Авторефераты по всем темам >> Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

Ярулин Рустам Назипович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА РЕМОНТНЫХ РАБОТ ДЛЯ ЗДАНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Специальность:

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования УМосковский государственный строительный университетФ (ФГБОУ ВПО УМГСУФ).

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Волков Андрей Анатольевич

Официальные оппоненты:

Чулков Виталий Олегович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО УМосковская государственная академия коммунального хозяйства и строительстваФ (МГАКХиС), заведующий кафедрой Организации, планирования и управления в строительстве (ОПУС) Казаков Александр Александрович, кандидат технических наук, Открытое акционерное общество (ОАО) УМоспроектФ, ведущий инженер-конструктор

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УРостовский государственный строительный университетФ (РГСУ).

Защита состоится 15 ноября 2012 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01 при ФГБОУ ВПО УМосковский государственный строительный университетФ по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, УОткрытая сеть образования в строительствеФ, ауд. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО УМосковский государственный строительный университетФ.

Автореферат разослан 28 сентября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Куликова Екатерина Николаевна - 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время, для установления технического состояния зданий и сооружений, проведению профилактических мер и ремонтов конструкций и оборудования, осуществляемых в строго установленные сроки, для обеспечения сохранности и эксплуатационной пригодности, предупреждения преждевременного износа и предотвращения аварийных ситуации применяются, как правило, следующие системы технической эксплуатации зданий и сооружений:

- система технического обслуживания и ремонта жилых зданий и объектов коммунального и социально-культурного назначения в соответствии с ВСН 58-88(р) УПоложение об организации, проведении реконструкции, ремонта и технического обследования жилых зданий объектов коммунального хозяйства и социально-культурного назначенияФ;

- система планово-предупредительного ремонта зданий и сооружений производственного назначения.

Обе системы сходны по содержанию и обязательны для всех министерств и ведомств, которые могут их дополнять в соответствии со спецификой объектов.

Таким образом, задачи эксплуатации зданий и сооружений представляют собой комплекс мероприятий, обеспечивающих комфортное и безотказное использование их элементов и систем для определенных целей согласно их предназначения в течение нормативного срока службы. Данный комплекс мероприятий подразделяется на технологическую эксплуатацию (обслуживание зданий и сооружений согласно их предназначения) и техническую (поддержание их в исправном состоянии).

Задачей мероприятий технической эксплуатации зданий является устранение физического и морального износа конструкций и обеспечение их работоспособности. Надежность элементов обеспечивается при выполнении комплекса мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту зданий.

Надежность здания определяется надежностью всех его элементов. При этом, надежность - это свойство, обеспечивающее нормативный температурновлажностный и комфортный режим помещений, сохраняющее при этом эксплуатационные показатели (тепло-, влаго-, воздухо-, звукозащиту) в заданных нормативных пределах, прочность и декоративные функции в течение заданного срока эксплуатации.

К мероприятиям технической эксплуатации относятся следующие осмотры и ремонты:

- общий осмотр;

- частичный осмотр;

- внеочередной осмотр;

- текущий профилактический ремонт;

- текущий непредвиденный ремонт;

- выборочный и комплексный капитальный ремонты.

- 4 - Главная цель проведения осмотров и ремонтов в зданиях и сооружениях - частичное и полное восстановление износа отдельных конструктивных элементов. Инженерного оборудования и отделка. Они должны проводиться периодически в плановом порядке и в строго установленные сроки. Общий осмотр проводится два раза в год (весной и осенью). При этом здания и сооружения обследуются в целом, включая конструкции, инженерное оборудование, отделку и элементы внешнего благоустройства. Внеочередной осмотр зданий и сооружений проводится после стихийных бедствий (ливней, снегопадов, сильных ветров, ураганов и т.д.). Текущий ремонт заключается в систематическом и своевременном проведении работ по предохранению частей зданий и сооружений, а также оборудования от преждевременного износа и устранения мелких повреждений и неисправностей. Главная задача текущего ремонта - это восстановление защитных покрытий конструкций и их элементов, а также устранение мелких повреждений. Работы по текущему ремонту подразделяются на плановые (профилактические) и непредвиденные. Главной задачей капитального ремонта является проведение работ по замене и усилению конструкций. Комплексный капитальный ремонт является основным видом ремонта зданий и сооружений и предусматривает одновременную замену изношенных конструкции и инженерного оборудования. Выборочный капитальный ремонт предусматривает полную или частичную замену или усиление отдельных изношенных конструкции и элементов инженерного оборудования Таким образом, проектирование и технологическая подготовка производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры должны рассматриваться как сложный и комплексный процесс, требующий автоматизации в части проектирования технологической подготовки производства соответствующих строительных работ.

