Организация технологии проектирования моделей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Организация технологии проектирования моделей

Градостроительная теория и практика уделяют все большее внимание проблеме управления сложными градостроительными системами и их развитию, что в свою очередь потребовало выхода за традиционные рамки методов проектирования и перехода к всестороннему функциональному анализу градостроительных проблем. В связи с этим возникла и необходимость в изучении общих закономерностей развития и управления градостроительными системами на базе кибернетики и системного анализа, предметом которых являются процессы управления [1].

Использование методов кибернетики и современной электронно-вычислительной техники лежит также в основе принципа оптимального проектирования, связанного с переходом от традиционных методов определения лучшего проектного решения путем сопоставления двух или нескольких вариантов проекта к автоматизированному определению наилучшего, оптимального решения среди всех практически возможных вариантов. Перспективой этого нового направления в проектировании является системная организация всей проектной работы, основанная на технической реализации гибкой и оперативной взаимосвязи человека и электронно-вычислительных устройств [2].

Градостроительное проектирование - это сложный процесс, связанный с учетом чрезвычайно большого числа разнородных требований, затрагивающих все аспекты функционального и объемно-пространственного построения будущих объектов: между требованиями оптимального функционирования отдельных структурных элементов города и возможностями их наивыгоднейшего сочетания в едином целом действует сложный комплекс явных и скрытых противоречий, с возрастанием числа которых соответственно увеличивается число возможных вариантов проектных решений [3]. Среди них должен быть определен наилучший вариант, отвечающий всем требованиям целостности архитектурно-пространственной композиции при соблюдении условий оптимального функционирования.

Сложность определения оптимального проектного решения, возникающая в связи с многообразием и динамичностью внутренних связей между отдельными элементами и характеристиками проектируемого объекта, может быть успешно преодолена лишь путем разработки комплексного проектного решения как органичной системы частных решений [4? 5]. Системное представление о проекте возможно, если рассматривать его как сложное целое в результате приведения к единству всех противоречивых требований, предъявляемых к комплексному проекту. В общем виде в любом проектируемом градостроительном объекте можно выделить две стороны: объемно-пространственную структуру объекта и его функциональное содержание. Объемно-пространственная структура выражает внешнюю материальную форму существования проектируемого объекта[6]. Цель оптимального проектирования - приведение объекта к органически цельному и компактному построению, в котором наиболее целесообразно располагаются функциональные и структурные элементы в соответствии с требованиями наиболее строгой соразмерности сопрягаемых элементов системы и упорядочности их соединения; функциональное содержание объекта имеет свои законы движения и развития и определяет формирование пространственной структуры города [7].

При такой постановке вопроса проблему оптимального управления оптимизации проектных решений следует понимать как наиболее рациональное разрешение всех противоречий при обеспечении наименьших расхождений проектируемого объекта с теми требованиями, которые предъявляются к его формализованной логической (или математической) модели.

В итоге задачу оптимального проектирования можно кратко сформулировать следующим образом: даны наборы функциональных и объемных элементов объекта проектирования с указанием необходимых взаимосвязей между ними; требуется построить надежно управляемую оптимальную систему наименьшей сложности и стоимости, обладающую требуемым комплексом заданных характеристик. Задача выбора оптимального варианта сводится при этом к количественному определению качественного уровня функционирования и развития объекта в соответствии с принятыми критериями [9].

Рассмотрим один из возможных вариантов использования кибернетического моделирования на градостроительном примере. В основу составления такой комплексной модели города должен быть положен современный методологический и математический аппарат кибернетики и, в частности, такие ее разделы, как теория самоорганизующихся (или самоприспосабливающихся) систем и теория автоматической адаптации, тесно связанные между собой [10].

