автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Системное проектирование мостов на основе взаимосвязи проектных решений конструкции, организации и технологии ее возведения

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

^ 0 д На правах рукописи

ВЛАДИМИРСКИЙ - ' ' Сергей Ростиславович

СИСТЕМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВ НА ОСНОВЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ КОНСТРУКЦИИ, ОРГАНИЗАЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ ВОЗВЕДЕНИЯ

Специальности 05.23.15 05.13.12

— Мосты и транспортные тоннели;

— Системы автоматизации проектирования

в строительстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

Работа выполнена в Петербургском государственном уш верситете путей сообщения на кафедре «Мосты».

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВАРЛАМОВ Н. В.;

доктор технических наук, профессор ДМИТРИЕВ А. С.;

доктор технических наук, профессор ШАПОШНИКОВ Н. Н.

Ведущая организация — АО «Трансмост» (Ленгипротранс мост).

Защита диссертации состоится « РЛ. » . Э. . 199^ I в . . 7 3. час . -з.с? . мин на заседании диссертационного со вета Д 114.03.04 в Петербургском государственном университе те путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербур1 Московский пр., 9, ауд. 3-237 (химическая ауд.).

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенны] печатью, просим направлять по адресу совета Университета

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническо) библиотеке Университета.

Автореферат разослан «. 1994 г

Ученый секретарь диссертационного совета

И. М. ЧЕРНЕВ/

ОБПАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

\ ■ ...

Актуальность проблемы. Для носта как объекта проектирования характерна взаимосвязь конструктивных и организационно-технологически к проектных решения. Эта взаимосвязь проявляется з различных аспектах.

Во-первых, напрягенио-деформированное состояние и материалоемкость постовой конструкции могут зависеть но только от работа ее в стадии эксплуатации, но и от принятой организапионно-технологической схемы возведения конструкции. Основные конструкции могут взаимодействовать в рамках технологии со вспомогательными конструкциями, что.также влияет на их материалоемкость.

Во-вторых, местикз условия строительства носта определяют возможные огганизапионно-техпологичесюге схемы строительства, что оказывает обратное влияние на вибор конструкции моста.

B-третьия. учет разнообразнет вариантов организационно-технологическия схем и типов вспомогательных конструкция является необходимая прл смборе пр'шияшиальнпз ргвелкЛ моста.- т.к. определяет важнейзие показатели проекта: материалоемкость, стоимость, трудозатраты, прозо.таггельпость строительства и другие.'

итак, основнш (ОН), Еспоиогательккг (ек> конструкции, организация (ОС> п технология <ТП> представляют собой ззаимосвязанные частя единого объекта' проекпЬоваяия - ¡¡оста, эта особенность - объективный закон ностостроепня., В последнее время такой подзод находит npisiesetnss о кока гонстрлшгояо-техноло-гических системах и гибких техлолопш. мостостроения,

Попытка учета излсг.гггпсЯ кп? особенности предпринимается в суп^ствуютей методолопс! про^мя^овавия мостов. Шесте' с тем иогно отметить следующие ее недостатки. ..

. Согласно п. j.2 СНиЛ 2. 05.03-64 "Носта и трубы", эффективные проектные реиения «остов лолхни приниматься путей сравне-

ния технике-экономических показателей конкурентоспособных вариантов. В соответствии с вылеизложенным. при вариантном проектировании необходимо рассматривать единый взаимосвязанный комплекс "ОК-СС-тп-ВК". Однако эту задачу упрощают. выполняя последовательно: вначале составляют варианты и выбирают реие-ние основной конструкции и лиаь затем принимают организапион-но-технологические решения. которые чапе всего не варьируют.

В методиках проектирования процессов строительства мостов не учитывается реальный характер функционирования процессов как сложных вероятностных систем, вследствие, чего отсутствует возможность достоверной опенки организационно-технологических показателей проекта.

Согласование репекий ОК, ОС. ТП. ВК осложняется тем, что раз-деды проектной документации разрабатываются разновременно и разними исполнителями, не всегда соблюдается преемственность стадий проектирования ("Проект" -> "Рабочая документация").

согласно "Руководству по сравнению и оценке проектные вариантов средних и больших постов" (ШШС. 1982) выбор решения поста в стадии "Проект" должен производиться на основании комплексной оценки эффективности с учетом совокупности технико-экономических показателей вариантов к других Факторов.

Эффективность проектного репения моста зависит от большого числа разнородных факторов (технических.' эксплуатационных, производственный, экономических и др.). стремящихся как к максимуму. так и к мшпшуяу. это означает, что при выборе проектного решения имеют место нногокритериальность и необходимость достижения компромисса. Ко задачу поиска эффективного (оптимального) решения моста практически сводят к выбору варианта основной конструкции, причем, как правило, по одному критери».

Рассматривая только основную констру.мпоэ. слохно устано-

2

вить организационно-технологические показатели проекта. В силу этого и многокритериальный анализ эффективности вариантов объекта в целом вызывает принципиальные трудности.

Методика приведенных затрат, рекомендованная "Руководством. .. включает многокритериальную оценку вариантов, но фактически сводится к сравнению их по одному детерминированному стош-юстному критерии, при определении которого исходит не столько из показателей проекта, сколько из отвлеченных экономических нормат'пов. Недостаточно учитываются особенности задачи поиска оптимального реиения моста (вероятностны;! характер объекта и показателей проекта: плохая Формализуемость, негладкость. дискретность Функций цели: наличие нечетко заданных ограничений; неопределенность принимаемых решений и другие).

Подход к объекту как к едином-/ комплексу "СК-ОС-ТП-ВК". в котором присутствуют технические и организационно-технологические компоненты, сопряжен с существенным усложнением проектных моделей и становится невозможным без автоматизации. Но на сегодняппий день проектные работа, за исключением конструктивных расчетов, практически не автоматизированы. Хотя в первую очередь необходимо создание средств САПР для вариантного проектирования объекта, рассматриваемого в указанном ракурсе.

Разработка нетодпк проектирования и принятия оптимальных репений постов как комплексов требует соответствующего описания объекта, т. е. его проектной модели, в рамках единой теории. Однако теории расчета мостовых конструкция и строительных процессов между собой практически не стыкуются. Отсюда возникает потребность в нетрадиционных подходах к проектированию мостов, в частности, а системной подходе.

Таким образон. необходимость создания методов проектирования эффективных конструктивно-технологических систем мостов

и гибких технологий, с одной стороны, к наличие указанных вьше недостатков существующего проектирования, с другой. , определяют актуальность исследований в данном направлении.

В диссертации осуществлено регение научной проблемы, имеющей важное значение для транспортного строительства. Проблена состоит в, получении на этапе вариантного проектирования опти-нальных проектных решений постов как слохншс комплексов, включающих взаимосвязанные решения основных и вспомогательных конструкций. организации и технологии их возведения. .

. Для того, чтобы дать в руки инженеру практический кистру-нент проектирования моста как комплекса "ОК-ОС-ТП-ВК". необходимо установить, как работают.!! взаимодействуют его части на протяжении •жизненного шпсла" поста: )сак получать оптимальные проектные ресения коипдекса в целой: какими методами действовать: .какая для этого uncía,систена проектирования (САПР)? Перечисленные вопроси и составляют гяавныэ аспекты проблемы.

. Пройденатака. н результат работа определяются Комплексной целевой программой до £000 гсаа в ,тазлспорт«ом строительстве (раздел 'Строктельстпо постое".' задания КС. 01. КС.O'i.iic. 05). .

■ Цель н направлен;»! цссдейованад. Из данной сию оорнули- . ровки закона взакиоесяа« cpoeimus pclíoii;;/! cirrei^et следукетая постановка oss.qí: задачи сгосидооваиля.коста...

: Разработать кышлексссе сэоекхное ресзаиа.*01:-СС-тп-БК". удовлетворило ссво^усг'угтл хгсЕЬпглпсюп: к вону требован;^;: по назначет». , бксавуа'йшжжшг. техшяэсзшх »расчетво-кокст-ру1стишшх). г1хао:скгсии2. взоагггаетвиигз. ариггектурко-зстетическгщ и сругез.'' E¡ss?ii* резацка содзаы ешь оптииальгаши. т. е. намятая из. coiucxna; со цгипзтен вютедаш кно го критериальной задато.. 'кл> аалгкгда "crgcareaias по пржсепшости вроекпшк реаеикя OS.C-.'XÍI.ES и со потсейапг!сг.: ресурсам. Обь-

ект проектирования следует рассматривать в основных аспектах: прагматическом, конструктивном, технологическом.

Однако в обцем виде задача проектирования становится трудно разрепимой. Поэтому в каждом методологическом направлении проектирования мостов (см. главу 1) стремятся выделить главный аспект рассмотрения и основные требования к объекту при сравнительно поверхностном учете прочих аспектов и требовании.

мелью диссертации является разработка основ метода проектирования ностов с учетом взаимосвязи проектных решении конструкции. организации и технологии ее возведения - системного проектирования мостов.

В соответствии с поставленной целью, основное внимание в работе обращается на взаимосвязь двух аспектов проектирования - конструктивного и технологического. При этом происходит их объединение на основе системного подхода и в рамках единого. системного аспекта.

Системное проектирование, как новое направление в проектировании мостов, только складывается. Число публикаций по данному направлению в отечественной и зарубежной литературе весьма ограничено, а. круг вопросов, подлежали решению, весьма широк. В диссертации исследования и разработки сводятся к решению следующих основных задач. •

1. Изучение проектных процессов Формирования оптимальных репеннй постового сооружения и разработка на этой основе методологи! и технологии системного проектирования ностов.

2. Выработка требований и принципиальных положений создания автоматизированной проектирующей системы, предназначенной для системного проектирования мостов.

3. Исследование структуры, взаимосвязей и функциональных свойств объекта проектирования "ОХ-ОС-ТЛ-В.Ч". теоретическое

обобщение, развитие и разработка проектных моделей.

4. Теоретическое обобщение и разработка методов многокритериальной оптимизации и выбора проектных решений комплексного объекта проектирования.

5. Создание программно-методического комплекса САПР, реализующего модели и методы системного проектирования.

6. Применение элементов системного проектирования при разработке новых мостостроительных объектов и систем.

Научная новизна работы состоит в создании теоретических основ метода проектирования постов как комплексов, включающих взаимосвязанные конструктивные и организационно-технологичес-

I

кие компонент Предложена комплексная математическая модель постового сооружения. В подели учитываются установленные исследованиями особенности строения, взаимосвязей и функциональных свойств поста как объекта системного проектирования.

