2918
.pdfНа правах рукописи
Столяров Антон Русланович
ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ЭКСПЕРТИЗЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство, архитектура)
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Нижний Новгород - 2004
РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО - СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор Ротков Сергей Игоревич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Павлов Александр Сергеевич, кандидат технических наук Балынии Станислав Юрьевич
Ведущая организация
Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Защита диссертации состоится «05» октября 2004 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.04 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.
Автореферат разослан «30 » августа 2004 г.
Ученый секретарь |
|
диссертационного совета, |
|
кандидат технических наук, профессор |
В.И. Дергунов |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Строительная индустрия представляет собой
одну из важнейших отраслей экономики России, где за последние годы произошли существенные структурные изменения, связанные, прежде всего, с формированием экономики переходного периода. Значительно изменились технология и организация производства работ, возросло применение современных материалов и оборудования. Увеличилась этажность зданий, расширилось многообразие их архитектурных решений, повысилась насыщенность технологическим оборудованием. В то же время повышение требований к экономии и экологии материалов, использование в проектировании зарубежных программных продуктов, не следующих российским нормам и правилам, а также увеличение скорости строительства нередко приводит к снижению качества строительных работ. Показателем данных негативных процессов являются участившиеся в последнее время аварийные ситуации на строительных объектах. Одна из наиболее тяжких - обрушение купола аквапарка московского спортивно-развлекательного комплекса «Трансвааль-Парк». Все эти факторы возводят процесс оценки безопасности объектов строительства в особо сложный вид инженерноаналитической работы, выполнить которую могут только специализированные организации путем проведения технической экспертизы зданий и сооружений. Выполнение данного вида работ связано с накоплением, обработкой, анализом и объективированием огромного объема информации разнообразного назначения, справиться с чем на современном этапе в рамках традиционных методов проведения экспертных работ квалифицированно и быстро невозможно.
В то же время известно, что научно-методологической основой процесса обеспечения высокого качества любой продукции, в том числе зданий и сооружений, является cовременная теория управления процессами и информационными потоками на всех стадиях жизненного цикла изделия
(ЖЦИ). Согласно этой теории системотехническим средством повышения качества и конкурентоспособности наукоемкой продукции являются CALSтехнологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла), успешно
используемые последние два десятилетия в мировой практике авиационной,
судостроительной, автомобилестроительной и других отраслях
промышленности. Путем рассмотрения строительных объектов как изделий, обладающих своим собственным жизненным циклом (ЖЦСО - жизненный цикл строительного объекта), опыт, накопленный в области CALS-технологий, может быть с успехом использован в строительной индустрии, в том числе и для проведения экспертного освидетельствования зданий и сооружений.
Многообразие процессов ЖЦСО, протекающих на всех стадиях, от маркетинговых исследований до утилизации здания (рис. 1), и необходимость
их интенсификации требуют активного взаимодействия различных строительных организаций, вследствие чего фактически и формируется территориально распределенное виртуальное предприятие (ВП). С ростом числа участников ВП растет объем используемой и передаваемой информации, образующей единое информационное поле (ЕИП).
Эффективность деятельности ВП напрямую зависит от развития
интегрированных информационных систем (ИИС), обслуживающих ЕИП, на каждом предприятии и от способа передачи технической документации между участниками проекта. В основе ИИС лежит совместное и многократное использование данных, применение открытых архитектур, международных, национальных стандартов и апробированных программно-технических средств. Решением задач создания информационных систем в сфере эксплуатации зданий и сооружений в настоящее время занимается ряд разработчиков: А.А.
Волков, С.А. Гаврилов, А.В. Егоров, В.А. Завьялов, П.Я. Паль, В.И. Теличенко,
О.Е. Matthias и др. Однако большинство существующих и вновь
разрабатываемых систем, таких как «БТИ», «Экспертиза проектов», «Экотел»,
Рис. 1. Жизненный цикл строительного объекта
«Speedikon FM» и др., затрагивают отдельные компоненты ЖЦСО и имеют узкую специализацию. Задача создания ИИС экспертизы зданий и сооружений остается решенной далеко не полностью и по-прежнему является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка информационной системы экспертизы технического состояния зданий и сооружений на основании нормативных документов директивных органов по внедрению CALS-технологий в промышленность и образование РФ.
Достижение поставленной цели потребовало разработки и практического решения следующих задач:
- определения методов и области применения современных информационных технологий в процессе проведения экспертизы зданий и сооружений;
- выявления проблем, возникающих в процессе проведения экспертизы зданий, сооружений на основании анализа существующих информационных потоков;
-определения функциональных требований к процессу экспертизы строительных объектов;
- создания информационной системы (ИС) экспертизы технического состояния зданий и сооружений с использованием компонентноориентированной архитектуры на основании требований эффективного управления бизнес-процессами;
-необходимости проведения структурного анализа и проектирования функциональной модели основного бизнес-процесса с использованием CASEсредств;
-концептуального моделирования предметной области и структуры базы данных основного бизнес-процесса;
-алгоритмизации процессов создания и ведения тематической базы данных типовых решений по усилению железобетонных и каменных конструкций;
-создания справочника-классификатора и электронного архива схем усилений железобетонных и каменных конструкций с возможностями
5
внедрения в эксплуатацию параметров ведения и использования данных этого блока ИС.
