В.А. Системный подход к созданию промышленных зданий // Промышленное строительство. - 1979.-й 6. - С. 27-29.

18. Фисун В.А. Качество проектных решений промышленных зданий

и современные принципы их технико-экономической оптимизации // Научные исследования в области экономики промышленного строительства: Труды ЦДИИпромзданяй.. - М., 1979. - С. 12-28.

19. Фисун В.А., Пискарев В.В. Технико-экономические вопросы совершенствования организации капитального ремонта промышленных предприятий // Научные исследования в области экономики промышленного строительства: Труды ЦНИИпромзданий. - М., 1979. - С. 29-41.

20. Фисун В.А. Сроки строительства и эффективность промышленных объектов // Промышленное строительство. - 1980. - Л 5. - С.34-36.

- 44 ~

21. Фисун В.А., Системная технико-экономическая оптимизация промышленных объектов // Промышленность Армении. - 1980. - В 8. -С. 57-59.

22. Фисун В.А. Комплексная оптимизация проектных решений //

У Международный симпозиум Комиссии 66 "Промышленные здания" МСС: -М., 1981. - С. 94.

23. Фисун В.А. К оценке строительной технологичности объемно-планировочных решений промышленных зданий // Известия БУЗов MB и ССО СССР. Строительство и архитектура, - I9BI. - № 8. - С. 85-88.

24. Фисун В.А. Комплексный подход к решению проблемы создания эффективного производственного здания // Научные исследования в области применения математических мзтодов и ЭВМ для решения задач промышленного строительства: Труды ЦНИИпромзданий Госстроя СССР. - М., 1982. - С. 88-97.

25. Фисун В.А. Технологичность и эффективность конструктивных решений прогянпленных зданий // Научные исследования в области экономики промышленного строительства: Труды ЦНИИпромзданий Госстроя СССР. - М., 1982. - С. 33-45.

26. чгисун В.А. Комплексная оптимизация проектных решений как фактор повышения эффективности строительства // Промышленное строительство. - 1985. - £ 2 . - С. 13-16.

27. Костюковский М.Г., Кормер Б.Г., Фисун В.А. Целесообразное« расширения областг применения строительных балок // Бетон и железобетон. - 1985. - J; 5. - С. 12-13.

28. Фисун В.А. Некоторые аспекты и расчеты нормативов амортизационных отчислений по предприятиям машиностроительной отрасли // Экономические исследования проектных решений зданий и сооружений промышленных предприятий: Сб.науч. тр. - М.: ЦНИИпромзданий Госстро. СССР, 1985. - С. 3-14.

- 4529. Фисун В.А., Сидорина Г.С. и др. Рекомендации по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования. - М.: НШЭС Госстроя СССР, 1985. - 134 с.

30. Фисун В.А., Гольдин М.М., Мамут А.Я. К вопросу совершенствования оценки проектных решений на основе применения экономико-математических моделей // Известия ВУЗов MB и ССО СССР. Строительство и архитектура. - 1985. - Ii 5. - С. II8-I22.

31. Костюковский М.Г., Кормер Б.Г., Фисун В.А. Рациональная область применения плит типа "П" на пролет // Промышленное строительство. - 1985. - У( 12. - С. 23-24.

32. Фисун В.А. Технико-экономические проблемы комплексной оптимизации промышленных зданий. - М.: ВНЩИС Госстроя СССР, IS85. -342 с.

33. Фисун В.А., Наргкзян Э.А., Гольденгерш Л.<5. и др. // Экономические исследования проектных решений зданий и сооружений промышленных предприятий. - М.: ДНИИпромзданий Госстроя СССР, 1985. -131 с.

34. Фисун В.А., Кудревич P.A. и др. Рекомендации по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкция на стадии проектирования / НИИЭС, НИШБ, ЦНИИ-промзданий Госстроя СССР - М.: Сгройиздат, 1987. - 144 с.

35. Фисун В.А., Смирнова Л.Ю. Комплексная автоматизированная оценка проектных решений при экономико-математическом моделировании параметров производственных зданий // Методы и технология проектирования конструкций промышленных зданий с использованием ЭВМ. - М.: ЦНЖпромзданий Госстроя СССР, 1987. - С. II0-I28.

36. Фисун В.А. Комплексная оптимизация проектных решений промышленных зданий: Обзор. - М.: ШИШС, 1987. - 72 с.

37. Фисун В.А., Володин А.Е. и др. Программный комплекс "ЕКО. - автоматизированная комплексная оценка проектных решений промышленных зданий. (Межотраслевой фонд алгоритмов и программ автоматизированных систем в строительстве МОМП-АСС. Шифр I-444-H. - М.: ЦНИИпроект. 1987. - 74 с.

38. Фисун В.А. Повышение эффективности промышленного строител! ства в условиях экономико-математического моделирования объектов // Известия ВУЗов MB и ССО СССР. Строительство и архитектура. - 1988.11 I. - С. 71-75.

39. Фисун В.А., Столяров A.B. Комплексная технико-экономическая оптимизация зданий из легких металлических конструкций (ЛМК) // Комплектные здания из легких металлических конструкций: Всесоюзное совещание в г.Молодечно, 18-19 октября 1988 г. - М.: ЦШТИ, 1988. -С. 148-150.

40. Фисун В.А. Выбор эффективных проектных решений промышленных зданий при автоматизированных методах оценки // Промышленное строительство. - 1989. - & I. - С. 31-32.

41. Фисун В.А., Столяров A.B. Автоматизированный выбор эффективных проектных решений промышленных зданий- по комплексу технико-экономических критериев / Минмонтакспецстрой СССР. ЦБНТИ. Серия: Изготовление металлических и монтаж строительных конструкций, вып. 8.

М., 1990. - С. 13-14.

42. Чупряков Г.Е., Фисун В.А., Ракута А.Ф. О повышении качества проектов зданий из JUffi при комплексных методах их оптимизации в условиях САПР // Монтажные и специальные работы в строительстве.-1990. - № 4. - С. 22-24.

43. Фисун В.А., Столяров A.B. Автоматизированная комплексная оценка проектных решений промышленных зданий при вариантной их раз-

работке // Сборник материалов научной конференции.- Свердловск, 6.02.1990. - С. 50-52.

Всего по теме диссертации имеется 66 научных трудов (НИР, книги, брошоры, статьи), общий объем опубликованных работ -64,7 п.л.