Конкурентоспособные организационно-технологические решения реконструкции и переустройства объектов в условиях техногенных воздействий

Актуальность.

Переустройство (устройство чего-нибудь заново, по иному плану, на новых основаниях) является основной тенденцией всех отраслей хозяйствования современной России, в том числе — строительства.

Строительное переустройство (Лапшин Е.И., 1982; Семечкин А. Е., 1998 и др.), как многоаспектная проблема селитебных городских территорий более тридцати лет комплексно охватывает процессы ремонта, реконструкции, реставрации, восстановления, реабилитации, модернизации, сноса, ликвидации, разборки и утилизации морально и физически изношенных зданий, достройки, надстройки, передвижки незавершенных или ранее законсервированных объектов и т. д.

Проблема строительного переустройства исследована в трудах многочисленных зарубежных (Barreneche R., Costantino M., Hopkins M, Galato-witsch S., Luch P., Meier P., Motssoni-Kresli D .M., Pellecuer С ., Wilson A., Wenstminster L. и др.) и отечественных (Большаков В.А., Вейкум И. И., Васьков С. М., Ганиев К. Б., Гельцер Ю. Г., Гинзбург A.B., Глазков М. Н., Голубева H.H., Гусаков A.A., Денисов ГА., Кузнецов C.B., Лапшин Е. И., Мохов А. И., Никифоров С. И., Овчинников С. Г, Сардарян С. Р., Семечкин А. Е., Талалай А. Л., Чулков В. О., Шрейбер К. А. и др.) ученых.

Каждый из них, в соответствии с потребностями изменяющейся практики строительства или возникающими новыми условиями хозяйствования, расширял и совершенствовал разные аспекты пространства строительного переустройства (Чулков В.О., 1996): со сносом физически и морально устаревшего жильяс возведением современных многоэтажных «интеллектуальных» зданий или «умных домов» (Smart Home) повышенной комфортности обитанияс увеличением плотности населения на переустраиваемой территориис изменением целевого назначения, формы собственности и правового статуса территории и т. д.).

Пространство переустройства моделируют функциональной системой «человек-техника-среда (ЧТС)» (Чулков В.О., 1996; Мастуров И Я., 1999; Смирнов П. Н., 2002; Бурьянов П. Д., 2003; Голубева H.H., 2004 и др.), для которой основной характеристикой связности ее компонентов является афференшация (Анохин П.К., 1935) или воздействие: антропотехническое, техногенное или природное.

Компоненты системы ЧТС (человек, техника, среда) достаточно изучены применительно к частным задачам нормирования и контроля рациональности процессов их функционирования. Многие публикации по этой проблеме представляют практический и научный интерес, однако, они не объединены общей идеей оптимизации пространства строительного переустройства по заранее выбранному критерию.

Пространство переустройства комплексно характеризует динамику изменения и инфраструктуру трудового, материально-технического, инновационного, инвестиционного, правового и других обеспечений системы ЧТС, как модели переустройства во времени и пространстве, и позволяет выделять в качестве приоритетов ее функционирования: компоненты (например, человека, ради удовлетворения потребностей и обеспечения комфорта обитания которого выполняют переустройствов зависимости от постановки частной задачи выбора контингента людей, для которых производят переустройство, это могут быть: постоянно проживающее население территории или периодически находящие на ней работники, в их числеосуществляющие переустройство строители) — афферентации (например, техногенное воздействие процессов строительства при переустройстве, антропотехнические или природные воздействия) — свойства (например, для современных рыночных условий хозяйствования — конкурентоспособность предлагаемых организационно-технологических решений строительного переустройства территории и расположенных на ней зданий и инженерных сооружений, оцениваемая по возможности количественно (квалиметрически).

Изложенное определяет актуальность выбранной темы диссертационного исследования.

Цель диссертационного исследования: повышение качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений переустройства объектов в условиях техногенных воздействий.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: анализ современного состояния теории и практики переустройства городских территорий (ill Г) — анализ многоаспектной проблемы надежности системы ЧТС как модели ГТГТ с акцентом на конкурентоспособность организационно-технологических решений переустройства (ОТРП) — разработка концепции комплексного инновационного подхода к ГТГТ как основы стратегического направления обеспечения конкурентоспособности ОТРПразработка концепции приоритетного субъект-объектного подхода при моделировании строительного переустройства стационарных сред в системе ЧТСразработка технологии количественной (квалиметрической) инженерной приборной диагностики и мониторинга взаимного влияния компонентов системы ЧТС в процессе строительного переустройстваразработка математических моделей исследования компонентов системы ЧТС в строительном производстве, в частности — трудового элементавыбор и исследование современных информационных систем и технологий, обеспечивающих безопасное для человека использование техногенных отходов в качестве строительных материалов в процессе реализации ОТРПразработка методических инструментов формирования и реализации ОТРПпрактическое внедрение разработанных организационно — технологических инноваций строительного переустройства.