Автору принадлежат Формулировка проблемы, постановка основных задач, обобщение имеющихся теоретических и практических разработок, предложение методологии проектирования и целого ряда новшг моделей объекта проектирования.

Нетодика исследований. Объектом системного проектирования является слогпая многокомпонентная система, непосредственный эксперимент с которой неосуцествш, а отдельные ее компоненты рассматриваются в ранках различный, пе связанных мегду собой научно-технических дисциплин. В силу этого исследование объекта производится на основе системотехники и моделирования на ЭВМ. Построение и изучение фориальнш: моделей объекта проектирования выполнены с использованием теория нкогеств, методов математической статистики, исследования операций (метод Нокте-Карло. теория надехностн. теория игр. теория массового обслуживания и др. ). математической теории многокритериальной опти-

кпзапик сложных систем и другие методов.

Достоверность результатов работы и сформулированных выводов обусловлена использованием современного математического аппарата исследования, достаточной статистикой Фактических данных и модельных экспериментов на ЭВМ. Результаты исследований объекта на моделях и проектирования различных мостовых сооружения сопоставпялись с результатами реализации проектов, в том числе и запроектированных известными методами.

Практическая полезность работа состоит в следгадем: разработаны практические нетодики составления вариантов комплекса "ОК-ОС-ТП-ВК" (с примерами), которые могут быть непосредственно использованы в проектировании мостов:

на основе исследованных и предложенных матемапгееских моделей объекта построены базы проектных данных, включаюерие взаимосвязанные регаения по конструкции н технологий и дакярю еозмотлость Формирования вариантов комплекса и получения всесторонних оценок показателей проекта;

сформированы модели организационно-технологических подсистем. позволяющие при составлении вариантов объекта получать опенки вероятностных его параметров;

предложена инженерная,методика получения оптимальных ресе-киЯ комплекса "ОК-ОС-ТП-ВК" и его подсистем с учетом особенностей принятия проектных Ревений мостов:

разработаны и реализованы программы лля ЗВП. оиватьгоагпие совокупность задач системного проектирования постов, п котопг: пртаенешг прелложэтшэ проэютые подели объекта. иопие базы дан тн и зпаний, разработки по системам искусственного интеллекта;

получена положительные результаты проектирования и внрдрр кия новых иостост^ительныя объгктоп. разрасотаннш с нринрие-шгси элеигптоэ кгтояа системного проекткрозання.

Внедрение результатов диссертации. Элементы методики системного проектирования отрабатывались автором при проектировании целого ряда больших мостов в Ленгипротрансмосте. Гипрост-роймосте (СКВ Главмостостроя), ПВХ'Синтез". СТ'Контур-Ностост-рой". Разработан и находится в опытной эксплуатации программно-методический комплекс СлЛР. Результаты работы используются в курсе лекций по дисциплине "Методология проектирования мостов", подготовленном и читаемой автором на кафедре "Мосты" ПГУПС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены па научно-технических конференциях

по Фундаментостроени» (Ленинград, 1986 г. ). строительству мос-

1

тов (Новосибирск, 1990 г. >, 51-ой научной конференции СПГАСУ.

I

межвузовском семинаре кафедр САПР ПИИТ и МГАСУ <1991 г. ). на заседаниях технических советов ведущих проектных и строительных организаций мостового профиля (Ленгипротрансмост. ГиПро-строймост, "Мостострой-ll" и др.); опубликованы в 39 печатных работах, в тон числе в монографии автора "Системотехника мостостроения" и в одном учебном пособии.

Объем и структура работа. Диссертация состоит из введения. пяти глав, обпртх выводов, списка литературы и приложений. Основная часть работы включает 255 стр. машинописного текста. 66 рисунков и чо таблиц. Список литературы включает 311 наименований. из них 50 на иностранных языках. Приложения дополняют' основной текст и содержат примеры расчетов по методикам и программам. сведения о внедрении и эффективности результатов работы.

На защиту выносятся:

1. Методы и технология системного проектирования мостов, принципы построения автоматизированной проектирующей систены.

г. Комплексная модель моста как объекта применения и системного проектирования. Методика получения оптинальных проект-

ных решений мостов на основе многокритериальной оптимизации.

3. программно-методический комплекс САПР, в котором реализованы разработанные модели и методы.

4. Результаты проектных работ и реализации проектов, В!слю-чаггсрлх практическую отработку новых мостостроительных систем.

1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИП«. НАПРАВЛЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОСТОВ

В главе 1 даны основные принципы методологии и характеристика методологических направлений в проектировании мостов. Анализируется супествуюаая система проектирования. Ставится проблема. Формулируются цель, задачи и методика исследований.

Ввиду недостаточного освещения вопросов методологии в имеющейся литературе по мостам, прежде всего рассмотрены методологические принципы, которые используются в диссертации.

В проектировании мостов наряду с обилии методами (описание объекта, анализ и синтез, моделирование, расчет, варьирование, оптимизация и др. ) используется целый ряд специфических методов, сформировавшихся в ходе эволюции мостостроения. Основными методами (направлениями) по Н. М. Китропольскону являются: расчетно-теоретический. .ворческкй, комплексный.

В основу расчетно-теоретического метода положен точный расчет мостового сооружения. Метод ведет свое начало с последней трети XIX в., когда он был заложен в трудах представителей немецкой (Е. Винклер, В. Гербер. X. Кюллер-Бреслау. в. Паули. А. Риттер. и. Пведлер и др.) и русской (Н. л. Белелюбский. д. и. Куравский, л. ф. Николаи. л. Д. Проскуряков, Ф. И. Знр: л .-д. ф. С. Ясинский и др. ) скол. .Вашим достижением расчетно-теоротического метода явилось оформление новой проектной процедура - поиска и принятия оптимальных решений. Кроме того "теоретики" впервые обратили внимание на взаимосвязь конструкторского и технологического аспек-

тов проектирования (второй постулат-Н: А. Белепобсхого).

Творческий метод в определенной норе является продолжением шей французской школы XIX в. (К. Брюнель, А. Еирендель; Г. Грно, X. Годар. П. Секурнэ, М. Сен-Дани. Г. ЗФФель и др.). где вникание обращалось на сооружение в целом (концепция "целого" моста). Основоположником творческого метода акад. Г. П. Передернем (первая половина XX в. ) предложена методика Бариантного т.роекпгровгкия мостов, широко используемая и по сей день.

В трудах зарубежных иостостроителей того времени Е. Арагона. í>. Encima, Р. Валетте, р. дсвяса. И. Каригз. <?. Кеглера. Г. Иайера.А. Ресз, Д. Стейпмана. Е. фрейсиие и др. прослеживается тенденция к поиску носик конструкций постов и их рационализации. Еиднкии советскими теоретиками и практиками мостостроения Е. Е. Гибсианон. Г. К. Ев-rpaíoBiw. В. С. Кирилловен. II. Н. Нйтропольскии. Е. О. Патонон. Г. П. Передернем. К. Г. Протасов™. И. С. Стрелецким и многими другими был создан целый ряд уникальных сооружений, к внесен новый вклад в пауку их проектирования.

В 1950-е - 60-е годы в СССР происходит резкое увеличение наептабов и Форм мостостроительной деятельности, индустриализация. быстрый рост числа ковык конструктивных к технологических реиений мостов и их усложнение. Именно тогда остро встает проблема проектирования с учетом взаимосвязи "констргкпия-тех-нология". На это и направлен комплексный метод проектирования.

В комплексном методе находят дальнейшее продолжение л развитие расчетно-теоретический и творческий методы, а такхе конкретно используется взаимосвязь "конструкция-технология". Метод разработан в трудах Г. М. Власова, м. Е. Гнбскана. Н. н. Глотова, Н. М. Колоколова, А. А. Петропавловского, Н. И. Поливанова, К. с. силина. К. X. Толмачева. И. П. Шаповала и др.. усилиями творческих коллективов многих научных и проектных организаций. В работах со-

временных зарубежных мостостроителей Д. Вгндепитте. Ф. леокгардта. Р.Поранди. V. и К. финстервальдеров и других также прослеживается тенденция к комплексному проектированию мостов.

Комплексный метод по своей сути близок к системному подходу. По необходимость создания эффективных конструктивно-технологических систем мостов тгебует дальнейшего его совераенст-сования (см. визе). А это означает проблему, которую предстоит решить в рамках нового направления - системотехнического.

Теоретические осноеы системного подхода заложены в трудах многих отечественных и зарубежных исследователей. Становление и практическое применение системотехники связано с работами В. Б. Дружинина. Д. С. Конторова. В. и. Николаева. Б. С. Флейпнана. Л. Д. Цвиркуна, Н. Азимова. Д. Бродбента, У. Кларка. Л. Лонга. Л. Ньюмена, т. Б. Тейлора. ф. Ншжки и др. Ведутся разработки методологии системного проектирования в технических отраслях (В. П. Быков. И. П. Норенков. П. !!. Орлов, Л. И. Петренко, Л. И. Полоишкшг. В. Гаспарсккй. Их. К. teoiîc, Я. Дитрих. Ф. Ханзен. П. Хилл. л. Д. Холл. В. Хубка и др. ).

Исследования систем в строительстве перерастают в новую науку - системотехнику строительства (и. в. Варламов, а. а. Гусаков, Н. И. Ильин. С. Е. Капторср, в. В. Пгыгаиь В. и. Рибальский и др. ). созданию САПР в строительстве способствовали работы л. н. Авдо-тьина, Л. Д. Еронега. В. А. Гениерлипга. В. Д. Гитберга. Э. П. Григорьева, А. А. Гусаковл. В. С. Нагинекой. В. С. тимопукз. Г, Я. Эпельпвейга и др. , а в мостостроении - Л. Л. Гогодепкого, D. М. Егоруекинэ. в. к. Кабуло-ва.Б. Я. Ла"С!1;и;опа. V. К, Рагаанопа, D. л. Рвачеса. В. я. салпевича. н. н. Папояцккова. П. Е. Улпякого п других.

Систапотех1пгчес1сг!1» исследования и разработки в мостостроения в пастоглгэ среня педутся в двух направлениях: 11 созданич элемента:к гибких теккэлогнй: гг -общесистемном направлении.

В персом кавравяепки рассггатривают элементы моста как кон-• II

сгруктнвио-технологические системы (КТО, обьединш^е конструкцию и технологию. Ведутся работа по солдат:» КТС опор, железобетонные и металлических пролетных строения постов (гибких технологий), выполненные К. П. Болызаковым. Н. М. Колоколовым. В. П. Иольевко. А. А. Потапкиныи. К. С. Силиным, А. л. Цейтлиным и другими.