Предметом исследования является информатизация процесса экспертизы зданий и сооружений.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-использована ранее не применявшаяся методология CALS-технологий для решения задач экспертизы технического состояния зданий и сооружений;
-выявлен и классифицирован состав задач, решаемых при информатизации процесса экспертизы зданий и сооружений, а именно:
. необходимость сбора и анализа данных об объекте экспертизы;
•определение фактического состояния обследуемого объекта с
|
фиксацией результатов; |
|
. |
выполнение поверочного расчета; |
|
. |
формирование заключения о техническом состоянии |
объекта |
|
экспертизы; |
|
- определен состав и систематизированы источники и |
потоки |
информации между потребителем и экспертом;
-разработана оригинальная модель управления процессом экспертизы зданий и сооружений на основании компонентно-ориентированного подхода к построению информационной системы;
-проведено функциональное моделирование основного бизнес-процесса
сиспользованием методологии SADT (Structured Analysis and Design Technique - технология структурного анализа и проектирования), создана древовидная структура взаимоувязанных функций;
-разработаны и реализованы алгоритмы ведения и использования базы данных информационной системы экспертизы технического состояния зданий
исооружений на основании концептуальной модели.
Практическая значимость работы, выполненной во исполнение приказа Минобразования России №2674 от 12,07.2002г. «Об оценке технического состояния объектов образовательных учреждений» и «Положения об
организации в РФ государственного технического учета и технической инвентаризации объектов государственной деятельности», утвержденного Постановлением Правительства РФ от 04.12.2000 года, а также фундаментальной НИР «Разработка теоретических основ алгоритмов и программ геометрии и графики для параллельных технологий проектирования» (ГР № 01970004538, Нижегородский государственный архитектурностроительный университет) и хоздоговорных работ, состоит в том, что на основе предлагаемых подходов и алгоритмов разработана и введена в опытную эксплуатацию в Нижегородском управлении Госгортехнадзора России информационная система проведения экспертизы зданий и сооружений, которая позволяет:
-автоматизировать работу эксперта в процессе проведения оценки техническогосостояниястроительногообъекта;
-оперативно, на основании применения типовых схем усиления конструкций принимать решения по устранению дефектов, возникающих в процессе эксплуатации зданий и сооружений;
-повысить качество и скорость исполнения проектно-конструкторской документациипотехническойэкспертизестроительныхобъектовпутемзамены традиционного последовательного линейного подхода комплексом синхронных, перекрывающихся во времени операций;
-проводить автоматизированный статистический анализ наиболее часто встречающихся дефектов и схем усиления конструкций с целью пополнения электронного архива новыми методами устранения разрушений.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на научно-технической конференции ННГАСУ «Архитектура и строительство - 2003» (Н.Новгород, 2003г.), IX нижегородской сессии молодых ученых (Дзержинск, 2004г.), Международной научнопрактическойконференции«Актуальныепроблемыстроительногоидорожного комплексов» (Йошкар-Ола, 2004г.), Второй международной (VII традиционной) научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов
7
«Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (Москва, 2004г.),
на семинарах кафедры начертательной геометрии, машинной графики и теоретических основ САПР ННГАСУ, 2001-2004гг.
На защиту выносятся:
-архитектура информационной системы управления процессом экспертизы зданий и сооружений;
-состав и классификация задач основного бизнес-процесса на основании функциональной модели;
-ER-модель базы данных для сбора исходной информации, хранения результатов экспертизы и формирования отчетов;
-алгоритм создания и использования тематических баз данных, в которых определяются значимые для конкретной задачи экспертизы элементы
иих характеристики.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано десять работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений общим объемом 166 страниц, в том числе 148 страниц основного текста, 50 рисунков, 7 таблиц. Список использованных литературных источников включает в себя 122 позиции.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении диссертационной работы обосновывается значимость и актуальность выбранной научной темы. Приводятся положения, выносимые на защиту, а также сведения о структуре и объеме диссертации.
В первой главе дается анализ существующего положения управления процессом проведения технической экспертизы зданий и сооружений и рассматривается важность использования информационных технологий при проведении экспертизы в современных условиях.
Процесс проведения технической экспертизы зданий и сооружений является особо актуальным в связи с реконструкцией, расширением и техническим перевооружением действующих предприятий. Повышение эффективности этого процесса достигается не только за счет использования новейших технических средств (измерительных приборов), но и за счет высокотехнологичной информационной логистики. Исходные данные в виде проектной, строительной и эксплуатационной документации формируются на первых этапах ЖЦСО и передаются в экспертную организацию на бумажных носителях. Многократное использование экспертом этой документации ведет к увеличению затрат и сроков проведения работы по обследованию строительных объектов.
Для успешного проведения экспертизы необходима максимальная автоматизация бизнес-процессов, обеспечивающая единое информационное пространство и актуальность информации в реальном масштабе времени.
Для снижения и минимизирования затрат на проведение экспертизы технического состояния зданий и сооружений необходимо использование информационных CALS-технологий поддержки жизненного цикла изделий, которые успешно зарекомендовали себя в различных отраслях промышленности.
В главе подробно рассматриваются основные понятия и определения информационных CALS-технологий. Рассмотрены группы стандартов, входящие в эти технологии. Приводятся основные цели использования CALSтехнологий, в том числе:
- повышение эффективности бизнес-процессов, выполняемых в течение жизненного цикла за счет информационной интеграции и сокращения затрат на бумажный документооборот, повторный ввод и обработку информации, обеспечение преемственности результатов работы в комплексных проектах и возможность изменения состава участников без потери уже достигнутых результатов;