Объект исследования: технология и организация строительного переустройства городских территорий (1111) в условиях техногенных воздействий.

Предмет исследования: методы моделирования и обеспечения конкурентоспособных организационно-технологических решений переустройства (ОТРП) в современных условиях строительства.

Теоретическая и методологическая база исследования: теория функциональных систем, системотехника строительства, строительная антропотех-ника, экспертные системы, математическое и имитационное моделирование, ин-фография, новые информационные технологии, отечественные и зарубежные прогнозы научно-технического прогресса в строительстве.

Научная новизна работы.

Впервые проведен системотехнический анализ специфических особенностей строительного переустройства стационарной среды обитания (зданий, сооружений, инженерных сетей и других объектов строительства), позволивший моделировать такое переустройство системой ЧТС, выявлять взаимосвязи компонентов этой модели и прогнозировать конкурентоспособность предлагаемых организационно-технологических решений переустройства.

Созданы научно-методологические основы исследования и оценки конкурентоспособности и организационно-антропотехнической надежности проектных решений переустройства стационарной среды зданий и сооружений по критерию комфортности обитания в них человека.

Разработана концепция комплексного инновационного строительного переустройства, предполагающая в первую очередь учет потребности и безопасности жизнедеятельности человека, как компонента системы ЧТС, и обеспечивающая тем самым конкурентоспособность организационно-технологических решений (субъект-объектный подход при моделировании строительного переустройства стационарных сред в системе ЧТО).

Применительно к разработанной концепции предложена технология ква-лиметрической инженерной приборной диагностики и мониторинга взаимного влияния компонентов системы ЧТС (в частности — используемых строительных материалов на человека по критерию комфортности обитания). Для этой цели адаптированы разработанные в лаборатории «Информационные технологии, экономика и безопасность жизнедеятельности» ЦНИИОМТП (Чулков В.О., Вейкум И. И., Голубева Н. Н., Кузнецов C.B., Мастуров И. Я. и др.- 20 012 004гг.) приборные технологии антропотехнической диагностики и монитори-нгана с последующей компьютерной обработкой и визуализацией результатов.

Методологически предложенная технология носит двоякий характер, позволяя не только количественно оценивать текущий уровень комфортности обитания конкретного человека в конкретной стационарной среде жилища, но и определять место исследуемой системы ЧТС в ряду функционально ей подобных, оценивать потенциальные возможности и стратегию улучшения качественных характеристик системы ЧТС (в первую очередь — уровня комфортности обитания человека), прогнозировать и обосновывать возникновение новых модификаций системы ЧТС с заданными свойствами.

В рамках концепции субъект-объектного подхода к моделированию строительного переустройства как системы ЧТС сформировано представление о существовании зависимости между величиной воздействия какого-либо патогенного фактора (техногенного или природного) на человека (понимаемого как «трудовой элемент» строительного производства) и эффектом от такого воздействия, наблюдаемого как изменение функций «трудового элемента».

Такие изменения фиксируют на уровнях: физиологии человекаструктуры его деятельностивзаимодействия со стационарной средой обитания.

Воздействия могут быть направлены непосредственно на человека или на изменение среды его обитания.

Предложен принцип приемлемого риска, позволяющий выявить количественные и качественные признаки сферы безопасности функционирования трудового элемента. На этом пути может быть реализован канал информационной взаимосвязи между субъект-объектным и объекг-субъектным (или «нормировочным») подходами к исследованию систем ЧТО.

Осуществлено математическое моделирование техногенного воздействия окружающей среды и техники на человека с расчетом организационно-технологического режима его трудовой деятельности и прогнозом неравномерности техногенного воздействия на него, как на представителя статистического ансамбля.

Совокупность названных выше результатов диссертационного исследования позволила сформировать методологию исследования, диагностики и применения техногенных отходов в качестве составной часта вновь производимых и применяемых при переустройстве строительных материалов, что до сих пор является не решенной крупной государственной проблемой.