Во втором направлении рассматривают пелое мостовое сооружение, с учетом строительной 1; эксплуатационной стадий его работы. состоящее из взаимосвязанных КТС к являющееся элементом более общей системы. Реферируемая диссертация как раз относится к второну направлению.

Остальная часть главы I посвяшена анализу существующей системы проектирования мостов, охарактеризованной вк^е прл рассмотрении актуальности темы. Анализ производится в следующих аспектах: 1) подходы к представлен!!» объекта проектирования; 2) порядок разработки проектной документации; 3) методы получения оптимальных решений мостов: 4) технология и организация проектирования. Из выявленных недостаткоь имеющейся системы проектирования вытекают цель и направления исследований.

Схема исследований и разработок предполагает создать вначале общую концепций системы проектирования (методология, технология, организация) - глава 2. С тем, чтобы, исследуя и разрабатывая а дзлыгеГазгм методики и модели проектирования (главы 3 и 4). учитывать ил иесто. роль и взаимосвязь в методологии системного проектирования мостов.

2. МЕТОДОЛОГИЯ. ТЕХНОЛОГИЯ II ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОСТОВ

В главе 2 сформулированы припиши и постулаты системного проектирования мостов и приведены разработки в части его методологии и технологии. Системное проектирование рассматривается как процесс принятия решений. Методы и технология положены в

основу коняопши автоматизированной просктируюп;?^ системы.

Системное проектирование мохно определить как "проектирование часта целого с точки зрения целого" (Я. Дитрих). Основными чертами системного проектирования постов являются:

совокупный проаесс синтеза есьеста в результате выделения его из окружения, декомпозиции его подсистем и анализа подсистем как взаимосвязанных частей «ег.ого;

моделирование объекта проектирования до его осуществления с пелью получения достаточно полного его описания;

целенаправленная интеллектуальная деятельность по принята» оптимальных ресепий объекта с целом в условиях нечетко заданной информации об объекте:

методология, порохдакаая образ действий проектировщика п определяющая построэпиэ проектирующей системы.

Объектом снстсшюго проектирования мостов является слог-тй комплекс. "ОИ-ОС-ТЯ-СГ, которкЛ в дальнейшем будем называть систекотеигиеским комплексом объекта (СГЕО).

СФорнулкропаян пргагаппн системного проектирования мостов, основнккл па которая язлеэтея пшшгажц: системной комплексности. е&лепапр,!пяептг9стт!. гатегрзшт;!. супкшюнальпой полноты подсистем I! ЭЛ9ИЗКТ02.п?семстве!п10ст1 оргакизашш системы, иногофгпкгшспзльтгоста иенептоз» гибкости, системного модели-рсрашст, разпяптя'« ср. '"

перечислении? пиятттп. в освопаон кггекгюкие из системного подзола, копкретазпраззт автором применительно к проек-ксгопааст'костоа-'Л.такг» заторли предложены новые принципы, п частности. пиявип; гибкости проектов: ревеннп мостов.

В яос«разработм1 метода установлены главные его компонент от зависят стасг.Г31ость проектирования, состав реваекнз задач ц согласование ресеяпя задач по стадиям, спе-

13

ииалыше методики средства системного проектирования.

Главным компонентом системного проектирования мостов является процесс принятия проектных решений. что вытекает из альтернативности достнкении основной его дели. Альтернативность вызывается: 1) множественностью реооний СТКО. строякихся на множествах элементарных репешш его подсистем сок.ОС.ТП.ВК): 2) неоднозначным в принципе ревениен вопроса о последовательности выполнения проектных процедур.

В силу альтернативности первого типа, проектировать стко такхе следует на основе составления и выбора вариантов. Отличием от традиционного объекта проектирования является структура варианта в виде цепочки проектных решении "ОК-ОС-ТП-БК". Отсюда вытекают задачи разработки методов формирования вариантов цепочек, поставленные и решенные автором в диссертации.

Результат проектирования - некоторая вариант СТКО, характеризуемая набором показателей (параметров) объекта, {тожество реаений объекта может быть представлено совокупностью дискретных точек в пространстве репений S2 ¡XSS2 • D основу системного проектирования пологой индуктивный метод, т. е. предполагающий наличие требований к объекту в исходной точке процесса (см. визе) н имеюкрп следуххгие постулаты.

1. НЗ необходимости.выбора оптимального решения СТКО. при чем единственного, вытекает, как минимум, дсухстаднйная схема проектирования: 1) накропроектирование - получение оптимального ресеиия обьекта в седом; г) микропроектировапиэ - детальное конструирование подсистем и элементов объекта в их взаимосвязи г. Из логической противоречивости обцей задачи проектирования вытекает необходимость организации итерационных циклов, в результате которых Формируется множество вариантов СТКО. 3. Кз неразроЕкиэстн обе,ей задачи проектирования выте-

кает необходимость ее декомлопп:;!!:" ¡¡а совокупность лоадлыпгх задач, упорядочен!!:;:: структурно-логической схемой.

4. Нэ неопределенности исходи;« данных и ограниченна я об-'..■yi! задаче проектирования вытекает необходимость их прогнозирования и обмена проектными решениями между подсистемами объекта.

Ъ. Из яевозчо.твости сконструировать "априори" обг>»е правило предпочтения п условиях многокритериальности следует необходимость построен;;.! интегрального критерия опенки ренений. со-ед:-;::^гщ?го о ссс-о опечки ч четны:: регсенпй по подсистемам с учетом их вязала в 06Я70 оМективнссть проектного варианта.

в»рйй1 постулат предложен автогон диссертации, а остальные скорректирован« прякеиительио к проектирован!» постов из *ег>ей методологии прогктироргняя -ехническиг: объектов. Далее хдут оригинальные разработки автора диссертации.

Процесс системного проектирования определен, если задана мно-эства: задач S; исходных данных D; ограничений О: г?пагли:: процедур (методе:;) Р: решений (rapuiHTOBbi-SSS; допустимых ге-генкя 52 ; критериев Е; функция s::6opa С; аарето-опткмалымх реиении 52 ; оптимальккх ргаений 52оя .

Из оигедоленил следует, что задача принятия оптимального

решения стхо сводится к четиг-еи задача!! r-iriopa: 1) полного

(исхо,п?!?го) множества вариантов 2CS: 2) множества допус-

■лнцге вариантов : 3! итюхзстоа парето-олтанадышх решений ts*

г 'И з«5ора на гаюяеетве оптимального резешт S2cn.

Задача 1 требует построения специально;! pciiwe:! nroiteкуря ? . г.рц помог:! которой генерируется '.¡сходнее (полное} ино-1

гестло сг.гизптоз ст:;о. постгоонг» я прямолсн::» различных варианте:; процедура ? уделено fio.'.i , г :::';-;~ч::с- в диссертация.

1

Ь'ссбхсгигость хз'деления !.::■>. еег::п допустим!:-: вагпантез (загача С) обусловлено тем. что ягкоторко гагягнтн кяо«стза

могут не 'удовлетворять заданнш ограничениям о по параметрам объекта. Процедура Формирования множества £ 52 состоит в "отсечении" неудовлетворительных вариантов.

Однако при дальнейшей оценке вариантов множества £2 по многим критериям неизбежна ситуация. при которой сложно выбрать один какой-то вариант, наилуадач одновременно по всем критериям.. Такая ситуация, типичная для ^-¡огскрлтеунлльного выбора, ранее в проектировании мостов не учнти^хчась и сотому не назла удовлетворительного рсагннл.

В последнее время под давление» ирактн-ггекнх потребностей I! математике, интенсивно разрабатывается игтоды получения э:>ек-тииасг (оптамальнж по Паргто) ииогокритеыадыиг 1-ессш;й. Автоген впервые введено это понятие I сгоектарсЕаа^е постов и предложена практическая проиомФа Е^ег.С'ккг. ьшместса Парето-ептиналыш вариантов поста <сн. глаьу '¿).

чл~о всего необходимо лазгать нцо-гстаа £Э сзиистаск- ■ аса решение • считающееся опт:и5альшл. что ссуфстзляет-ся при попоен функции гегора с {задача Ч). задача р:оа-

ется методами ппогокгиторладьпой. саташзата^ аз ггасг ч.

стадии проектирован:;« СХ20 (гакю- п иихродоэггтдомшзе) явдяэтея аналогами юглускотрскшс С&и 1.С2.01-65 стаяла "Проект" и "Рабочая докуиситазия'. £' с тс:! сиисло спстс!и:эу проектирование пе требует радиального суу^вуггзго порядка. но есть я особеш;оги\, «гшваха» с езгтодцг* поллоаол, '

совокупность .цротгли;; сроисаи» ц етлссосгл иззду свш представлена в икс ст?«яур»»«дзпта«ааг с;;:а шкрэ- и ш»о-пгоектирования. а совокупность 'часмй аргийсса. ы'лггешпз в зависимости от кссользгаш срсгств. и га стассеиий едостаг--лена в виде функиионалыик ехги грсассса г^-о^глгроагхи.

. Процесс вариантного лроектарошпша СТКО состоит в <гории- •

розании множеств .2 . Е , 22 и выборе оптимального репе-ния 2-;п (рис. 1). Это касается всех подсистем объекта: как Конструктивных. так и организационно-технологических.

Автором разработаны два метола Формирования исходного множества вариантов: прямой и обратный. Нетодн основаны на принципе комбинирования вариантов объекта из вариантов его подсистем с использованием элементов морфологического анализа. Применение прямого и обратного методов иллюстрируется примерами.

Прямо* метод включает следующие процедуры: 1) нормирование множества реаений ОК (по техническим соображениям); 2) построение множеств реаений ТП и '¿К (с учетом производственных условии); 3) комбинирование из множеств ОК,ТП,БК множества вариантов конструктивно-технологических систем КТС (с учетом со-1местнности вариантов); 4) из них - множества решений СС.

В обратном методе отдается приоритет производстгег.нк'м условиям. Исходя из этого ¡тапяэт множество возможных рейс;;;;:': ОС и КТС, затем соответствующих вариантов ТП и БК, после чего - вариантов ОК. Данный метод предпочтителен в тех случаях, когда лимитируют особые условия строительства поста.

К числу специальных средств системного проектирования относится система поддер.-хки принятия решений (СППР) - см. рис. !. Задача СППР состоит, в частности, в том, чтобы помочь проектировщику з Формировании им множества . Создание СППР базируется на исследованиях в области искусственного интеллекта. В диссертации разрабатываются элемента этой системы ;сн. гл. 3 и 5).