Необходимость практического решения указанной задачи и ее недостаточное научно-методическое обеспечение определили выбор темы диссертационной работы и рассматриваемый в ней круг вопросов.

Научно-техническая гипотеза диссертации предполагает объективную возможность совершенствования теории и практики организации производства при проведении ремонтных работ на основе использования автоматизированных систем проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

Цель диссертации - автоматизация проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

Для достижения поставленной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

- анализ существующей практики организации ремонтных работ;

- анализ существующих решений автоматизированного проектирования и информационной поддержки ремонтных работ;

- 5 - - разработка модели автоматизации проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры;

- разработка алгоритма принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации;

- разработка алгоритма синтеза планов ремонтных работ;

- разработка организационно-технологической схемы проведения процесса ретроспективы;

- исследование проблем практики внедрения предложенных решений;

- формулировка перспективных направлений исследования в рамках избранного направления.

Объектом исследования являются технологические подготовительные и производственные процессы при проведении плановых и срочных ремонтных работ для зданий.

Предметом исследования являются объекты и процессы автоматизированного проектирования и технологической подготовки строительного производства при проведении ремонтных работ.

Теоретические и методологические основы исследования. Для достижения поставленной цели использованы системотехнический подход, теория и практика построения систем автоматизированного проектирования в строительстве, теория принятия решений, теория организации и технологии строительного производства, а также тематические научные работы отечественных и зарубежных авторов.

Научной новизной обладают следующие результаты представленной диссертации:

- модель автоматизации проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры;

- алгоритм принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации;

- алгоритм синтеза планов ремонтных работ;

- организационно-технологическая схема проведения процесса ретроспективы.

Практическая значимость диссертации заключается в возможности практического применения совокупности созданных модели, алгоритмов и схем для построения и использования функциональных расширений систем автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры, позволяющих повысить эффективность планирования расхода материальнотехнических и иных ресурсов при проведении плановых и аварийных ремонтных работ.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях УСтроительство - Формирование среды жизнедеятельностиФ (г. Москва, 2010Ц2012 гг.), Международной научной конференции УИнтеграция, партнерство и инновации в - 6 - строительной науке и образованииФ (г. Москва, 2011 г.), секции Научнометодического совета по информационным системам и технологиям науки и образования в области строительства (НМС ИСТ) при Международной Ассоциации строительных вузов (АСВ) и Учебно-методическом объединении (УМО) вузов Российской Федерации в области строительства (2010, 2011 гг.), заседаниях и семинарах кафедры УИнформационных систем, технологий и автоматизации в строительствеФ ФГБОУ ВПО УМГСУФ.

Результаты диссертации опубликованы в 2010Ц2012 гг. в 7 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, утвержденный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

В результате проведенных исследований автором (в составе авторского коллектива) получено Свидетельство о государственной регистрации базы данных (2010 г.).

Экспериментальное внедрение результатов исследования выполнено в Обществе с ограниченной ответственностью (ООО) УИнженерная фирма ГипроконФ. Отдельные результаты диссертации использованы в учебном процессе кафедры ИСТАС ФГБОУ ВПО УМГСУФ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, общих выводов и предложений, библиографического списка и приложений.

Содержание диссертации соответствует п.п. 2, 3, 6 Паспорта специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство).

ОСНОВНЫЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель, объект предмет, научная новизна и практическая значимость исследования.

Методологическая схема исследования представлена на рис. 1.

В первой главе проведен анализ существующей практики организации и планирования ремонтных работ, специфика и проблемы существующих решений автоматизированного проектирования и информационной поддержки планирования и организации ремонтных работ в целом, а так же исследования отечественных и зарубежных литературных источников по организации, проектированию и технологической подготовке производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

В процессе исследования установлено, что комплекс мероприятий, обеспечивающих комфортное и безотказное использование зданий и сооружений, их элементов и систем для определенных целей согласно их предназначения в течение нормативного срока службы подразделяется на технологическую и техническую эксплуатацию (рис. 2).

- 7 - НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Возможность совершенствования теории и практики организации Технологические подготовительные производства при проведении ремонтных работ на основе и производственные процессы использования автоматизированных систем проектирования при проведении плановых и срочных и технологической подготовки производства ремонтных работ ремонтных работ для зданий.

