Совершенствование научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов

Во введении обоснована актуальность темы исследования, выполнен анализ разработанности
темы, сформулированы противоречия в теории и практике НТС. Поставлена научная задача исследования, которая позволит разрешить указанные противоречия, определены объект ипредмет исследования, цель, научно-техническая гипотеза и задачи исследования. Дано описание теоретической и практической значимости работы, методологии проведения исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, приведено описание публикационной активности и личного вклада автора, соответствие паспорту специальности, структура и объем работы.
В первой главе рассмотрена теория и практика научно-технического сопровождения. Выявлены особенности, понятия и элементы, необходимые для построения модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов.
В первую очередь рассмотрены характеристики уникальных объектов и выявлены особенности их проектирования, в том числе: дополнительные требования к нагрузкам, воздействиям и расчетному обоснованию несущих конструкций, возможность применения в проекте принципиально новых конструктивных решений и технологий, необходимость разработки специальных технических условий, научно-технического сопровождения и государственной экспертизы проектной документации. Затем выявлены особенности проектирования уникальных объектов с точки зрения проектных решений по организации строительства, в том числе: отсутствие типовой организационно-технологической документации, нормативов для расчета продолжительности строительства (задается директивно), необходимость расчетного обоснования конструкции и их отдельных элементов на этапе монтажа или транспортировки.
Далее раскрыто понятие проектных решений по организации строительства и приведены требования к разделу проектной документации «Проект организации строительства».
Для уточнения определения понятия «научно-техническое сопровождение проектных решений по организации строительства уникальных объектов» был выполнен анализ различных вариантов определения понятия «научно-техническое сопровождение», приведенных вдействующих нормативно-технических документах, и синтез единого, наиболее полного определения. По результатам анализа было уточнено определение НТС проектных решений по организации строительства.
Далее было проанализировано современное состояние предмета исследования и установлено, что научно-техническое сопровождение проектных решений по организации строительства имеет место в теории и практике строительного производства, а примеры реализации
подтверждают его результативность, однако НТС проектных решений по организации строительства до настоящего момента не выделено в составе НТС проектирования как отдельная сущность, не раскрыты теоретические основы и практические механизмы его применения.
Во второй главе определена и обоснована методология исследования, которая строится надиалектическом, системном и системотехническом подходах, что позволяет обосновать необходимость совершенствования предмета исследования и рассматривать процесс НТС проектных решений по организации строительства, с одной стороны, как целостный комплекс взаимосвязанных элементов, а с другой стороны, как составной элемент системы возведения объекта. Методологические подходы применяются в исследовании в соответствии с функционально-системным, имитационно-моделирующим и интерактивно-графическим принципами системотехники строительства А. А. Гусакова.
Исходя из особенностей предмета исследования, модель НТС проектных решений по организации строительства классифицирована как прагматическая, графическая, функциональная модель, для обоснования которой применяются эмпирические методы. В соответствии с принципами системотехники строительства модель строится поэтапно на макро имикроуровне (Рис. 2). Для обоснования внутренних элементов модели – состава работ НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов, применяется один из методов экспертных оценок, а именно метод априорного ранжирования.
Для построения модели применяется метод моделирования потоков данных Data Flow Diagram (DFD) и программа Diagram Designer v.1-29. Модель состоит из контекстной диаграммы, которая отображает связи системы с внешним окружением, диаграммы основных процессов, которая отображает внутреннюю структуру системы, и глоссария и перечня условных обозначений. При построении модели применяется нотация (язык моделирования) Гейна-Сарсона, процессы и потоки данных обозначаются графическими элементами (Рис. 3)
Рис.2. Схема построения модели
Рис.3. Графические элементы нотации Гейна-Сарсона
В третьей главе построена и обоснована модель НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов, определены условия ее реализации.
В первую очередь, на основе известной последовательности проектирования, с учетом выявленных особенностей уникальных объектов и научно-технического сопровождения, построена DFD-модель научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов на макроуровне.
Модель состоит из контекстной диаграммы (рис. 4), диаграммы основных процессов (рис. 5). В главе также приведен глоссарий и перечень условных обозначений DFD-модели, ограничения, допущения и исходные данные принятые для построения модели.
Рис. 5. Диаграмма основных процессов DFD-модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов (макроуровень)
Рис. 4. Контекстная диаграмма DFD-модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов (макроуровень)

Далее для построения модели на микроуровне был определен состав работ НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов. На основании перечня решений, разрабатываемых в составе раздела «Проект организации строительства», составлен предварительный перечень из 15 работ. При этом учитывались следующие цели выполнения работ: обеспечение надежности и безопасности проектируемого объекта; обеспечение технологически эффективных и экономически оптимизированных проектных решений.
С привлечением экспертов выполнено априорное ранжирование перечня работ. Анкета экспертной оценки приведена в Приложении 2 диссертации. По результатам экспертного опроса построена таблица априорного ранжирования и априорная диаграмма рангов (рис. 6).
Рис. 6. Априорная диаграмма рангов
В соответствии с результатами экспертного опроса наиболее важными являются 9 работ НТС
проектных решений по организации строительства уникальных объектов, имеющих сумму рангов ниже средней, в том числе: проверка и оптимизация технологической последовательности работ при возведении объектов капитального строительства или их отдельных элементов (k6), проверка и оптимизация проектных решений, в части продолжительности строительства объекта капитального строительства и его отдельных этапов (k12).
Из дальнейшего изучения исключены две работы, в отношении которых наблюдается резкий скачок на диаграмме априорного ранжирования:
– проверка принятых характеристик района по месту расположения объекта капитального строительства и условий строительства, оценки развитости транспортной инфраструктуры, сведений о возможности использования и перечня мероприятий по привлечению местной рабочей силы (k1);
– проверка принятых характеристик земельного участка, предоставленного для строительства, обоснования необходимости использования для строительства земельных участков вне земельного участка, предоставляемого для строительства объекта капитального строительства (k2).

