Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТА, КАК МЕТОД ПРЕДПРОЕКТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Супранович В.М. 1
1 СПб ГАСУ «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»
Выбор наиболее эффективного варианта нового функционального использования большепролетных промышленных зданий при проведении реновации требует выработки алгоритма, включающего не только архитектурно-планировочные аспекты, но и построение Модели выбора альтернатив. Последнее поможет рассмотреть положительные и отрицательные стороны того или иного направления наиболее полно и дать развернутую оценку каждому варианту рефункционализации. Три этапа представления системы, последовательно связанных между собой, составят основу разработанного механизма. В данной статье будут использованы материалы исследования реновации большепролетных эллингов Ново-Адмиралтейского острова, однако разработанный алгоритм имеет универсальный характер и сможет быть использован при работе с другими промышленными комплексами, подлежащими реновации. Предлагаемая методика обеспечивает архитекторов математическими средствами управления информацией и проектированием по всем задачам зодчества.
промышленные большепролетные здания
эллинги
Модель выбора альтернатив
построение алгоритма
Санкт-Петербург
1. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. – М. : Наука, 1965. – 608 с.
2. Вентцель Е.С. Исследование операций. - М. : Советское радио, 1972. – 552 с.
3. Курбатов Ю.И. Модель полноценного формообразования как инструмент архитектора // Вестник гражданских инженеров. - 2014. - № 3 (44). - С. 26–34.
4. Малинина К.В. Объекты культурного наследия: управление и оценка. - СПб. : Изд-во Политехнического ун-та, 2007. – 202 с.
5. Супранович В.М. Основные факторы, определяющие выбор нового функционального использования большепролетных промышленных сооружений (на примере исторических эллингов Адмиралтейских верфей) // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6.
6. Супранович В.М. Перспективы рефункционализации судостроительных заводов (на примере Адмиралтейских верфей в Санкт-Петербурге) // Вестник гражданских инженеров. - 2014. - № 4 (45). - С. 25–31.
7. Шпак В.Ф. Информационные технологии в системе управления силами ВМФ (теория и практика, состояние и перспективы развития). - СПб. : Элмор, 2005. – 832 с.
8. Штиглиц М.С., Лелина В.И. Памятники промышленной архитектуры Петербурга. - СПб. : Белое и черное, 2005. - 224 с.

Определение эффективного функционального направления объекта на стадии предпроектного анализа дает архитектору возможность успешно реализовать свой проект в будущем. Правильный выбор механизма работы важен не только в условиях нового строительства, но и при решении задач рефункционализации, которые на сегодняшний день имеют актуальное значение для бывших промышленных объектов. При решении задачи оптимизации, которой, несомненно, является процесс перевода заводской структуры в новое назначение - состояние [6], невозможно опираться лишь на интуитивное предпочтение того или иного варианта. К интуиции необходимо добавить логику, чтобы найти необходимую гармонию между искусством и наукой [3].

Цель исследования

Построение модели выбора альтернатив рефункционализации на основе применения современных математических методов, а также современных методов архитектурного проектирования позволяют в соответствии с принципом целостности решить экономические, социальные, эстетические и технологические проблемы, обеспечивая в дальнейшем эффективное развитие города, в нашем случае Санкт-Петербурга, как структуры в целом. Под рефункционализацией мы понимаем переход объекта из состояния первоначального использования в другое состояние, не связанное с ним. Целью данной работы является применение механизма синтеза формальных моделей, определяющих архитектуру информационной системы, управляющей процессом перепрофилирования промышленных объектов.