для зданий и инженерной инфраструктуры.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ Объекты и процессы автоматизированного Автоматизация проектирования и технологической подготовки проектирования и технологической производства ремонтных работ для зданий и инженерной подготовки строительного производства инфраструктуры.

при проведении ремонтных работ.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Системотехнический подход, теория и практика Анализ существующей практики организации построения систем автоматизированного ремонтных работ. проектирования в строительстве, теория принятия Анализ существующих решений автоматизированного решений, теория организации и технологии проектирования и информационной поддержки строительного производства, а также тематические ремонтных работ. научные работы отечественных и зарубежных авторов.

Разработка модели автоматизации проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ Разработка алгоритма принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации.

Модель автоматизации проектирования и Разработка алгоритма синтеза планов ремонтных технологической подготовки производства ремонтных работ.

работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

Разработка организационно-технологической схемы Алгоритм принятия решений в случае возникновения проведения процесса ретроспективы;

аварийной ситуации.

Исследование проблем практики внедрения Алгоритм синтеза планов ремонтных работ.

предложенных решений.

Организационно-технологическая схема проведения Формулировка перспективных направлений процесса ретроспективы.

исследования в рамках избранного направления.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Выполнен анализ практики организации ремонтных работ, показавший, что задачи эксплуатации зданий представляют собой комплекс мероприятий, обеспечивающих их комфортное и безотказное использование, эксплуатацию элементов и систем для определенных целей согласно их предназначения в течение нормативного срока службы.

2. Выполнен анализ существующих решений автоматизированного проектирования и информационного обеспечения ремонтных работ в целом.

3. Разработана модель САПР производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

4. Разработан алгоритм принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации, который необходим в случае возникновения в конструктивных элементах аварийных ситуаций, и помогает эксперту в выборе способа производства внеплановых ремонтных работ: частично либо полностью проводить аварийные ремонтные работы в рамках плановых ремонтных работ или приступать к внеплановым ремонтным работам отдельно от плана ремонтных работ.

5. Разработан алгоритм синтеза планов ремонтных работ. В случае если алгоритмом принятия решений принято решение о проведении аварийных ремонтных работ в рамках планов ремонтных работ, алгоритм синтеза планов ремонтных работ классифицирует аварийные работы по определенным категориям, а так же перераспределяет аварийные ремонтные работы по планам ремонтных работ.

6. Разработана организационно-технологическая схема проведения процесса ретроспективы. На этапе ретроспективы анализируется время и место (конструктивный элемент) происшествия аварии, работы которые выполняются на этапе ремонта, виды номенклатур, участвующие в этих работах, статистика.

7. Практическое внедрение разработанных в диссертации методических рекомендаций и предложений заметно упрощает процесс проектирования ремонтных работ и позволяет существенно снизить затраты на их проведение.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях (2010Ц2012 гг.), секции НаучноЭкспериментальное внедрение методического совета по информационным системам и результатов исследования выполнено технологиям науки и образования в области строительства (НМС в Обществе с ограниченной ИСТ) при АСВ и Учебно-методическом объединении (УМО) вузов ответственностью (ООО) УИнженерная Российской Федерации в области строительства (2010, 2011 гг.), фирма ГипроконФ. Отдельные результаты заседаниях и семинарах кафедры ИСТАС ФГБОУ ВПО УМГСУФ.

диссертации использованы в учебном Результаты диссертации опубликованы в 2010Ц2012 гг. в 7 научных процессе кафедры ИСТАС ФГБОУ ВПО работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих УМГСУФ. в действующий перечень ВАК.

Рис.1. Методологическая схема исследования - 8 - Рис. 2. Состав мероприятий по эксплуатации зданий и сооружений Технологическая эксплуатация (обслуживание) конструкций и инженерных систем предусматривает проведение необходимых мероприятий по созданию проектных эксплуатационных условий работы всех элементов зданий и сооружений.

К мероприятиям технической эксплуатации относятся работы по обеспечению нормативных режимов и параметров, регулированию и доводке оборудования и систем здания, благоустройству территории, выявлению появившихся в них неисправностей, устранению в процессе контроля мелких повреждений.

Информационная поддержка этапа эксплуатации осуществляется автоматизированными системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием Enterprise Resource Planning (ERP), планирования производства и требований к материалам Manufacturing Requirement Planning (MRPЦ2), производственная исполнительная система Manufacturing Execution Systems (MES), а также Supply Chain Management (SCM) - управление материальными и соответствующими им информационными потоками от поставщика материалов, сырья и полуфабрикатов через производство продукции к потребителю.

Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRPЦ - 9 - ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством, а системы MES - на решение оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом. На этапе эксплуатации применяют также специализированные компьютерные системы, занятые вопросами ремонта, контроля, диагностики эксплуатируемых систем.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами контролируют и используют данные, характеризующие состояние технологического оборудования и протекание технологических процессов.

Именно их чаще всего называют системами промышленной автоматизации. Для выполнения диспетчерских функций (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и разработки программного обеспечения (ПО) для встроенного оборудования в состав АСУТП включается систему SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Непосредственное программное управление технологическим оборудованием осуществляют с помощью системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование. В состав развитых систем автоматизированного проектирования (САПР) входят в качестве составляющих системы конструкторского проектирования (Computer-Aided Design - CAD), технологических процессов (Computer-Aided Manufacturing - CAM), а так же системы расчетов инженерного анализа (Computer-Aided Engineering - CAE).

Во второй главе рассмотрены организационные вопросы проведения ремонтных работ с учетом организационных решений при возникновении аварийных ситуаций в конструктивных элементах зданий и инженерной инфраструктуры, рассмотрены существующие методы автоматизации организации строительного производства в целом и ремонтных работ в частности, на основе полученных результатов разработана модель системы автоматизированного проектирования производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

Проведенный анализ существующих методов организации и автоматизации ремонтных работ показал:

- проектирование и технологическая подготовка производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры должны рассматриваться как сложный и комплексный процесс, требующий автоматизации;

- процесс автоматизации должен быть УпрозрачнымФ и регулируемым экспертом на любом шаге;

- при автоматизации важное место занимают аварийные ситуации, возникающие в конструктивных элементах зданий и инженерной инфраструктуры, предупреждение или своевременное устранение которых позволяет существенно уменьшить материальные затраты в ходе эксплуатации;

- существенную экономию материальных и трудовых затрат может принести совместное проведение аварийных и плановых ремонтных работ.

Вариант организационных решений проведения УгибридногоФ плана ремонтных работ должен предлагаться автоматизированной системой, корректировку плана и решение о проведении работ должен производить эксперт;

- 10 - - для нормального функционирования информационной системы необходимо, чтобы концептуальная модель адекватно отображала реалии той предметной области, для которой она разрабатывается. Методологии, позволяющие эффективно отображать существующую смысловую содержательность реальности в конструкции модели, относятся к так называемым семантическим методологиям. Наиболее подходящей семантической моделью для рассматриваемой автоматизированной системы является модель Усущность - связьФ;

- при автоматизации должна быть предусмотрена возможность использования любых нормативных баз при проектировании и технологической подготовки ремонтных работ, а так же при расчете их себестоимости.

В рамках изучения нормативных расчетов согласно методике определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации (МДС 81Ц35.2004), при участии автора, была разработана и зарегистрирована в Федеральной службе по интеллектуальной собственности РФ база данных (БД) УОценка себестоимости затрат на содержание и ремонт объектов жилой и нежилой недвижимостиФ. БД включает подобранные и систематизированные оригинальным образом справочники и перечни зданий, частей и конструктивных элементов зданий, коммунальной инфраструктуре частей и имуществе зданий.

Содержащаяся в БД информация используется при автоматизированном расчете себестоимости затрат на содержание и ремонт объектов жилой и нежилой (коммерческой) недвижимости. Размещенные предложенным образом в базе данных материалы, дают возможность определить нормы производства работ по содержанию и ремонту (эксплуатации) объектов жилой и нежилой (коммерческой) недвижимости, представляющие собой совокупность трудовых, материальных и финансовых норм, на основании которых определяются расходы и стоимость ресурсов, а так же расчет стоимости работ. БД позволяет повысить степень обоснованности принимаемых решений, сократить расходы на проведение операций по анализу и актуализации информации о состоянии конструктивных элементов, инженерных систем и оборудования, зданий и прилегающей территории, минимизировать бумажный документооборот и обеспечить оперативный доступ к информационным ресурсам.

На основании результатов вышеприведенного анализа и исследования предлагается создать САПР, которая обеспечивает проектирование организации, технологической подготовки и проведения ремонтных работ. Предлагаемая модель учитывает внеплановые мероприятия и помогает эксперту в принятии оперативных решений, направленных на экономию материальных, временных и человеческих ресурсов. Представляя планы ремонтных работ (плановых и внеплановых), ремонтные работы, состав строительных материалов, изделий, машин и механизмов (далее - номенклатура), участвующие в ремонтных работах, а так же конструктивные элементы на которых ведутся работы в виде отдельных сущностей, системе проектирования обеспечивается необходимая УгибкостьФ.