Предложены структура и принципы Функционирования проектирующей система, реализующей сн'."--ниог проектирование. разработан комплекс средств САПР, !:>", -'л в качестве основной подсистем;: программно-технический комплекс системного проектирования. Функциональная структура комплекса средстз соответствует струк-

|| Задание на £ | проектирование I1-Е объекта 1

Корректировка задания

Исходные Ограни-

дашше чения

Корректировка ограничений

Оасшга вариантов

Г

Формирование

множества

допустимых

вариаытов-объекта £2

■»^Вариант 1^-^Рс зуд ьтат 1^-й^оае»ка Г^-■ у^Бариацт 2^-г^Резгдьтат г^—:^оаепка г^г

■^Вариант ;Т)-»^1'езудьтат 5^->(одепка К^-

спстека кэддпрхет

пр;аштия решай! {СШ1?!

_¡_

Оаешса соответствия результата за-данпоку

и

ОптатдьЕкЙ паразит р объекта ; (стко» !!

баше прецгдеахос

кстодс1)

[ Саза зиакк:: :: унешй

Рас. 1. <-пнжг:опзлыш1 схока ьаркаатшго проектировании объекта

1В

туре проектлых задач, принцип упязки проектных ресенпп состоит в сосредоточении потоков информации, содер.тлщих представления отдельных частей объекта, з глзвнсм органе принятая реаений.

. специфику системного проектирования составляет програм-нно-методическил комплекс, стгоятияся в соответствии с Функциональной схемой на рис. 1. В посл?ду:-с"у:" главах диссертации ксслеяпугся и разрабатызгстсч элемента этого комплекса: математическим аппарат моделировании объекта и программы для эп!.

з. ¿/жкпнти теорий ксстост?с5ГГ5/!ь:пк с;:стга

с глав? 3 излохеям осксрнкс :;оло:::еиня. полег,и и методы теог-пи мостостроительных систем, в которой ооъект пгоекттю-елкяя рассматривается как вз1>::илсвлза.!.!т солопшесаь конструктивны:: и о?гзкизакиог.:м-тохколог;!чес::,:у аоасисчйч. Дается «101 ол;» описания моста как сбъскт?. 1 и пгсо!п;:ровл::;;я.

Предпзгзется комплекс;;.!,; лг'0е!п::.-.т модель. :;::лг ч стргк-тутио-паргме'грнчесиие :: 4Ук:.";:о';лл:.::!:е м т.; СТ::о.

С кугсо мостов :;ссга:лп.ч чйстн дпсчуплнп прсекту.^озиг.и кочс'.тукднч а ст,"о::тоя>.ст::а не т:сг""с:::: т.: 1. Г.оотечу

об", единить их в г г.". :::■".'! т'о:-ин тле.:::?. ;,рс-лолеть

т-"дпость. с::стс':,с'1-.'.".;;".г:-.а ; с глл^.'п^лс-';' спглнногное лгинепо-:.сто.".сп глзлгчнпл днепнплп': :; месту : гел оОт.скту

■■■с-тгсг!:;-1 глмнл;: т£С!-",."> систем.

и:тсл';д Г'.'лг.ь;;с-о преде! аг;,:н.г;;П оО-слл пг>

г.1. ^с.-ч"» л ,»>*> "Г".":'.;:-,.....:тгг,:, с ; слоед-

- т:к-- - г.-:1" о^есгг;'-:::.п :,л: : ;' угд-с-?':-

т::глгт;.ксм и С:::■:..;, с!:::::.; с а:- л:.::::::.-, 'л-г,::у. систем м т.п. -¡у г? -

гн-юсм::; гзгг::".ч . •:.■ . .:.:: .....:/:сга

.'¿'1 ;:плт;'..>г:л ело-;.::': у;::';сс::::.: ; '* .:;т;ло:">.

В этом смысле компьютер выступает ene и как инструмент системного моделирования объекта.

Описание моста как объекта применения. В этом аспекте прежде всего рассмотрен жизненный никл объекта, вкпючаюв^'й следующие этапы: проектирование: подготовка производства; создание (с ликвидацией ВК по окончании); эксплуатация (включающая ремонт); ряд циклов реконструкции: ликвидация объекта.

Разработка математической модели объекта с целью придания ему При проектировании заданных эксплуатационных качеств предполагает в исходной точке Формирование целевой функции управления процессом его разработки. Мост (М-система) при рассмотрении его как объекта производства, эксплуатации, ремонта и реконструкции взаимодействует с организационно-технологической (производственной) системой (П-системой) и с системой эксплуатации (Э-снстеной). Целевая функция проектирования заключается в таком подборе состава и структуры Н-системы и параметров функционирования П-системы. при которых достигаются наиболее целесообразные технические, производственные, эксплуатационные и другие параметры сооружения в целом.

описание моста как объекта'проектирования. В результате системного анализа-мостового сооружения как комплекса (СТКО) выделены основные его подсистемы, определены их назначение и взаимосвязь (рис. Е): постовой Переход СИП). основные (ОК) и вспомогательные (ВК) конструкции, технология (ТП> и организация (ОС) строительства, экономика (Э>. Такое,деление соответствует структуре объекта i: проектпог-сиетной документации.

при подходе к объекту с позиции "цель -> результат" на входе проектирования имеются: исходные данные (материалы изысканий) - Ид; потребительские качества объекта (Кп); архитектурно-эстетические (Аэ>. эргономические (Эр), эксплуатационные

2а лэ з? DT

diiir

Q7 PO

Po

if=== ^Подготовка T3PO- f, /Лнзподства (Hfl)

oca

¡ксаетрГлжа (CS) —

••••'//Км--

4 О. '

71

-J- О

а

¿.-✓.¡Тспмпогия пр-ca ¡y-\г|упраш1ение стро-fl работ <ТП> (¡^-—^¡(Тгльстнон (УС) (I

Pííc. 2. Структура i! сгеиа ¡зСориааяощшх гзязси :coi¡onc::ca проектируемого сСьс:~а

От), экологически'» (Эк), конструктивные (Кт). технологические (Тт> требования; характеристики материалоь (Хм): организационные условия строительства (Оу); экономические !Эо) и ресурсные (Ро) ограничения; параметры расходования ресурсов (Пр).

Состав и структура П-системы и п-системы характеризуются комплексом показателей качества, которые объединены в следу»-[фто аспекты: назначения (пн); конструктивности (Пк); экономичности <иэ); эстетичности (Пэс!; зргономкчности (Пэр); эксплуатационных качеств (Пэк); экологичностл (Пэкол); организапион-пых качеств (По); технологичности (Пт); управляемости (ПЯ.

Подсистемы £за;:иосвязакы между собой и с внешней средой информационными связями, по которым передается информация о следующих проектных ресенияк: Ери - конструктивные реиеиия г.п; Кр - ревепия основных конструкций; Ор - решения по организации строительства; Тр - технологические реигпип; Ерв - конструктпв-иые решения СЕ; Он - экономические параметры проектных решении.

Составлена классификация объекта - мостового сооружения по подсистеиан и утопиям: конструктивное членение, технологии возведения для соотвстстшт:лнх видов конструкций, виды вспомогательных конструкций. Рассмотгона колструктагпо-текнологиче-ские системы (КТО, соедицяюто б себс элементы ок.тп.£>::.м (где ¡1 - решения гю нахашцаии;: строительства). Данная классификация нокет енть подсхем в основу выработы; методов Формировании варпантои объекта, • ■

Изложектга сипе материал' главы 5 представляет собой ори-гсшаяькиэ лемедоезниз автора • дяссерташш.

Стру!'л'ур1;0-парг.;:г1г;г-:сс|:.;-э подол:! объекта проектирования. диализ накрсстряггура оОьо;:та подпал, что при его описании созпикаит пршшизиалыкпэ трудности. сслэаиг.ые с многоаспектный рассмотрением. С этой евпз:: предлокэ!Ш следукт^з четыре вида

структурно-параметрических моделей СП'О.

1. функционально-структурная модель - в основу положены закон соответствия между структурой и функцией системы и методика описаний объектов техники, ■предложенная л. И. Половннкиным. Данная модель позволяет детально представлять структуру конструктивных компонентов мостового сооружения.

2. Блочко-нерархическая модель - применима для описания структуры и параметров как технических, так и организационно-технологических подсистем обьекта. Модель включает совокупность базовых элементов (нодулей), объединяемых в супернодули

и структуры. Данная модель целесообразна дли представления регулярных структур (схемы мостов, мостовые <?ерии. поточно организованные технологические процессы и т.п.). Ранее предлагались блочно-иерархические модели технических систем (Н. П. Бусленко. И. П. Норенков. В. Б. Ианичев и др. ). Автором предложены модели специального вида для описания обьектов мостостроения с включением соответствующих параметров-описателей.

3. Модель в виде семантической сети (И/ИЛИ-графа) - дает более об^ее описание обьекта. И/ИЛЛ-граФы. известные из литературы по искусственному интеллекту, позволяет Формально представлять знания об имеющемся опыте мостостроения, т. е. создать "Банк прецедентов" (см. рис. 1). модель целесообразна для конструктивно-технологических систем.

ъ. Обобщенная модель - в основу положено представление знания в виде фреймов, фреймовое представление такзе известно из работ по искусственному интеллекту, .автором рассмотрены специальные случаи. Анализ моста.-'объекта.проектирования показал, что для его описания достаточк<.< "-¿ого двух типов специальных <рейков: "соединение" и "процесс". Предложена блочная иерархическая Фреймовая модель, строящаяся на основе указанных эленен-

тов. Кроне того в разработанной автором модели вариант ктс есть цепочка из вариантов подсистем (ОК-ПК-ТП-БК-К1. где ПК - подва-риант основной конструкции. Включение варианта подсистемы в цепочку зависит от заданных условий. Для представления такой структуры предложена модель полностью нечеткого гиперграфа. Ранее предлагались графовые модели с нечеткой инцидентностью вершин (Р. Беллман. Л. Заде. Н. Г. Малыаев и др. ). в модели автора попило этого присутствует есе и нечеткие вераины.

Особенности описания объекта цредлохеташи структурно-параметрическими моделями, являющимися повьем для проектирования мостов, рассмотрены на разнообразии:-: призерах.

Функциональные модели объекта проектирования. При иссле-

довании функционирования объекта в стадии строительства выделены следукжие классы его производственных подсистем: 1) системы технологических процессов (ТЛ): 2) систеки мехаяизашп: (Ш;

3) организационные системы строительства (ОС).

Бее указанные системы имеют сгроятпостсыя характер. Цель» функционального моделирования при ».к г.рсс'глпропа::;:;: является получение достоверного прогноза .будущего "вавелегшя зтнх систем при сооружен™ проектируема основзиш поста, прог-

ноз представляется количествешзо гаюжсстгом '¿укк«з;ояалыик параметров объекта (вариантов обьекта).