Принципиальная структурная схема модели города

1 - Органы управления, планирования и проектирования; 2 - управляемая модель (проект, план); функции: 3а - управления; 3б - производственные; 3в - обслуживания; 4 - объемно-пространственная организация (структура города); прямая линия - прямая связь; пунктирная линия тонкая - обратная связь; пунктир с точкой - информационные связи; толстый пунктир - управляемый объект (город); Д - блок разработки стратегии управления на основе перспективных плановых директив; У - блок оперативного контроля (сравнение фактических результатов с директивными решениями и запланированными данными); Н - блок научно-исследовательских, подготовительных и совещательных органов; ОВ - общие директивы, система показателей (параметров) перспективного планирования; СВ - случайные (незапланированные) воздействия на функционирование и структуру города, рассогласования в системе управления и регулирования; ДВ - параметры перспективного и текущего планирования по принятому варианту плана (проекта); УВ - параметры коррекции, уточнения и применения плановых показателей намеченных мероприятий в ходе реализации планов (проектов); МВ-то же, что и в УВ; Р - рабочий аппарат органов текущего (оперативного) контроля; П - информационная система управления, регулирования и учета.

строительство технологический организационный

Модель должна состоять из следующих основных частей:

1 - управляемый объект (город);

2 - органы управления, регулирования и проектирования;

3 - управляющие параметры и показатели внешних воздействий и функционирования объекта;

4 - информационная система.

В свою очередь каждая из этих составляющих частей модели подразделяется на следующие элементы.

1. Управляемый объект (в данном случае город):

- система расселения и город (социально-экономические, производственные, природные и другие процессы);

- характеристика объекта, т.е. основные параметры, описывающие структуру и функционирование города.

2. Органы управления и проектирования:

- блок разработки принципиальной стратегии на основе перспективных плановых директив. Принятие определенных решений в сфере управления и его осуществления;

- блок оперативного контроля, осуществляющий сравнение фактических результатов управления, планирования и проектирования с директивными решениями и запланированными результатами (на глобальном и региональном уровнях);

- блок подготовительных, совещательных и научно-исследовательских органов, осуществляющих расчеты возможных вариантов планов и проектов, а также их коррекцию в соответствии с изменяющимися условиями (на региональном и локальном уровнях).

3. Управляющие параметры и показатели внешних воздействий и функционирования объекта проектирования:

- задающие воздействия, т.е. общие директивы и система показателей (параметров) перспективного планирования;

- «возмущающие» воздействия, т.е. случайные, незапланированные воздействия на функционирование и структуру города, а также рассогласования в системе управления, планирования и проектирования;

- управляющие воздействия, т.е. параметры перспективного и оперативного проектирования по принятому варианту проекта;

- корректирующие воздействия, т.е. параметры коррекции, уточнения и изменения проектных показателей и намеченных мероприятий в ходе практической реализации проектов.

4. Информационная система:

- каналы прямой и обратной связи, объединяющие составные структурные элементы модели в единое целое;

- «память», сохраняющая весь массив информации («банк данных»);

- регулятор, представляющий собой аппарат органов текущего (оперативного) контроля.

Смысл функционирования подобной модели города заключается в моделировании процессов управления (или проектирования) развития систем расселения и городов; при этом процесс управления состоит в том, что управляемый объект, органы управления и «внешняя среда» взаимосвязаны информационными потоками, т.е. обмениваются между собой информацией.

Процесс управления (проектирование) в формализованном изложении состоит в том, что орган управления направляет управляющие команды в управляемый объект, который в свою очередь информирует орган управления о своем состоянии. Орган управления, оценив соответствующим образом его состояние и приняв необходимое решение, посылает новые команды управляемому объекту. Информационные потоки, направленные от органов управления к управляемому объекту, называются прямой связью, и, наоборот, от управляемого объекта к органу управления - обратной связью.

Процесс управления в данной модели можно представить следующим образом. Орган управления состоит из отдельных блоков, каждый из которых осуществляет определенную управляющую функцию:

Д - блок разработки стратегии управления на основе перспективных плановых директив. В данном блоке осуществляется принятие принципиальных решений в сфере управления и их осуществления. Функции этого блока выполняют общегосударственные органы (Правительство РФ и др. органы);

У - блок оперативного контроля и сравнения фактических результатов управления с директивными решениями и запланированными результатами. Функции этого блока осуществляют государственные органы планирования строительства и архитектуры;

Н - блок научно-исследовательских и проектных организаций, подготовительных и совещательных органов (например, отраслевые ведомства, местные органы власти и др.). Основные функции этого блока - выполнение научно-исследовательских и проектных работ, расчеты возможных вариантов осуществления проектов, а также их коррекция.