Проектирующую подсистему САПР производства ремонтных работ обеспечивают: база данных, система управления БД, реестры основных сущностей, составление плана работ (внепланового и планового), подсистема - 11 - принятия решений, подсистема синтеза планов ремонтных работ, подсистема анализа решений (ретроспектива решений).

Модель САПР производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры (САПР ПРР) представлена на рис. 3.

САПР ПРОИЗВОДСТВА РЕМОНТНЫХ РАБОТ ЗДАНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРОЕКТИРУЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ ПОДСИСТЕМЫ БАЗА ДАННЫХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ CALS СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ CAD ДАННЫХ РЕЕСТР СУЩНОСТЕЙ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ CAM/CAE СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА РАБОТ ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ SCADA ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ ERP СИНТЕЗ ПЛАНОВ РЕМОНТНЫХ РАБОТ МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ PDM РЕТРОСПЕКТИВА ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСШИРЕНИЯ SCM(CSM) ИНФОРМАЦИОННЫЙ ИНТЕРФЕЙС САПР Рис. 3. Модель САПР производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры (по общей схеме И.П. Норенкова, А.А. Волкова) Основу проектирующих подсистем САПР ПРР составляют 7 блоков:

1) База данных. Данный блок представляет собой организованную в соответствии с определенными правилами и поддерживаемую в памяти компьютера совокупность данных, используемую для удовлетворения информационных потребностей системы.

2) Система управления базами данных (СУБД). Представляет собой совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

- 12 - 3) Реестр сущностей. Эксперт составляет реестр номенклатуры и реестр плановых работ, причем в данном блоке ремонтная работа ограничена только кодом и наименованием работы, а единица номенклатуры ограничивается кодом, наименованием и единицей измерения элемента. После заполнения реестров эксперт указывает связь работы и единиц номенклатур. Количество единиц номенклатур в этом блоке специально игнорируется.

Далее заполняется реестр конструктивных элементов, которые ранжируются по иерархии, то есть для каждого элемента указывается его родительский и дочерние элементы. У элементов наивысшей иерархии родительские элементы отсутствуют, соответственно, у элементов самой низкой иерархии отсутствуют дочерние элементы. Конструктивный элемент состоит из следующих атрибутов: код элемента, наименование элемента, коэффициент важности (Кв). Коэффициент важности - функциональная значимость элемента для всего объекта в целом, находится в диапазоне от 0 до 1, где 1 - важность объекта в целом. Коэффициент важности указывается, руководствуясь принципом метода анализа иерархий.

4) Составление плана ремонтных работ. С помощью заполненных ранее реестров заполняем новую сущность - Уплановая работаФ. В эту сущность входит набор конструктивных элементов (над которыми ведутся работы) и набор единиц номенклатур с указанием их количества. Далее, заполняется сущность - Уплан ремонтных работФ. Он ограничивается кодом, наименованием сроком начала и окончания плана ремонтных работ, периодичностью плана, а так же типом плана ремонтных работ (плановый или аварийный, на данном этапе ограничиваемся первым). Далее необходимо указать связь плана работ и плановой ремонтной работой. Таким образом, план ремонтных работ можно представить схемой на рис. 4.

5) Принятие решений. Данный блок необходим в случае возникновения аварии в конструктивном элементе. Эксперт составляет план проведения внеплановых ремонтных работ (руководствуясь блоком УСоставление плана работФ) и назначает срочность ремонтной работы. Срочность ремонтной работы(Uрр) - максимально допустимое время простоя элемента в безремонтном состоянии и не влияющего на функционирование объекта в целом. Так же в данном блоке анализируются планы ремонтных работ и план проведения внеплановых ремонтных работ, а так же срочность ремонтных работ, указанная экспертом. Выносится решение о совмещении аварийных работ с планом ремонтных работ или о срочном проведении аварийных ремонтных работ.

6) Синтез плана ремонтных работ. В случае принятия блоком УПринятие решенийФ решения о совмещении аварийных работ с планами ремонтных работ.

Система приступает к синтезу планов ремонтных работ, а именно, перераспределению аварийных ремонтных работ по планам ремонтных работ.

Алгоритм синтеза планов ремонтных работ классифицирует аварийные работы по определенным категориям.

7) Ретроспектива принятых решений. В соответствии с организационнотехнологической схемой проведения процесса ретроспективы, анализируются данные, полученные из планов работ, а так же статистика прошлых аварий.