Материал и методы исследования

В работе будут рассмотрены этапы проведения реновации большепролетных строительных эллингов, являющихся памятниками архитектуры и подлежащих сохранению после передачи территории Ново-Адмиралтейского острова городу [8]. Для понимания методического подхода к формализованному описанию объекта необходимо определить информационный облик модели выбора вариантов использования. Оценив в рамках этой модели новые формы функционирования объекта, можно получить совершенно неожиданные архитектурно-градостроительные решения с широким спектром соответствия актуальным потребностям города. Спектр таких состояний пространства, от телевизионно-кинематографического до общественно-делового, открывает широкие возможности архитекторам к принятию решений. Предлагается рассматривать состав и структуру информационного облика объектов рефункционализации в трех аспектах:

  • функциональном, позволяющим представить систему с точки зрения удовлетворения потребностей пользователей (архитекторов), со структурированием ее на автоматизированные процессы и функции (в рамках программ обеспечения расчетов);
  • системном, который сосредотачивает внимание на проблемах совместимости и взаимодействия системных элементов и подсистем как внутри системы, так и внешними системами (то есть рассмотрение верфи как замкнутой системы и как элемента структуры города);
  • техническом, позволяющем сосредоточить внимание на технической реализации элементов и подсистем системы (определение требований и потенциала возможностей реализации выбранных вариантов – технологические критерии и стандарты).

Эти три аспекта, три уровня представления объекта (системы) обеспечивают рассмотрение единого целого – объекта проектирования с трех разных сторон, но в непрерывной связи друг с другом [7].

Предлагается первым этапом принять концептуальную модель информационного облика объекта с использованием трех типов архитектурных решений (рис. 1).

Состав и структура концептуальной модели системы управления процессом рефункционализации включает:

1. Законодательные акты: указы президента РФ, постановления и распоряжения правительства РФ, Министерства регионального развития и т.п.

2. Требования нормативных документов и градпланов города, предложения городских структур (администраций районов и т.п.).

3. Проработка систем реализации - выбор групп разработчиков, аппаратных средств для решения задач исследования операций (ИСО), принятых за основу математической реализации модели.

4. Функциональная архитектура представляет систему с точки зрения удовлетворения потребностей пользователей, со структурированием ее на автоматизируемые процессы и функции.

5. Сосредотачивает внимание на проблемах совместимости и взаимодействия системных элементов и подсистем как внутри системы, так и внешними системами (группы разработчиков, аппаратные и программные средства).

6. Позволяет сосредоточить внимание на технической реализации элементов и подсистемы подготовки проекта.

Разработанный механизм – функциональная архитектура системы (ФАС) позволяет представить синтез с точки зрения удовлетворения потребностей пользователей и возможностью выбора вариантов состояний объекта. Очевидно, что спектр промышленных объектов очень широк и находится в области интересов различных государственных структур, управляющих различными сферами промышленного производства. Таким образом, рассматриваются вся нормативно-правовая и рабочая база работы над проектом перепрофилирования заводских большепролетных объектов в реальных условиях.

После принятия основных руководящих документов высшим уровнем руководства о переводе объекта, определенного государственной принадлежностью, в новое функциональное состояние алгоритм решения переходит на следующую ступень, где разрабатывается исходное информационное обеспечение – модель вывода предприятия из эксплуатации. Поэтому вторым этапом в логике построения системы является разработка функциональной архитектуры системы рефункционализации «R» (рис. 2).

По сути происходит обоснование требований к составу зданий и сооружений комплекса и селекции объектов начального этапа рефункционализации. Другими словами, происходит выбор элементов системы промышленного комплекса, подлежащих сохранению, и выявление зданий, имеющих ключевое значение по ряду назначенных критериев. Наиболее приемлемой моделью может быть модель выбора по назначенным весовым коэффициентам, так как единой системы оценки исторических зданий пока не существует [4].

После первого отбора объектов, представляющих интерес для рефункционализации, вступает в силу модель выбора альтернатив вариантов использования, в том числе массив объектов и их взаимодействий. Каждая предложенная для внедрения функция имеет свои затраты, которые состоят не только в общей реконструкции самих зданий эллингов, но и дополнительных мер, обязательных для возможной организации нового использования. Таким образом, стоимость рефункционализации напрямую зависит от стоимости реконструкции и оснащения рассматриваемых зданий, а также потребности в появлении внедренного назначения, что обеспечит рентабельность и экономическую выгоду [5]. Поэтому по каждому из оставшихся объектов построен граф состояний и определены векторы возможных состояний (направлений использования) [6], и могут быть выполнены оценки вариантов рефункционализации каждого. Модель оценки вариантов выполняется на основе полученных статистических данных аналогов и применения задач рационального сочетания факторов. Проект рефункционализации составляют факторы «fj» и «fj’»: реставрация (Р1), инженерное оборудование (Р2), функциональное оборудование (Р3), общестроительные работы (Р1’), градостроительные связи (Р2’), инфраструктура территории (Р3’).