Функции управления конкретно реализуются с помощью следующих органов:

Р - регулятор, представляющий собой рабочий аппарат органов текущего (оперативного) контроля за выполнением директив, планов и проектов;

П - информационная система прямых и обратных связей между блоками управления и управляемым объектом;

Г - управляемыми объектами являются системы расселения на всех уровнях иерархии, начиная от сети городов и поселков в крупных регионах до отдельных городов и их структурно-планировочных элементов.

Задача управления в приведенной модели состоит в выборе из всех возможных вариантов оптимальной организации управляющих и корректирующих информационных потоков, обеспечивающей требуемый характер управляемого (или проектируемого) объекта. Выбор оптимальной стратегии управления (или проектирования) может осуществляться в принципе тремя путями: «перебором» всех возможных вариантов; случайным выбором оптимального варианта; направленным выбором оптимального варианта стратегии.

В соответствии со всем этим основными стадиями моделирования сложных градостроительных систем являются:

- постановка проблемы с точки зрения определения основных направлений и параметров (показателей) функционирования системы;

- уяснение целей поставленной проблемы и предварительная оценка результатов ее решения;

- определение критериев эффективности (оптимальности) функционирования и структуры системы;

- формулировка проблемы в соответствии с поставленными директивными целями;

- выбор средств и направлений решения проблемы;

- разработка рабочих гипотез в соответствии с выбранными целями и критериями эффективности;

- определение принципиальной функциональной схемы;

- анализ системы с точки зрения выявления структурных элементов и подсистем; классификация параметров проектирования (управления); анализ внешних воздействий;

- синтез. Определение схем соединения структурных элементов и подсистем в единое целое, а также установление функциональных связей;

- разработка модели на основе разработанной структурной схемы;

- испытание модели, т.е. экспериментальные расчеты «поведения» модели при изменяющихся управляющих параметрах и внешних воздействиях;

- принятие решения, т.е. составление проектных (плановых) материалов; определение режима управления и регулирования.

Литература

1. Lafford G. Civil Engineering Design And Construct - CIRIA, 2001. - 256 p.

2. Dell'Isola A. Design Engineering: Practical Applications…for Design, Construction, Maintenance and Operations (RSMeans). - Wiley, 1997. - 347 p.

3. Cullingworth J.B. Town and Country Planning in the UK. - London, New York, 1997-118 p.

4. Wie funktioniert das. Stadt. Reise und Gemieneu. Mannheim; Wien; Zurich, 1986. - 96 p.

5. Манжилевская С.Е., Евлоева И.А. Cистема и модели организационного инжиниринга: актуальные проблемы и пути их решения // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по материалам XLVI междунар. науч.-практ. конф. №5 (42). - Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. - 57-63 с.

6. Манжилевская С.Е., Шилов А.В., Швецов В.В. Принципы системного моделирования // Наука вчера, сегодня, завтра: сб. ст. по материалам XXXI междунар. Науч.-практ. Конф. №2 (24). Часть 2. Новосибирск: Изд. АНС «СибАК», 2016. - С. 70-75.

7. Манжилевская С.Е., Шилов А.В., Чубарова К.В. Организационный инжиниринг // Инженерный вестник Дона, 2015. №3. - URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3155

8. Петренко Л.К., Власова И.А. Современные принципы реконструкции городских территорий // Электронный журнал Научное обозрение. - 2014. - №1-3. - С. 1032-1035.

9. Петренко Л.К., Оганезян А.А. Актуальные проблемы организации проектирования // Технические науки - от теории к практике / Сб. ст. по материалам XLVI междунар. науч.-практ. конф. №46. Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. - 63-68 с.

Размещено на Allbest.ru