- 13 - План ремонтных работ Работа N Работа N Работа N Код предыдущей работы Код предыдущей работы Код предыдущей работы Код работы Код работы Код работы Продолжительность работы Продолжительность работы Продолжительность работы Ранний срок начала Ранний срок начала Ранний срок начала Ранний срок окончания Ранний срок окончания Ранний срок окончания Резерв времени(полный) Резерв времени(полный) Резерв времени(полный) Резерв времени(свободный) Резерв времени(свободный) Резерв времени(свободный) Номенклатура Номенклатура Номенклатура Номенклатура Номенклатура Номенклатура Номенклатура Номенклатура Код элемента Номенклатура Код элемента Код элемента Код элемента Код элемента Код элемента Код элемента Код элемента Количество Код элемента Количество Количество Количество Количество Количество Количество Количество Количество Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Конструктивный элемент Рис. 4. Схема сущности плана ремонтных работ В третьей главе предложен алгоритм принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации в конструктивных элементах здания, разработан алгоритм синтеза планов ремонтных работ (аварийных и плановых), предложена организационно-технологическая схема проведения процесса ретроспективы Приведенный в работе алгоритм принятия решения необходим в случае возникновения в конструктивных элементах аварийных ситуаций и помогает эксперту в выборе способа производства внеплановых ремонтных работ:

- частично либо полностью проводить аварийные ремонтные работы в рамках плановых ремонтных работ;

- приступать к внеплановым ремонтным работам отдельно от плана ремонтных работ.

При возникновении аварии, поломки на конструктивном элементе, эксперт составляет план аварийных ремонтных работ, согласно модели САПР ПРР.

Алгоритм, анализируя данный план, сравнивает его с последующими планами ремонтных работ:

A П {Pn|TH TiH } (1) где:

Pn - планы ремонтных работ;

A TH - время возникновения аварии (поломки) в конструктивных элементах (дата);

- 14 - П TiH - время начала i-го плана работ (дата).

Отбираются только те планы, которые соответствуют срочности аварийных ремонтных работ Uрk, которые оценил эксперт - разность между датой начала плана ремонтных работ и датой происшествия аварии (поломки) в конструктивных элементах должна быть меньше либо равна срочности аварийных ремонтных работ:

П A P {Pn | TiH - TH U } (2) k где:

P Uk - срочность k-й аварийной ремонтной работы (количество дней).

Далее, из выбранных планов ремонтных работ, необходимо выбрать только те, которые будут проходить на тех же конструктивных элементах либо в их составе будут те же виды работ:

A П Oqs = Оink {Pn | } A П Aq = Ain (3) где:

A Oqs - s-й конструктивный элемент, над которыми выполняется q-я внеплановая ремонтная работа;

П Оink - i-й конструктивный элемент, над которыми выполняется n-я внеплановая работа, k-го плана ремонтных работ;

A Aq - q-я внеплановая ремонтная работа;

П Ain - i-я ремонтная работа, n-ого плана ремонтных работ.

Исходя из изложенного, получаем следующую систему ограничений:

П TнA Tiн П P {PC[g]= Рn | - TнA Uk } T iн A П Oqs = Оink AA П = Ain q (4) Если находятся планы ремонтных работ, удовлетворяющие условиям PC[g], то принимается решение о проведении аварийных ремонтных работ в рамках плановых ремонтных работ. В другом случае, если множество PC[g]= принимаем решение приступать к внеплановым ремонтным работам отдельно от плана ремонтных работ (рис. 5).

В случае если алгоритмом принятия решений принято решение о проведении аварийных ремонтных работ в рамках плановых ремонтных работ PC[g]> 0, система переходит к синтезу планов ремонтных работ - а именно, перераспределению аварийных ремонтных работ по планам ремонтных работ.

Алгоритм синтеза планов ремонтных работ классифицирует аварийные работы по следующим категориям:

- 15 - Рис. 5. Алгоритм принятия решений в случае возникновения аварийной ситуации в конструктивных элементах здания - 16 - - ААв[n1] - аварийные работы, рекомендованные на полное замещение соответствующими работами в соответствующем плане ремонтных работ;

- ААв2[n2] - аварийные работы, рекомендованные на добавление в соответствующий план ремонтных работ, на данном конструктивном элементе;

- ААв3[n3] - аварийные работы, рекомендованные на добавление в соответствующий план ремонтных работ, по данному виду ремонтных работ;

- Анс[n4] - аварийные работы, которые не соответствуют ни одному из режимов проверки ремонтных работ системы.