В силу сложности я вероятностного характера сроязводст-венных систем, для анализа ^тажчоякг-осгзг.и при:еяя»т ?ки-тационные модели. работающие на 32.';. Кепреиешан условием при этом является адекватный учет слияния ;: 2 ста о, ;: з и? ;;: воздействий среды на результат ФУ::кц;:а1;:п~о^а:г.:л система. -

Теория имитационного моделирования скстея.. оспозаппая на методе Понте-Карло, разработана п кмгсчксясшагх трудах отечественных и зарубежных ученых. Имитационные .модели та и кето-

ды прогнозирования организационно-технологической надежности (ОТН) в строительстве изучались и предлагались А. Л. Русаковым. Н. И. Ильиным, й. А. Куликовым. Б. К. Тсмаегкм и др. Однако з мостост-роекии этот вопрос ранее не ставился и практически не изучен.

В этой связи автором сила принята за основу стандартная имитационная модель ТП, по с включением в кее Функций распределения производительности мостостроительных работ, полученных исследованиями автора на реальны.* мостах.

При исследовании процессов дестабилизация производства использован Феноменологический подлог., состояний з интегральной оценке процессов без выделения единичных Факторов. Произведен статистический анализ данных по объекта:! строительства треста "Иостострой-б" (при достаточных объемах статистики). Получены обобщенные Функции распределен;« зероят!:осткых козФ-

vn:i;¡eHT03 стоимости К . продолжительности к и трудозатрат

с т

строительства К . характеризующих отклонения этих показателей О

от нормативных (проектных). Получении? результаты использованы в проектных моделях.

Кроме того на объекте опытного строительства гибкой технологии - мосту через р. Сухону - автором бчли подучены данные по колебаниям производительности монтаяш:: работ, необходимые для оценки и прогнозжозания организапиогао-техиологи^еской падеяноста процессов возведения мостов.

Построение модели сг.стэ::» меканиэаигд строительства моста (и) прежде всего связано с изучением ее структугы и характера Функниокнроракил. Ранее Е. К. Н. Л. колоханопым, Г. Ф. По2о:млое!Л!, В. А. Рогонскда я тр. для проектироттт таких скстен предложены модели прост:".: систем кассового сбслужиза-nir-i (С'.'.о). Но. как было установлено азторсм. г> мостостроении они не удовлетворительны, поскольку отдельное комплекты наг;::-!

на строительстве мостов. Как правило, взаимосвязаны в единую сеть. Для этого автором была разработана теория расчета детерминированных сетевых моделей массового обслуживания (ССИО). включашая структурную модель (граф механизации), аналитический метод расчета и имитационную модель.

в приближенном аналитическом нетоде расчета ССНО используются эленеитарные репения для замкнутых СНО. Для более точной оценки вероятностных характеристик систем механизации разработана имитационная модель, базирующаяся на математическом аппарате сетей Петри. Модель предполагает блочно-иерархическу» структуру сети. Кроме того предложен метод прогнозирования производительностей комплектов машга с учетом их надежности.

Результатом исследования и моделирования систем механизация строительства мостов является возможность прогнозирования сроков производства работ при проектировании мостов не на основе каких-то отвлеченных нормативов, а исходя из параметров производительности конкретной системы механизации.

В диссертации также разработан и другой подход. С цель» выработки методики построения календарных графиков* учитывающей реальные колебания производительности мостостроительных организаций, проведен спектральный анализ временных рядов выполнения работ организациями -треста "Ностострой-6". Подучена обобценная модель колебаний производительности работ, разработан алгоритн "растяжения времени", заложенный в имитационную модель. Кроме того предложен алгоритм "банкира", учитывающий помимо накладываемых на систему ресурсных ограничений специфику мостового строительства (ледоходу, половодья н т. п. ). Прогнозирование производства работ ведется с учетом заданного уровня организационно-технологической надежности процессов, функциональное моделирование объекта такяе иллюстрируется

разнообразней численники примерами из практики.

Предложенный конплекс моделей и методов дает достаточно полное, всестороннее описание объекта для нолей системного проектирования. Нодели к методы реализованы в разработанном автором пгэгранмно-нетодическом комплексе САПР (см. главу 5).

. ч. методы многокритериально'! оптимизации я выбора проектных реее1ш постов

Глава ч посвяцена выработке методов получения оптимальных проектных геиеииа комплекса моста "ОК-ОС-'ТП-РЦ" и его подсистем. Ставится обг,эя задачт, рассматриваются принципы оптимизации и критерии эффективности проектных ресений. методы принят.::! мпоговариантны;: многокритериальных реаений (в том числе и в условия« неопределенности). Предлагается методы получения оптимальных регений подсистем СТКО: конструктивно-технологическим систем (КТС). систем механизации (I!) и организации строительства мостов (ОС).

Постановка задачи. в«о было дано определение системного проектирования как процесса принятия гесгнкй, из которого nu-теклэт следующие задачи. связанные с многокритериальной оптимизацией и выбором пгоектпкх репений: 1) выбор элементов кри-

m 1

термального пространства Е =( Е I и получение значений нно-

кгстаа оценок (:: ) 1 вариантов х по критериям 'й . i--i.n.

--J i ■ 1 i

J=1.p; 2) Формирование множества napetobd ; 3) гибор принципа

опгаидьности V.O и f лп:"::н выбора С; ч) принятие оптимального

гоп;йул оеъоста S2on .

При этом под оптннальпим проектный рес?иием стко (или его част::) П01::г;:зетсп та"эй допустимый его вариант, реализация которого приводит к создашю объекта, настолько хорошего я отпо -re¡i¡::s его показателей качества, насколько это возможно.

В оС"?м случго проектируемый объект зависит от з варь-

яруомкх параметров- . которые считаются точкой

п s-нернои пространстве, через D обозначим

множество допустимых параметров объекта.

Задача многокритериально» оптимизации объекта состоит в

пояске такого множества S20n —S2 , для которого

4>(Scl0 = его eoc.tr Ф(Х), (п

" XS52 Аев

при ограничениях:

а ък —

П параметрических - , l = t,s; (2)

2) функциональных - С^ , r=t.q; (3)

кч- v -i:- £ -

3) критериальных • Ч^^Ч^ОнлиЧ^А^ЧЦГ . к= I. р. <<t)

где - интегральный критерий эффек-

тивности. в котором опенки вариантов . j = 1. tn зяеиспт от

множества параметров проектнруекого объектаА6.X); X.**i5c:j. i-1, r¡-вектор вариантов обьекта; сС^ и cí ^ - границы варьирования параметров (показатели:); ív.c/0 могут быть функциями от <>£».. а CN и Cv. - ограничения часе всего нормативного вида;

* 1 u

наихудпее значение критерия1!! .г, . на которое можно пойти.

Критериальные ограничения вводятся с тен. чтобы избегать ситуаций, когда с точки зрения принимающего рсиег.пе значения критериев качества объекта оказываются недопустимо плохими.

Из поставленной обцей задачи вытекает следующие типы задач многокритериальной оптимизации объекта проег.тарования.

Первый тип задач (тип I) - задача состоит в определении структуры и согласовании по параметрам подсистем обьекта на основании их варьирования, анализа соответствия целей, поставленных перед СТКО, и его интегральных критериев эффективности. Гегениск является оптимальный вариант Sl?cn обьекта в пело;:.

В задачах nina II оптимизируют по многим критериям объект, описываемый г.иол.естсом параметров Л , с полю поиска кгилуч-

сих значений параметров. Решением задачи является вектор

наиболее предпочтительный из всех векторов множества D. т, е.

о

в выражении (1) внесто Son 11 2С. Фигурируют А и А .

Принципы оптимизации и критерии эффективности решений. При исследовании вопросов получения оптимальных решений комплекса, в целом определены принципы и субъекты выбора решений, дано понятие эффективности. сформирована система критериев опенки проектных решений. Группировка показателей (критериев опенки) проекта соответствует выходам СТКО на рис.2.

В понятии эффективности заложена идея оценивать решение, сопоставляя прогнозируемый результат его реализации с объемом предоставляемых для этого ресурсов (материальных, временных, трудовых, энергетических и др.). т.е. потенциальную эффективность проектного решения, используя в качестве критериев "компенсационные характеристики" (по Б. С. флейаману).

В основном материал данного раздела представляет собой оригинальные исследования автора.

Методы принятия многокритериальных решений комплекса. В

диссертации поставлены и репаются задачи типа I. В основу их решения положены схематизированный процесс Формирования решения (рис. 1), математическая теория выбора и принятия решений, теория многокритериальной оптимизации сложных систем.

Указанный математический аппарат оироко применяется в снс темотехнике. Поэтому здесь автор занимался поиском и отбором паилучзих методик для использования в поставленной выае задаче.

В методике выбора оптимального варианта объекта используются следующие приемы: 1) взвеиенных опенок (аддитивный и нуль тлпликаташшп критерии); г> "идеальной точки"; 3) компенсации; Ч) аксиоматический подход с позиций теории возможностей; 5) человеке- малинная процедура принятия репений. Все эти методы яв-

29

ляются новыми для проектирования мостов.

относительно новым подходом и в системотехнике является применение теории возможностей, основанной па нечетких множествах (Д. Дюбуа,А. Прад). В отличие от известной теории полезности Неймана-Норгенитерка данный подход позволяет учесть индивидуальные предпочтения лица, принимающего решение.

В человеко-машинном методе принятия решений применена процедура Зайониа-Валлениуса, модифицированная автором для случая безусловной минимизации. Метод предпочтителен, когда припина-саий решение затрудняется в оценке В1слада отдельны:-: критериев п глобальную целевую функщю. Он позволяет в г.одг диалога человека с ЗВЛ итеративным путем добиваться достаточного приближении к оптимуму.

В ряде используемых методой сводятся коз$'!пцнгкгл важности (вьса) частных критериев зФектизиэстп. Б диссертации прн-кскеки следуют«? методы обобщения суждонгя экспертов с отаошг-1ПШ весов: 1) непосредственнее определенно всссвг 2) метод ю-льныл оценок; 3) метод парких соотнопгки;':; '.-) метод приоритетов.

Указании« выаг методы принятия многокритериальна росений основагн па предположении о ток. что оцеп;;;! кгятегмеа з'чслтна-ности, коэффициента важности ктитернэз, црэддочтсппя проектн-говс^ка детершширОБаны л задсан:. Не кроне ого го рассмотрены и случаи принятия решений в условиях неопределенности. Неопределенность в вариантном проектароЕсзши костоз ьозкккает при от-сутсте.п! пли неточности исходных депшьп;. тгссоьапия и ограничении. а такке порождается самим процессов пгоептироваиип.