Учет при этом влияния воздействия таких материалов на человека по критерию организационно-ангропотехнической надежности позволяет повысить конкурентоспособность организационно-технологических решений переустройства в условиях рыночной экономики.

На защиту выносятся: результаты системотехнического анализа специфических особенностей строительного переустройства стационарной среды обитания (зданий, сооружений, инженерных сетей и других объектов строительства), обосновывающие возможность моделировать такое переустройство системой ЧТСконцепция комплексного инновационного строительного переустройства, учитывающая потребности и безопасность жизнедеятельности человека (приоритетного компонента системы ЧТС), и обеспечивающая конкурентоспособность организационно-технологических решений на основе субъект-объектного подхода при моделировании строительного переустройства стационарных сред в системе ЧТСтехнология квалиметрической инженерной приборной диагностики и мониторинга влияния используемых строительных материалов на конкретного человека в конкретной стационарной среде жилища по критерию комфортности обитания методами электроакупунктурной диагностики и биорезонансного тестированияматематические модели зависимости между величиной техногенного воздействия на человека (понимаемого как «трудовой элемент» строительного производства) и эффектом от такого воздействия, наблюдаемого как изменение функций «трудового элемента» с расчетом срганизащонно-технологического режима его трудовой деятельности и прогнозом неравномерности техногенного воздействия на него, как на представителя статистического ансамбляметодология исследования, диагностики и применения техногенных отходов в качестве составной части вновь производимых и применяемых при переустройстве строительных материалов с учетом влияния воздействия таких материалов на человека по критерию организационно-ангропотехнической надежности.

Практическая значимость результатов исследования подтверждена: результативной научно-практической деятельностью соискателя в выбранном направлении инженерно-строительной проблематики на протяжении длительного периода (1979;2004гт.), за который под руководством и при непосредственном участии автора выполнено более 50 научно-исследовательских работ по отраслевым и региональным программам переустройства объектов гражданского и промышленного строительствауспешной зашитой в 1982 г. кандидатской диссертации «Исследование эффективности использования в тяжелых бетонах тонкомолотого шлака и пластификатора», научно-практическое значение результатов которой подтверждено двумя авторскими свидетельствами (1985;89гг.) и дипломами ВДНХ и ВВЦ (19 902 002гг.) — практическим внедрением результатов выполненных НИР и ОКР на Ростокинском заводе ЖБК ДСК-1 Главмоссгроя, на заводе КПД треста Самаркандградо-строй, во ВНИИжелезобетона Госстроя СССР, на Тульском заводе крупных деталей ТСО «Туластроя», на ЗЖБИиК ТСО «Череповецметаплургхимстроя», в Главприокскстрое Минсевзалстроя СССР и в ряде других организаций, что подтверждено актами и справками о внедрении результатов начиная с 1982 г.- использованием результатов докторского диссертационного исследования организациями (Центр по проектированию и строительству жилых и общественных зданий «ПОЛИКВАРТ», Инновационная производственно-коммерческая фирма «Тропос» и др.), выполняющими в настоящее время функции заказчиков-заст-рогациков в г. Москва, в Московской и Тюменской областях и переустроившими за последние 10 лет более 548 тысяч квадратных метров гражданских зданий и сооруженийпедагогической деятельностью на протяжении 20 лет, за которые соискатель воспитал не одно поколение инженеров-строителей, передав им свой научно-методический подход и знания в области строительного переустройства и повторного использования техногенных отходов в строительных материалах.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, достигнута за счет: формирования репрезентативной выборки статистических д анных по организационно-технологическим параметрам строительного переустройства объектов, где были внедрены результаты диссертационной работысопоставления практических и теоретических результатов с их оценкой по критериям Фишера и Колмогоровавсесторонних исследований строительного переустройства, выполненных с применением современных методов и технических средствпрактических результатов внедрения теоретических положений. Апробация работы:

Основные результаты исследований периодически докладывались и получили одобрение на Международных и Российских конференциях, симпозиумах и выставках: на Академических чтениях РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» в Воронежской государственной архитектурно-строительной академии (Воронеж, 1999) — на научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск,.