Задача синтеза планов ремонтных работ, состоит в том, чтобы помочь эксперту распределить аварийные ремонтные работы на последующие планы ремонтных работ, для экономии материальных, человеческих и прочих ресурсов (рис 6).

В алгоритм синтеза входит метод проверки на соответствие, анализирующий проектные решения по заданному режиму проверки ремонтных работ (matchMode):

1. Full - режим, который анализирует аварийные работы на соответствие планам ремонтных работ, по конструктивным элементам, на которых проходят работы, а так же по кодам работ, которые содержатся в плане ремонтных работ.

2. Element - режим, который анализирует аварийные работы на соответствие планам ремонтных работ только по конструктивным элементам, на которых проходят работы.

3. Work - режим, который анализирует аварийные работы на соответствие планам ремонтных работ только по кодам работ, которые содержаться в плане ремонтных работ.

Алгоритм метода проверки на соответствие представлен на рис. 7.1Ц7.2.

Аварийные ремонтные работы поочередно проходят проверку на соответствие режимам, начиная с режима Full и заканчивая Work. Те работы, которые соответствуют заданному режиму не проходят последующей проверки.

Вне зависимости от полученного системой решения о синтезе аварийных работ необходимо выполнить ретроспективу произошедших внеплановых ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры. На этапе ретроспективы анализируется время и место (конструктивный элемент) происшествия аварии, работы которые выполняются на этапе ремонта, какие номенклатуры участвовали в этих работах, а так же происходит анализ статистики прошлых аварий на данных конструктивных элементах. На рис. представлена организационно-технологическая схема проведения процесса ретроспективы на основе вышеперечисленных запросов.

В четвертой главе исследованы проблемы практики внедрения предложенных решений. Изучены современные технологии организации интерактивных, автоматизированных систем. Выделены основные требования к системе, обеспечивающие возможность создания автоматизированной системы проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры:

- 17 - Рис. 6. Алгоритм синтеза планов ремонтных работ - 18 - Рис. 7.1. Алгоритм метода проверки на соответствие (часть 1) - 19 - Рис. 7.2. Алгоритм метода проверки на соответствие (часть 2) 1) доступ к системе должен обеспечиваться с помощью широкополосного интернет канала, с соответствующими ограничениями по безопасности;

2) система должна иметь возможность обрабатывать большие объемы структурированных и хранение неструктурированных данных. При этом доступ извне, непосредственно к хранилищу данных должен быть физически закрыт, а обеспечивать возможность работы с данными должна система;

3) система должна предоставлять набор сервисов, взаимодействующих параллельно с комплексом зданий и инженерной инфраструктуры. Набор сервисов должен соответствовать специфике каждого из участников;

4) система должна предоставлять возможность доступа к своим сервисам при помощи общедоступных интерфейсов определенных на расширяемом языке разметки Extensible Markup Language (XML). Взаимодействие должно осуществляться согласно описанным форматам сообщениями основанных на XML, и передаваемых с помощью интернет протоколов;

5) система должна предоставлять возможность использовать свои сервисы с помощью общедоступного пользовательского интерфейса, который в свою очередь, в полной мере должен обеспечивать возможность решения задач, описанных в методике.

- 20 - Рис. 8. Организационно-технологическая схема проведения процесса ретроспективы Перечисленные ограничения позволяют определить спектр технологий, которые способны решить поставленные задачи. Облачные вычисления могут стать технологической платформой, обеспечивающей возможность создания автоматизированной системы проектирования и технологической подготовки производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

Облачные технологии - это инновационная технология, которая предоставляет динамично масштабируемые вычислительные ресурсы и приложения через Интернет в качестве сервиса под управлением поставщика услуг. В случае изменения потребностей системы, мощности информационного центра могут гибко перестраиваются, при этом вычисления организованы внутри УоблакаФ, пользователю системы достаточно оперировать данными и результатами.

На рис. 9 показана предполагаемая архитектура решения САПР ПРР.

Внутри УоблакаФ находятся модули, несущие в себе коммутативную, вычислительную функцию, а так же функцию хранения и обработки данных:

- Служба коммутации - служба для обмена данными между приложениями (службами, базами данных). Делает возможным построение безопасных и надежных транзакционных систем через упрощенную унифицированную программную модель межплатформенного взаимодействия;

- Сервис (служба логики, веб-сервис) - служба, идентифицируемая вебадресом, программная система со стандартизированными протоколами взаимодействия. Выполняет логические и математические расчеты системы.