Стохастическая неопределенность ппсст несто пгг депстаии случайны:; Факторов, подчиниеепхси кзвсстпгн з-чкоиаи. Б такой случае по каждому критерию 41-, задается гноение условия и г.ул? функций распределения. Е качестве интогтг.-.ыэго критерии иного

гокритериальной задача принято математическое ожидание выигры-

са для варианта х . При этом использованы статистические дан-1

ные (К .К > К ). полученные в настояаей работе (см. главу 3). сто

В ¡тактике проектирования мостов также нередки ситуации, состоящие в полной неопределенности принимаемых решении. В таких ситуациях вероятности внешних условий неизвестны, для выбора оптимального варианта целесообразно применять случай теории игр. представляемый как "игра с природой". Впервые этот подход был применен автором- к выбору технологических решений-в мостостроении. При рассмотрении вопроса выбора решения объекта в ыелом предложено использовать следующие игровые критерии: минимаксный; критерий Сэвилха; критерий произведений.

Использование п методике выбора решения СТКО различных подходов и критериев позволяет создать необходимое разнообразие для обоснованного выбора. На конкретных примерах показаны особенности к эффективность применения предложенных методов.

Методы оптимизации КТС. Предложен подход к поиску оптимальных решений КТС. аналогичный комплексу в целом: вариантное проектирование и многокритериальная оптимизация. При этом вначале Форнируот множества допустимых вариантов QcSS <ОК»ЕК> и SdS2 <'ГП«Ш. где S2 - мнохестзо допустимых вариантов ктс. Затем из множества , упомянутыми выже методами полу-

чают оптимальный вариант систему 520ц ■ В последуюаем процессе детального проектировать, по частным методикам оптимизации уточняют репения комплексов (ОК«БХ) и (ТП»Н) для принятого варианта ETC.

Еыбор оптимальнее репенкй неканизапии строительства носта. Предлагается такте многокритериальный подход. Разработаны кри тер.гл эффективности, в которых используются данные расчета се тевой модели массового обслуживания (ССНО).

Таблица 1

Сопоставляемые качества "Комплексная" методика (приведенных затрат) Методика системного проектирования (инженерная)

Цель Выбор одного из нескольких вариантов моста оптимальное проектирование моста как системы

Используемые ' средства Экономические методы и нормативы Системотехнические методы

Подход к категории "эффективность" Относительная (одного варианта по отношении к другому) Потенциальная (оценка наи£олее вероятного "возмущенного" состояния! системы по отноше-1 кию к "идеальному";

Учет ограничении задачи Нет Есть

| Оценки вари-1 антов 1 1 Формализованные. Абсолютные значения Формализованные. Конденсационные ; характеристики 1

Число учитываемых критериев Нногокритериальная Многокритериальная I !

Число функций «ели Однопелевая ! Многоцелевая ; !

Функции цели Приводящие к глобально-оптимальному реаетсо по одному показатели -затратам Приводящие к ком- \ промнссному реше- 1 нив по взвёаеннш! !. многим показате- ■ дян 1

Учет вклада показателей в целевую ФУНКШПО Нет Есть ! 1 1

Характер критериев Нормативы (в большей степени). показатели проекта (в меньсеи степени). Детерминированные Физически измеримые Частично согласованные Показатели проекта] (преимуагственно) ; Вероятностно | (преимуиественно). ! функционально- ! информационные, ' Согласованные !

выбор варианта | Субъективный Критериально- | экспертный 1

Оптимизация систем организации строительства мостов. Рассмотрены различные постановки задачи оптимизации, в которых система организации строительства (ОС) рассматривается как комплекс КТС при учете, заданных ограничений г.о расходовании ресурсов строительства, директивных сроков, заданного уровня организационно-технологической надежности (ОТШ.

Постановка ч решение задач оптимизаций подсистем СТХО (КТС.И.ОС) выполнены автором диссертации.

Предложенная методика выбора отииалышх проектных реичг-пнй мостов названа автором инженерной, т. в ней используются многие Формальные критерии, являющиеся показателями проекта (сравнительная характеристика данной методики и мотопа приведенных затрат дат п табл. 1). Метод.гка применена азтором в программе изо "А/!ЬТЕ?!1\ТИРЛ" (см. главу 5). Расчета показали существенные гасхомекня результатов, даваемых предложенной методикой и исзестпымы метопами принятия проектных реяений з мостостроении. Вызвано' это тем, что методик?, позволяет учитывать и согласовывать разнородные качества объекта, причем по многим ззвезешпл! критериям находить компромиссное ревенле.

5. РЕЛЛЛЗЛ1ИЯ ЭЛЕИЭТОЗ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПГИ РАЗРАБОТКЕ КССТОСТРОИТЕЛЫШ ОБЪЕКТОВ И КСПДЯЕКСОВ

В гласе 5 приведена ланглзе о лрикене!п;и злеиептоз системного проектирования при разработке и внедрении новых мос-тостгээтелытыг. озъоктов, систем и комплексов. "

С пед:д разработай и реелизатл!!! системного проектирования 5*.:ла ссуг;сствл;ча программа плут.' жсспглозтгельсккя, опытно-?хспор:п«е:1талыпк и пр о е кп! о - г' -: е ле нч о с км и работ. Работы выполнялись з Ленгияротрлнскссте, Ленинградском и Сургутском отделах Гкпростроймостл (С.нг Глагмостостроя), ПВ2"С::нтез" и С?"Кон

33

тур-Ностострой". Всего автор участвовал в проектировании более 70 средник, больших и внеклассных мостов, в тон числе был главным инженером (конструктором) проекта бог,ее '10 из них.

Программа работ предусматривала следующие направления.

1. Исследование, разработка и опытное применение методологии и технологии системного проектирований.

г. Исследование, разработка и реализация методов проектирования конструктивно-технологических систем.

3. Создание программно-методического комплекса системного проектирования постов tfXMK SYS.DES).

4. Исследование, разработка и создание гибкой технология сооружен;;;! стальных коробчатых пролетных строения автодорожных мостов пролета:;;! до 147 и.

5. Проектирование и реализация системотехнического комплекса объекта "Ксст чегез Северн» Длину".

о. Исследование, разработке и реализация комплекса автодорогах постов на прош;сло),::х логоглх Западной Сибири.

Приведен dpibicpu разработок в указашак: направлениях.

Методология системного r.pocir;awaaraa создавалась и отрабатывалась непосредственно аьтогсл v коде срсектиро^ааш реальных мостов. При этом рспали разлачше задачи пояска гасяо-нальнкх проектных рсше-ш;й при комплекслроаапзш элементов подсистем ок. ОС. ТП, ВК о единую скстсну. и примеру, слодуе^ю:

1) рапкоиальная расстанов:« Бспоисрагелыл.'з озо? для продольной надвижи стальных пролет;;кг CTi'oei;>;a прл собл-лден;п! условий: а) использова!шя ресурса прочности пролетного строения без дополнительного усиления; 0) шпхнальпой нагрузки на сспо-могательнуг^ опору; в) рациональней г-азбгл;:;! пролетного строения на монтажные блоки. аахцеГ. !i;n;;::mi материалоемкости стапеля для коквейерно-тыловой сбор;::: при обеспечения надежной яадвгшеи

(»оста через реки Северная Двина, Великая. Еолхов и дг. );

2) аналогично, при полунавесной сборке пролетных строений (поста через реки Тура. Дйваседа-Пур. Виледь. Хадуттэ и др. );

3) поиск оптимального варианта реконструкции моста при замене пролетнкх строений с рассмотрением комплексных реаений. скд»ча:гзге конструкт» и технологию (моста через реки Вексна. Иг.нл, тышотта и др. ) ;

'{) то же самое, при проектировании новых объектов (моста через реки Обь. Тобол, и.чгуягун. хыльнигъяха. Пииш и др. ).

Нртодн проектирования КТС. Исследования и разработка методов велись применительно к КТС "Безростверковая опора" и КТС •Инвентарный рабочий мостик".

КТС "Безростверковая опора" рассматривалась как совокупность конструктивных решений свай (стоек) и ригеля, технологических репенкй по устройству спай (система "свая-погругатель-грунт" механизации работ. Результаты исследований и разработок внедрена па пелом ряде возведенные объектов (моста через реки Игарка-Пойлосояха,Собетьяха,Копда.Жаленка.Тобол и др.. путепроводы па Гражданском и ПаСгтросском проспектах в Санкт-Петербурге).

автором диссертации совместно с инк. Л. Б. Папиро создано типовое решение шшонтарта конструкций сборно-разборного рабочего мосту.ка. такяе являгмего собой припер проектирования гсопструктивно-текколопггзской системы (СКВ Главмостостроя. кифр 5861-51). Типовое ропэтгл? неоднократно использовалось на строительства мостов. - .

Програккно-нетояячгскип кекплокс системного проектирования ностоа (ПКЗ ЗУС.СЕЗ) разработан непосредственно автором в соответствии с'задачаки. поставленными в главе г. ПМК вклвча-ет !2 программ, в которые реализованы предложенные в главах з г: 4 модели и методшс!. ПРогракки предназначены для пегсональ-

кых компьютеров IB! PC «.исполнены в турбо-средах Turbo rascal V5. 5 и PDC Proloe V3. 21.

Семантическая сеть (И/1!ЛК-граФ) и фреймовая модель применены для представления знаний D партнерской системе искусственного интеллекта ТРИ СОВЕТА (программы KS5... I1S8). Система входит в СГШР (см. рис. 1) и в диалоге с инженером Формирует множества вариантов схемы моста. ETC "Опора" и КТС "Пролетное строение". используя пряной и обратный методы составления вариантов. Всего система может Нормировать до 700 вариантов решений (с зависимости от заданию: условий), резко увеличивает пространство поиска решений и вероятность нахождения оптимума.

Программа HS9 (ПРЕЦЕДЕНТ) представляет собой информационное обеспечение проектирования - "Банк прецедентов" - и предназначена для оперативного поиска в ходе вариантного проектирования СТКО проектов-аналогов. База данных KS9 построена на основе блочной фреймовой модели. Для обработки тектеей информации по вариантам применяется встроенная в нее технологическая программа HS10 (ВАРИАНТ) с-локальной базой данных.