1999) — на Международной конференции «Ресурсы и энергосбережение в реконструкции и новом строительстве» (Новосибирск, 1999) — на Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсоэнергосбере-гающие проекты и технологии» (Москва, 2001) — на секции «Строительство» РИА (Москва, 2001) — на Юбилейной научно-технической конференции МИКХиС (Москва, 2001) — на Международной научно-практической конференции «Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном строительстве (Белгород, 2002) — на Ученом совете Спецфака САПР МГСУ (Москва, 2002) — на Пятой Международной выставке «Ведомственные и корпоративные сети связи» (Москва, 2002) — на Ученом совете ЦНИИОМТП (Москва, 2002;2003) — на Московском городском семинаре «Комплексная обработка документации и данных» секции «Системотехника строительства» Научного Совета по кибернетике РАН (Москва, 2003) — на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы градостроительства и жилищно-коммунального комплекса» (Москва, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 печатных работ, в том числе 6 книг и монографий, а также 10 статей в центральных журналах из списка рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций, принадлежащих лично соискателю, составил 33,2 пл.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы (178 отечественных и зарубежных публикаций), и приложенийсодержит 199 страниц основного текста, 37 рисунков и 6 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. На основании широкого комплекса экспериментальных и теоретических исследований проблем математического моделирования, проектирования и организационно-технологического обеспечения строительного переустройства зданий и сооружений, а также техногенных воздействий на ресурс трудоспособности или жизнедеятельности человека в стационарной среде обитания жилища, разработаны методологические основы формирования конкурентоспособных организационно-технологических решений переустройства жилья, отличающихся высоким уровнем комфортности обитания и ор-ганизационно-антропотехнической надежностью ресурса человека (осуществляющего переустройство строителя или жильца в переустроенном помещении). Теоретическое обобщение результатов исследования ресурсов и технологий формирования стационарной среды обитания жилья, производственная апробация методики оценки и обеспечения комфортных для человека решений по переустройству жилья, а также обеспечивающие эти решения режимы трудовой деятельности в строительстве открывают новое перспективное направление повышения качества и конкурентоспособности проектных и организационно-технологических решений переустройства объектов в условиях техногенных воздействий.

2. Теоретической основой разработанного научного направления являются системотехника строительства, методы и модели оценки и формирования организационно-технологической надежности в строительства, позволяющие оценивать и обеспечивать в условиях техногенного воздействия качество ресурса трудоспособности строителя в процессе переустройства или ресурса безопасной жизнедеятельности жильца в переустроенном помещении. Применительно к задачам исследования уточнены понятия «воздействие», «ресурс», «сохранение трудоспособности» с использованием положений теории функциональных систем. Взаимосвязь процессов приборной инженерной диагностики, интеллектуального мониторинга и математического моделирования параметров стационарной среды обитания жилища и процессов ее строительного переустройства позволяет адекватно отображать и определять ход процессов переустройства, его соответствия требованиям технологии и уровню комфортности обитания человека (строителя или жильца).

3. В современных условиях хозяйствования одной из определяющих характеристик предлагаемых организационно-технологических решений по переустройству городских территорий и находящихся на них зданий, сооружений и инженерных сетей является конкурентоспособность, понимаемая как возможность обеспечения максимальной организационно-технологической и организационно-антропотехнической надежности в сочетании с рисками (финансовыми и коммерческими) строительной фирмы, приводящая к наиболее желательному исходу действий. Рассмотрены причины, способствующие повышению конкурентоспособности проектов строительного переустройства объектов по отдельным компонентам моделирующей это переустройство системы ЧТС (человек-техника-среда).

4. Переустройство жилища, как стационарной среды обитания, характеризуют с определенной вероятностью: стабильные воздействия геоподосновы зданиянестабильные параметры используемых при переустройстве материалов и конструкций, физически и химически взаимодействующие в пространстве и во временинестабильные параметры ресурса трудоспособности (для строителей, выполняющих переустройство) или ресурса жизнедеятельности (для жильцов переустроенного жилища). Разработаны теоретические основы, выбраны методы и сформирована методика реализации технологии инженерной диагностики в стационарной среде переустраиваемого жилища. Предложена совокупность инфографических моделей для выявления и отображения области конкурентоспособных решений переустройства в системе ЧТС по результатам диагностики вариабельных компонентов «человек» и «техника» при инвариантном компоненте «стационарная среда жилища». В диагностике системы ЧТС использован электроакупунктурный метод комплексной оценки и корректировки функционально-деятельностного состояния человека в стационарной среде жилища в условиях разнообразных воздействий (в их числе техногенного), технической базой которого является гамма зарубежных и отечественных приборных средств строительной антропотех-ники.