По каждому виду нового назначения определяются состав и значимость факторов «fj» и «fj’» ограничений на ресурсы Рi и Рi’, то есть возможности бюджета (векторы постоянных ограничений «В» = (b1, b2,..bn)), формируются матрицы взвешенных коэффициентов «А» = аik, вектор переменных «Х» = (х1, х2,..х n)). После составления таблиц, представляющих собой матрицы состояний объектов, возникает своеобразная задача оптимизации решения в рамках классической задачи ИСО [6] – «задачи рационального составления рациона» [2], то есть мы фактически переходим к третьему этапу решения задачи рефункционализации.

Третий этап является процедурой решения систем линейных неравенств, описывающих состояние объекта по каждому варианту, и определения значений целевых функций по выбранному спектру разделов проекта рефункционализации.

Первым шагом решения является составление алгебраической формы линейных неравенств, выражающих блок условий, представляющих ограничение на решение.

Вторым шагом является решение блока задач, определяющих объемный показатель приоритета каждого варианта с помощью аппарата линейной и векторной алгебры, в частности элементов теории определителей и целевой функции, которая является кратким математическим изложением цели данной задачи (рис. 3). То есть применяя определители третьего порядка (в нашем случае), необходимо вычислить значения переменных хij и хij’, удовлетворяющие линейным неравенствам Sm, и являющиеся эквивалентами объемов принятых к исследованию видов работ и ресурсов.

Полученные значения «Wsn» и «W’sn» составляют векторы приоритетов и могут быть представлены в виде матриц-столбцов (рис. 4).

То есть предлагаемый подход к оптимальному выбору вариантов решений предполагает реализацию основного принципа исследования операций – предварительное количественное обоснование оптимальных решений. Но заметим, что само принятие решения выходит за рамки ИСО и относится к компетенции ответственного лица (или групп лиц), которому предоставлено право окончательного выбора [2].

Выводы

1. В целом представленная логико-вероятностная конструкция выработки решений позволяет архитектору учесть все необходимые факторы проведения рефункционализации и впоследствии использовать численные показатели статистических данных для оценки. В том числе возможна оценка экономической эффективности представленных вариантов нового функционального назначения большепролетных эллингов. После расчетов, с условием соблюдения правил теории определителей [1], необходимо выбрать область приемлемых решений, в пределах которой можно произвести окончательный выбор [2] наиболее эффективного проекта реновации.

2. Получаемые относительные показатели приоритета (в форме целевой функции) являются неотъемлемыми элементами рефункционализации, учитывающими назначенную архитектурную типологию промышленных зданий [5].

3. Предлагаемая формализация архитектуры информационного обеспечения системы принятия решений по проведению рефункционализации промышленных объектов дает архитекторам общий инструмент для поиска оптимальных вариантов использования зданий. Возможна любая степень детализации процесса в зависимости от постановки задачи и объема исходных данных, а с учетом применения вычислительной техники можно использовать системы линейных уравнений и неравенств более высоких порядков.

Рецензенты:

Курбатов Ю.И., д. архитектуры, профессор кафедры архитектуры Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, г. Санкт-Петербург;

Штиглиц М.С., д. архитектуры, профессор кафедры искусствоведения и культурологии Государственной художественно-промышленной академии им. А.Л. Штиглица, г. Санкт-Петербург.


Библиографическая ссылка

Супранович В.М. ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТА, КАК МЕТОД ПРЕДПРОЕКТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18957 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074