Блочно-иерархнческие модели используются для заданна структурных схем мостостроительных работ и механизации в программах HSl.USa.KSî.î^'i. В дашок програинак реализованы функциональные модели, метода и алгоритмы (см. главу 3). которые в схеме макропроектировапиа объекта (см. рис. 1) служат для получения вероятностных осенок организационно-технологических показателей вариантов: продолжительности. трудозатрат строительства и др. В стадии микропроекткровашя объекта программы применяются для детальных расчетов и построения календарных графиков.

В программе ИЗО "АЛЬТЕРНАТИВА" реализована инженерная методика многокритериальной опенки и выбора вариантов проектных ревений объекта, приведенная в главе 4.

Z2

Программно-методический комплекс ПИК SYS.DES прошел проверку при проектировании реальных объектов (моста через реки Тура. Хадуттэ, Айваседа-Нур. Кшнм, Пгарка-Пойловояха. Собетьяха. Тобол.Кнгуягун,Тидыотта.Хыльмнгъяха и др. ) и находится в опыт-нон эксплуатации з ряде мостовых проектных организаций.

Гибкая технология сооружения пролетных строении автодорожных мостов пролетами до ft 7 я. ■ В качестве первого объекта применения гибкой технологии было выбрано пролетное строение по схеме 1p=63*2s105»63 п моста через р. Сухона у г. Тотьма.

Проектирование моста первоначально велось по традиционной схеме: мост разрабатывал /к> Гнпродорнии. отдельно стальное пролетное строение - Ленгипротрансмост, при этом технология монтажа пролетного строения учитывалась весьма приблизительно.

В дальнейшем, ухе /10 СКВ Главмостостроя. на основании рассмотрения различшя варнантое конструктивно-технологических ре-иений (навесной и полунавесиоП монтэх. варианты продольной нл-дви.тки к др. ) было дано предлокение соорудить пролетное строение способом продольной надшита с одного берега без вспомогательных опор, с временным монтажным ппренгелеи. Работы были начата hh.tl И. П. Ерантовым и продолг.ены автором диссертации.

Надви.гка пролетного строения без вспомогательных опор на данной объекте супестпеино осложнялась тем. что по расчету верх опор получал недопустимые перемещения вдоль моста, а усиление основного металла было крайне нежелательно. Задача состояла а поиске такой оргакизаинонио-технолоппескоп схемы, которая поз-йояила Си спрап,'iTi.cn с э-пм (как раз в этом и состоит неразрывность peceintfi ОК-БК-ТП-ОС). Поэто!!у. проектируя технологию, вместе с тем приалось рассматривать более сирокий круг вопросов:

!) поиск рационального ппренгельного усиления пролетного строения на основе анализа совместной работы системы -балка-

•37

впренгель-опоры" с процессе надвихки. исходя из условия обеспечения минимума обпей материалоемкости <ОК»ВК);

2) поиск рациональной схемы разбивки на стадии процессов сборки и надви^си в увязке с конструкцией и совместной статической работой пролетного строения, опор и шпренгеля (0К*ВК*0С)

3) проектирование технологии и комплекса обустройств, которые позволили бы осуществить надежную надвихку (ОК'ВК'ТП).

В ходе проектирования по программам ROL.LIHG и LIRC на ЭВМ СМ-4 ноделирозали напряженно-деформированное состояние системы "балкл-шпренгель-опоры" при различных вариантах ппренгеля, стадийности монтажа и разбивки пролетного строения на монтажные блоки. В результате определена рациональная организационно-технологическая схема, ск0нстрл'.р0ван пш^енгель. разработаны Регины регулировки усилий в системе по стадиям надвихки. а также пришлось внести и коррективы в конструкцию пролетного строения. До начала надвилки, с участием ШШИС были проведены натурные испытания системы "балка-шпренгель". На опорах моста были установлен толкаетле. устройства с захватами за нижний пояс пролетного строения. ■ которые задействовали по специальному режиму.

В итоге применение спацг.алышх конструктивно-технологиче-

з

еккх ресений на мосту через Сухону позволило сьэкономить 577 и келезобетош:;«: и <¿6? т петгялокопстрлсцлй, получить экономический эффект в размере IZ'l.VI тис.руб. (в ценах 19G4 г.).

Постовой переход через р.сеьерцую Двину в г. Архангельске. При проектировании костосого перевода создавался комплекс объекта, ресакЕий задачи крэтшотситабного строительства, в составе комплекса, в частноста. азторел запроектирована ETC стапь-иого пролетного строения Lp»4nl£0 и поста через левую, протоку.

В ПОС преяускатрнзопась иадкнзеа пролетного строения по вспоиогателышг. опора:. Учиигаая опыт сооругеиия поста через

Сухону, било решено применить инвентарная спренгель. Трудности . реализации такой технологии в данном случае проистекали- от того, что пролетное строение 1р=чх120 м с ортотропной плитой имело индивидуальную конструкцию с повышенными весовыми характеристиками в сравнении с универсальными коробчатыми балками. Поэтому ресурс впренгеля использовался здесь полностью, отсутствовала возможность регулировки усилий, практически ириплось полнеет;.» проектировать КТС "Пролетное строение". <! прежде чем была произведена надвн.тка балки, она многократно "прокатывалась" по операм на эвм. при этом опять же анализировали напразеенло-деформированное состояние системы "балка-ЕПренгслъ" во взаимосвязи со стадийностью надвихки и разбивкой пролетного строения на монтажные блоки, работой монтажных приспособлений. В итоге также пргалось внести коррективы в первоначальную конструкшго лролзтного строения.

"Комплекс автодорожных мостов на промысловых дорогах За-

падноа Сибири" представляет собой пример целевой программы мостового строительства на автодорогах региона. При его разработке была поставлена пель - найти универсальные кспстг'/ктквпо-техно-логические рекеиил. позволяющие эффективно удовлетворить потребности нефтегазодобычи с учетом многообразия местных условий. Специфика состояла во временном характере мостов, дефиците сборного железобетона, трудностях его доставки и монтажа, наличии единственного строительного материала■- стальных труб.

Данная работа ведется с 1909 г. под руководством и при непосредственном участии автора диссертации в два этапа: I - макропроектирование; II - м!п<гопрогкткровакие комплекса.

При макропроектировашт Комплекса произведет анализ потребности и синтез пзргметричесчего ряда КТС, определены области рационального применения КТС различных типов, технологий, выполнено проектирование Комплекса в'пелон. В результате эта-

39

па I разработан параметрический ряд копструктпвно-теАпологических систем постов, вхлачаюцип следушие реаения:

однопролеткые трубчатые посты длиной 0.12.18.24 н; многопролетные трубчатые посты разрезной конструкшш из балок длиной по 12.18.24 !1:

то ге. по неразрезноп схеме пролетами 24..,42 и: то хе. с безраскосншш Фермами пролетом свыше 42 м. Б настоящее время (этап II) детально спроектированы компоненты параметрического ряда опор и пролетных строений, разработаны соответствуйте технология и механизация работ, построены десятки разнообразных мостов из элементов данного Комплекса. В табл.2 сопоставлены его показатели с блиаайши;ш аналогами (показатели Конплекса пр:шяты за 1бОХ).

Применение элементов и средств систенного проекпсроваяяя позволяло создать новые мостостроительные объекта п комплексы. Но эффективность метода системного проектирования в сравнении с существующими методами проявляется не только в запроектированных системах, а преме всего в следувшем.

1. Уже при варьировании проектных реаений па ранняя этапа:; проектирования рассматриваются не только варианта конструкшп!, . но и варианты .технологии, организации, вспомогательных конструкций при учете более широкого круга требований я ограничения.

с одной стороны, это г.овыаает реальность проектирования, а. с другой стороны, существенно расширяет пространство пояска.

2. Число вариантов повышается с 2-10 обычно рассматриваемый вариантов конструкция до кесколысяз сотен вариантов, вклэ-чашик решения ок. ОС, ТП. БК, выбор из которых дает существенно лучпее приближение к глобально-опткнальному репениэ объекта.

3. Выработка оптимального ресения достигается на основе компромисса по многим взвезенным критериям эффективности мето-

Таблица 2

Показатели аналогов в г па отношению к соответствующему зл-ту комплекса

эленент комплекса (иост. схема) Аналог (мост, схема) Стоимость 1 кв. м Трудозатраты на 1 кв. н Расход ионт. металла на 1 кв. м Срок нтель- ства

из гото 13 ление Сооружение Всего Инвентарного

Однопролетный мост 1=6 м. Патрульная автодорога газопровода Уренгой-Челябинск 2. б. труба дианетром 3X1,5 к. Массовое применение на автодорогах. 82, 6 17а, 2 131. 7 128.0 ]

Ж. б. ноет Зхч м. Вдоль-трассовый проезд газопровода Уренгой-Челябинск (КМ 401.455). Иост ПК 318*ь5 на автб-дороге ЕФреновское м. р. -причал на р. Болыцой Юган, 1x12 м. Г-8. 137. 6 183, 5 131.6 252. 0 158. 0 |

Многопролетиый каст из разрезных балок ЬкЗЗ и через р. Хыльнигьяха (Чбг кн вдольтрассово-го проезда). Ноет через р. Правая Хетта на автодороге панго-дц - КС Ныдннская-, 5X16 М. Г-10. 124, 1 202, 3 129. 9 205. 3 186.5 ]

То же по схеме 3x24* «4x33*2x24 н через р.тыдыотта (489 кн). Тот же ноет с пролетными строениями лесовозных ДОРОГ 24 и 33 м. Г-6. 120, 2 189. 7 1 34. 5 ¡85. 6 156. 3 150. 0

Неразрезной мост по схене 3x24 м через ПРОТОКУ Коим (625 км патрульной автодороги) Ноет на 408 км автодороги Уренгой-надым-советСКИЙ, 4X18 М. Г-8. 151,0 223. 3 143. 0 156-0 183.0 178. 0

Неразрезной мост по схеме 42*63*42 и с безраскосными Фермами Ноет через р. Нгарка-Пой-ловояха на Ямбургском • М. Р. ■ 42*63*42 И. Г-10. 166, 3 258. 0 173. 2 360. 0 278.0 185. 0

сани, учитываюгрдаи объективные особенности принятия проектных решении мостов в условиях нечеткой информации об объекте.

Экономическая эффективность внедрения результатов работы согласно справкам организаций оценивается в 30-1СЮ руб. на 1 кв. м плошади автодорожных мостов (в ценах 1991 г. ).

ОБОИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Объективным законом мостостроения является единство и взаимосвязь конструктивных и организационно-технологических решений проекта мостоеого сооружения. В этой связи обоснована необходимость и целесообразность применения системного подхода с целью получения оптимальных проектных репенип мостов при рассмотрении моста как сложного системотехнического комплекса, включаюсего взаимосвязанные конструктивные и организационно-технологические подсистемы (системное проектирование мостов).