5. Источниками техногенных воздействий считают материальные и информационно-энергетические ресурсы, инженерные конструкции, приборы и устройства и другие составляющие компонента «техника» системы ЧТС, однако до сих пор комплексной оценки всех этих влияний на конкретного человека не существует. В диссертации особое внимание уделено исследованию строительных материалов, в состав которых включены отходы техногенных производств, и их влиянию на ресурс трудоспособности строителя и ресурс жизнедеятельности жильца. Многолетнее исследование автором проблемы использования техногенных отходов при создании вторичных строительных материалов оказали существенную помощь в выяснении динамики изменения названных ресурсов компонента «человек» системы ЧТС.

6. Разработана система математических моделей, позволяющих увязать между собой ресурс человека, интенсивность техногенного воздействия и динамику изменения организационно-технологической и организационно-ант-ропотехнической надежности предлагаемого проектного решения по переустройству жилища и реализующих его строительных процессов. На основе анализа режимов трудовой деятельности при техногенном воздействии на организацию строительного переустройства объектов и принципа приемлемого риска при выявлении количественных и качественных критериев безопасного функционирования человека в системе ЧТС выполнено математическое моделирование: ресурса элемента трудовой деятельности (ЭТД) — неравномерного техногенного воздействия в стационарной среде на изменение ресурса ЭТДпараметров распределения вероятностей ЭТД как представителя статистического ансамбляорганизационно-технологического режима системы ЭТД. Предложена совокупность наглядных инфографических моделей для визуализации результатов математического моделирования.

— 1977. По принципу нормированной безопасности с применением математического аппарата марковских процессов осуществлен выбор технологического режима трудовой деятельности по переустройству объектов при сформулированном ограничении (равенстве нулю коэффициента диффузии в уравнении Фоккера-Планка-Колмогорова). В результате задача Коши, для дифференциального уравнения 5f (t, v)/3t + 3[A (t, v)-f (t, v)]/dv = 0 в частных производных первого порядка, решена с начальным условием f (t=0,v) =.

8. Приведены обобщенные результаты исследования автором за период с 1980 по 2004 гт. технологий создания и свойств вторичных строительных материалов, включающих в себя отходы техногенных производств и строительные отходы. Выполнена диагностика влияния вторичных строительных материалов на человека в системе ЧТСадаптирована поэтапная технология такой диагностики применительно к стационарной среде обитания переустраиваемых объектов. Обоснована эффективность использования техногенных и строительных отходов в качестве компонента вторичных строительных материалов при переустройстве объектов. Результаты исследований поэтапно внедрены: на Ростокинском заводе ЖБК ДСК-1 Главмосстроя (1982г.), в тресте «Самаркандградострой» Минстроя Узбекской ССР (1983г.) — на Тульском заводе крупных деталей ТСО «Туластроя» Главприокскстроя Минсев-запстроя СССР (1988г.) — на заводе ЖБИ и К «Череповецметаллургхимстроя» (1989г.) — в производственном объединении «Стройиндустрия» г. Череповец (1990г.) — в научно-производственном комплексе «Стройдеталь» (2000г.) — в научно-производственной фирме ООО «Экопрогресс», г. Москва (2001г.) — в ОАО «Завод ЖЭБИиК», г. Череповец, Вологодская область (2003г.).

9. В обобщенном виде результаты диссертационного исследования, программы и алгоритмы, математические и инфографические модели, разработанные соискателем, отмечены сертификатом серебряного партнера Международной выставки «Ведомственные и корпоративные сети связи — 2002» на ВВЦ в разделе «Информационные технологии использования отходов в организации и управлении строительством». Эти результаты, оформленные в виде методических и руководящих материалов, внедрены в 2002;2004 гг. при переустройстве городских территорий строительными фирмами и объединениями г. Москвы и Московской области (ЗАО «Поликварт», ООО Гельцер-строй, ТРОПОС и др.).

10. Проведенные исследования и полученные результаты позволяют определить дальнейшие направления научных и практических разработок: адаптация предложенных организационных и методологических основ формирования конкурентоспособных организационно-технологических решений по переустройству жилых объектов для других строительных сооружений и новых форм строительного переустройстваразработка специализированных банков эталонных вторичных строительных материалов для обеспечения качественного выполнения второго этапа антропотехнической диагностики стационарной среды систем ЧТС.

— 199.