Является единицей модульности;

- 21 - Рис. 9. Предполагаемая архитектура решения САПР ПРР - Система управления базами данных - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных;

- База данных - совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой данных;

- Файловое хранилище - обеспечивает хранение структурированных и неструктурированных данных (файлы конфигурационных настроек, изображения и пр.);

- Приложение администратора - пользовательское приложение, выполняющее ряд административных функций: создание, настройка и управление решениями системы, распределение прав доступа к решениям системы, журнализация работы системы;

- Приложение пользователя - осуществляет работу с входными, выходными данными, проводит ввод или коррекцию входной информации для расчетов.

Следует отметить, что для использования данной системы со стороны пользователя необходим лишь доступ к сети Интернет на компьютере любой мощности, что существенно снижает затраты на использование системы в организациях, а с появлением на рынке информационных технологий планшетных компьютеров, решение может стать наиболее портативным.

- 22 - ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 1. Выполнен анализ практики организации ремонтных работ, показавший, что задачи эксплуатации зданий представляют собой комплекс мероприятий, обеспечивающих их комфортное и безотказное использование, эксплуатацию элементов и систем для определенных целей согласно их предназначения в течение нормативного срока службы. Проектирование и технологическая подготовка производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры должны рассматриваться как сложный и комплексный процесс, требующий автоматизации.

2. Выполнен анализ существующих решений автоматизированного проектирования и информационного обеспечения ремонтных работ в целом, показавший, что на современном информационном рынке, несмотря на большое разнообразие программных продуктов, и средств автоматизации в строительной отрасли, отсутствуют решения связанные с проектированием и технологической подготовкой ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры.

3. Разработана модель САПР производства ремонтных работ для зданий и инженерной инфраструктуры. Предлагаемая модель учитывает внеплановые мероприятия по ремонту зданий и инженерной инфраструктуры и помогает эксперту в принятии оперативных решений, направленных на экономию материальных, временных и человеческих ресурсов.

- 23 - Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ярулин Р.Н. Современные проблемы ЖКХ // Сб. науч. тр. кафедры УИнформационные системы и технологии управления в строительствеФ Вып. 1 / Московский государственный строительный университет. - М.: МГСУ, 2010. - 0,5/0,25 п.л.

2. Ярулин Р.Н. Особенности построения АСУ для предприятий строительной отрасли // Сб. науч. тр. кафедры УИнформационные системы и технологии управления в строительствеФ Вып. 1 / Московский государственный строительный университет. - М.: МГСУ, 2010. - 0,5/0,25 п.л.

* 3. Ярулин Р.Н. Современные подходы, используемые в автоматизированных системах управления и эксплуатацией зданием [текст] // Вестник МГСУ. - 2010. - №4. - Т. 2. - 0,5 п.л.

* 4. Ярулин Р.Н. Применение современных технологий при построении системы, обеспечивающей функционирование виртуальных предприятий [текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - №6. - 0,5/0,25 п.л.

* 5. Ярулин Р.Н. Применение облачных технологий при автоматизации документирования учета и контроля отходов строительства [текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - №6. - 0,5 п.л.

6. Ярулин Р.Н. Применение облачных технологий при автоматизации документирования учета и контроля отходов строительства [текст] // Сб. науч. тр.

Международной научной конференции УИнтеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образованииФ. - М.: МГСУ, 2011. - Т. 1. - 0,5 п.л.

* 7. Ярулин Р.Н. Автоматизация проектирования производства ремонтных работ зданий и инженерной инфраструктуры [текст] // Вестник МГСУ. - 2012. - №9. - 0,5/0,25 п.л.

Интеллектуальная собственность, созданная в процессе исследования, защищена свидетельством:

8. Св. 2010620731 Российская Федерация. Оценка себестоимости затрат на содержание и ремонт объектов жилой и нежилой недвижимости [Текст] / Грабовый П.Г., Кириллова А.Н., Королев С.А., Матвеев А.О., Петрова С.Н., Теличенко В.И., Чернышов Л.Н., Ярулин Р.Н. - № 2010620664; заявл. 16.11.10;

рег. 14.12.10.

* - 4 работы, опубликованные в научных изданиях, входящих в действующий перечень ВАК Минобрнауки России.

ицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г.

ФГБОУ ВПО УМосковский государственный строительный университетФ Подписано в печать: 25.09.2012. Печать: XEROX Формат: 6084 1/Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 Заказ №: б/н НО - ИСИАС, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26, ФГБОУ ВПО УМГСУФ Авторефераты по всем темам >> Авторефераты по техническим специальностям

Blog

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА РЕМОНТНЫХ РАБОТ ДЛЯ ЗДАНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