Основные направления исследований и разработок состоят в следуюяузм: выработке методологии и технологии системного проектирования мостов: построений соответствУюаей САПР; представлении (математическом моделировании) объекта для целей проектирования; получении его оптимальных проектных решений; практической реализации элементов системного проектирования.

г. Предложены пршшгаш системного проектирования мостов. На осноео рассмотрения системного проектирования как процесса принятия ревеиил сформулированы постулаты метода, обоснована целесообразность двухсталкгшой его схемы, разработаны структурно-логические н Функииональкке схемы проектирования объекта. Разработаны прямой а обратный сгтоды формирования множества вариантов системотехнического комплекса обьекта и специальное средство - система поддерггси принята решений, предложена os-пая схема соответствующей сапр. Данные исследования и разра-

ботки составляют необходимую основу методологии, технологии и организации системного проектирования мостов.

3. Созданы основные элементы теории мостостроительных систем, репаюзей задачи представления объекта для целей системного проектирования и выработки метопов получения оптимальных проектных репений системотехнического комплекса обьекта.

В рамках рассмотрения моста как объекта производства, эксплуатации, ремонта и реконструкции построена модель его жизненного цикла определена целевая функция управления разработкой проекта. Поставленная Цель определяет требования к представлению мостового сооружения как объекта проектирования.

Дана классифш<ашш подсистем объекта, определена его макроструктура. Теоретически обобщены, развита и предло.т.ены новые структурно-параметрические модели объекта: разновидности блоч-но-иерархической. семантической, специальной фреймовой моделей, а такяе графовой модели, основанной на нечетких множествах.

Органнзацнонно*технологическиг подсистемы объекта рассматриваются как ^сложные вероятностные системы. Проведены исследования дестабилизирующих воздействий на технологические процессы в мостостроении. Полученные результата использованы при построении Функциональных (имитационных) моделей, п которых кроме того учитывается ранее не изученный в мостостроении аспект орга-низапионно-технологической надежности процессов.

Новым принципом является проектирование снетени мостостроительных работ с лидирующей подсистемой механизации. Исследованы и разработаны модели: детерминированная сеть систем массового обслузетван-ля. модифицированная сеть Петри и методики аналитических расчетов Функциональных параметров системы механизации. в том числе с учетом надежностного аспекта.

В результате анализа многолетний процессов колебания про-

43

изводительности мостостроительного производства разработана методика построения календарного графика строительства моста, предложены специальные алгоритмы имитационного моделирования. Это позволяет повысить достоверность прогнозирования организационно-технологических показателей проекта и оптимизировать параметры проектируемых систем технологических процессов.

Предложенные математические модели, методы и результаты их применения давт новое представление объекта проектирования, позволяющее осуществить автоматизаш-то проектирования мостов.

4. Теоретически обобщены и развита методы многокритериальной оптимизации и выбора проектных решений моста как объекта системного проектирования. В постановке задачи новым подходом является учет и согласование параметров подсистем объекта. различных типов ограничений и классификация задач многокритериальной оптимизации. В диссертации поставлены и решены задачи типа I. относяпрмся к выбору оптимального варианта объекта

в целом. Задача решается путем критериально-экспертного выбора на основе интегральных компромиссных критериев и использования человеко-маиинных процедур принятая решений, в методике.учтены особенности принятия проектных решений в условиях неопределенности (стохастическая и полная неопределенность).' Рассмотрены различные постановки задач многокритериального многовариантного выбора оптимальных реиенкй ETC. систем механизации и организации строительства постов.

5. Разработанный комплекс структурно-параметрических и функциональных моделей объекта, методы определения его функциональных параметров и получения оптимальных проектных решений доведены до инженерных методик и программ расчета на ЭВМ. пригодных к непосредственному применению в проектной практике. На пр;шграк продемонстрированы аспекты и результата примене-

йня. целесообразность и эффективность предложенных методов.

6. В целях проверки и реализации теоретических положения диссертации осуществлена программа^проектно-внсдренческих работ по направлениям, связанный едйноп пельо - получения оптимальных обиесистемных решений проектируемых объектов. Работа охватывают пирокий круг потребностей и систем при двихении от простых к более сложным объектан и комплексам.

На конкретных объектах, непосредственно о проектной практике произведена отработка основных элементов методики и технологии системного проектирования.

Подели и методики теории мостостроительных систем реализованы в программно-методическом комплексе БУв.СЕЗ системного проектирования мостов на эвм. Новыми п проектировании мостов являются применение • икитациошшх моделей, партнерской системы искусственного интеллекта, информационно-поисковых систем при Формировании множества вариалтоэ объекта.

Разработаны и реализованы конструктивно-техполопгческие Ьистемы безростперковыя опор, шхбентаркых рабочих мостиков, гибкая технология падвихкн стапышх пролетных строений. сис-темотехничесюш комплекс моста через Северную Двину, комплексная пелевая программа проектирования и строительства мостов На дорогах Западной сибира

7. В диссертация осуществлены постановка и решение проблемы получения опткмаяышя проектпых решений ностов при рас-сиотрешщ из кггс слозшмз комплексов. имеющей вахное значение для таапспортаого'строптеяьстоа. Предлохенный метод проектирования я разработанные па его основе новые объекты и комплексы обладает супествсниоп эффективность» в сравнении с аналогами. Экономический эффект от их применения оценивается в 30-юо руб. на I кв. н плояади автодорожных мостов (в ценах 1991 г. ).

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. владимирский С. Р. Об автоматизации проектирования свайных фундаментов как конструктивно-технологических систем. - В кп.: Опыт применения свайных фундаментов и искусственных основания в условиях слабых грунтов. - Л : ЛДНТП. 1986. - С. 45-48.

2. Владимирский С. Р. О Формировании случайных воздействий при имитационном моделирования технологических систеи//Изв. вузов, сср. Строительство и архитектура. - 1936. - нз. - с. 62-66.

3. Владимирский С. р. Комплексная механизация СШ> иа основе сетевые моделеп/УНеханизашш строительства. - 1986. - Н5. - С. 22-23.

4. Владимиреюьч с. Р. проблекы и пр;п;ш'.пы автоматизации проектирования ППР//Промышленное строительство. - 1986. - К7. - с. 9-11.

5. владимирский с. р. Пути совершенствования организационно-технологического проектирования в строительстве иостов//Транс-портное строительство. - 1986. - вн. - С. 49-31.

6. владимирский С. Р. Планирование мостостроительных.работ с учетом реальной динантси выполнена их подрядными организа-пияни. - Л : /ШИХТ. 1987. - 32 с. - Деп. во ШШ¡1С ГОССТРОЯ СССР. 1988.117849.

7. Владимирский С. Р. Системотехнические основы автоматизации проектирования в мостостроении. - И.: Ред. х "Транспортное строительство". 1987. - 18 с. - Деп.'Калухским Филиалом по НТН ВПТИТРАНССТРОЯ. 1988, Н255ТС-Д88.

8. Владимирский С. Р.. Городилин П. В.. Липкин Ю. П. Проблемы применения ипренгелей для надвяжи металлических пролетных строе-ний//Транспортное строительство. - 1988. - Н7. - С. 14-16.

9. владимирский С. Р. Язык "деловой прозы" в системах проектиро-вания//На стройках России. - 1988. ^ Кв. - С. 50-52.

10. Ерантов и. П.. Владимирский С. Р. .Липкин Ю. П. и др. Монтаж пролетного строения автодорожного поста по гибкой технологии// Экспресс-информация. Сер. Строительство автомобильных дорог

и аэродромов. - Н. :ВПТИТРАНССТРОП. 1986. - Вып. б. - 14 с.

11. Владимирский С. Р. Моделирование систен комплексной механизации строительных работ//Промкзленное строительство. - 1903. 1112. - С. 39-41.

12. Владимирский С. Р. Организационно-технологическая надежность

с

гибкой технологии монтаха металлических пролетных строений //транспортное строительство. - 1989. - III. - С. 10-12.

13. Владимирский С. Р. Эволюционный синтез гибкой мостостроэтель-иой системы. - Л.: ЛИИГГ. 1988. - 20 с. - Деп. во ВНИИИС Госстроя СССР. 1989. И9866. ' " ■ .'

14. Владимирский С. Р. Систенное проектаровачйе свайных Фундамен-топ и безростверковы? опор иостов//проектирование и технологий возведения свайных фундаментов и бсзростверкоЕых опор мостов современных конструкций в условиях Сибири (материалы конференции). - Новосибирск: НДНкТ. 1990. - С. 47-53.

15. Владимирский С,Р.,Антропова К.п..Ворса В. Г. Мостовой переход через Северную Дв:шу: надвкжка пролетных строений//трйн-спортпое строительство.. - 1990. - N7. - С. 17-19.

16. Владимирский с. Р. По поводу ¡гатеграпионноа модели строительных мосностгГ!//Проккзленное строительство. - 1991. -гаг. - с. зг-з5.

17. -Владимирский С. Р., зирянов в. Л. Моста для .Западной Сибири //транспортное строительство./- 1992. - ги. - С. 29-31.

18. ВладжирскзгЯ С. Р. Проектирование механизации мостостроительных работ: проблемы и Р5Ее!ШЯ//Тракспортное строительство. - 1992. - 112. - С. 26-28.

19. Владимирский С. Р., Системное проегагрование мостов: проблемы и пути решения//Транспортаое строительство. - 1992. - 114. - С. 32-35. •-■'■•• '.*.-•'.

го. владимирский с. Р. Выбор оптимальных прое;гпапг ревений нос-тов//'Транспортное строительство. - 1993. - нг. - с. 15-17.

21. Владимирский С. Р. Системотехника мостостроения:' методология и практические приложения (монография). - СПб. : Питер. 199ч. - гее с. ■ ' ■; ■

22. Владимирски!) С. Р. Методология проектирования мостов: Учебное пособие. - СПС.: ПГУПС. 1994. - 55 с. (в печати). .

Г

Владимирский Сергея Ростиславович .

Системное проектирование мостов па основе взаимосвязи проектшпс реаения конструкции, организации и технологии ее возведения

дис. на соиск. учен. степ, д-ра техн. нале

подписано в печать с оригинала-накета №>Н-Щ Формат 60X34 1/1С. Бумага для ниок. апп. печать офсетная. Усл. печ. л. 3,0. Уч. -изд. л. Э. о Тираж 150 экз.

Заказ Н 1с су.

РТП ПГУПС 190031 С.-Петербург. Московский пр. .9