Для определения согласованности мнений экспертов рассчитано значение коэффициента конкордации Кэнделла (3) для случая, когда имеются стандартизированные ранги, а для проверки неслучайности согласия экспертов рассчитано значение критерия Пирсона (4).
Полученное значение коэффициента конкордации удовлетворяет требованию W = ≥ 0,5, а расчетное значение
= 12 , где (1)
больше (ꭓт2 = 29,1).
2×( 3− )− ∑
=1∑( 3− ),где 12
Таким образом по результатам экспертного опроса получен состав работ НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов, на основании которого построена DFD-модель НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов на микроуровне.
Модель состоит из контекстной диаграммы (рис. 7), диаграммы основных процессов (рис. 8). В главе также приведен глоссарий и перечень условных обозначений DFD-модели, ограничения, допущения и исходные данные принятые для построения модели.
Затем определены условия
критерия Пирсона
табличного
Следовательно, экспертные мнения достаточно согласованны и не случайны, а результаты могут использоваться в исследовании.
ti – количество повторяющихся элементов в оценках i-го одного эксперта,
m – количество экспертов;
k – количество факторов.
= 12×9558,5 = 0,53. 82×(153−15)−8×5,5
(3) ꭓ2 = × ×( −1)=0,53×8×14=59,36 (4)
(2)
Рис. 7. Контекстная диаграмма DFD-модели (микроуровень)
реализации
технического
проектных
организации
уникальных
учитывающих
комплексного изучения всех аспектов научно-технического сопровождения проектирования,
модели научно- сопровождения решений по строительства объектов, необходимость
разработки нормативной документации и методических рекомендаций, а также необходимость наличия организаций и кадров соответствующей квалификации.
Рис. 8. Диаграмма основных процессов DFD-модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов (микроуровень)
В четвертой главе реализованы основные направления совершенствования научно- технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов.
На основании построенной модели разработаны предложения для включения в своды правил по проектированию и практические рекомендации для организаторов строительного производства, позволяющие определить программу работ НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов:
1. При проектировании уникальных объектов необходимо предусматривать научно- техническое сопровождение проектирования, в том числе НТС проектных решений по организации строительства.
2. Состав работ научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства определяется заказчиком (застройщик либо уполномоченное застройщиком юридическое лицо – технический заказчик) и указывается в задании на научно-техническое сопровождение. Состав работ может быть уточнен в случае изменения параметров проектируемого объекта.
3. С целью обеспечения надежности и безопасности проектируемого объекта в состав работ научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства необходимо включить следующие работы:
3.1. Выполнение альтернативного поверочного расчета несущих конструкций объекта и их элементов с учетом:
− принятой технологической последовательности работ при возведении объектов капитального строительства и их отдельных элементов;
− принятой организационно-технологической схемы, определяющей последовательность возведения зданий и сооружений, инженерных и транспортных коммуникаций;
− принятых проектных решений по перемещению тяжеловесного негабаритного оборудования, укрупненных модулей и строительных конструкций (при наличии).
3.2. Выполнение альтернативного расчета совместной работы системы «основание – фундамент – подземная часть – окружающая застройка» с учетом принятых проектных решений по организации строительства в условиях действующего предприятия или в условиях стесненной городской застройки, в местах расположения подземных коммуникаций, линий электропередачи и связи (при наличии).
3.3. Проверка принятых проектных решений, в части мероприятий по охране окружающей среды в период строительства.
3.4. Проверка принятых проектных решений в части продолжительности строительства объекта капитального строительства и его отдельных этапов.
3.5. Формирование дополнительных требований, обеспечивающих надежность и безопасность проектируемого объекта в части:
− перечня видов строительных и монтажных работ, ответственных конструкций и участков сетей инженерно-технического обеспечения, подлежащих освидетельствованию с составлением соответствующих актов приемки перед производством последующих работ и устройством последующих конструкций;
− обеспечения контроля качества строительных и монтажных работ, а также поставляемых на площадку конструкций и материалов;
− организации службы геодезического и лабораторного контроля;
− требований, которые должны быть учтены в рабочей документации, разрабатываемой на основании проектной документации, в связи с принятыми методами возведения строительных конструкций и монтажа оборудования;
− организации мониторинга состояния зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости от строящегося объекта, земляные, строительные, монтажные и иные работы на котором могут повлиять на техническое состояние и надежность таких зданий и сооружений.
4. Работы, предусмотренные п. 3, выполняются на основании проектной документации, разработанной проектировщиком: проекта организации строительства, проекта организации работ по сносу или демонтажу объектов капитального строительства (при наличии), архитектурных решений, конструктивных решений, схемы планировочной организации земельного участка. Если по результатам выполнения работ, предусмотренных п.п. 3.1-3.4, надежность и безопасность проектируемого объекта не будет подтверждена, то по результатам научно-технического сопровождения должны быть выданы замечания к разделам проектной документации, на основании которых проектировщиком вносятся соответствующие изменения. Откорректированные разделы проектной документации подлежат повторному научно- техническому сопровождению до подтверждения обеспечения надежности и безопасности принятых проектных решений.
5. По инициативе заказчика и при наличии соответствующей потребности в состав работ НТС могут быть включены работы, направленные на обеспечение технологически эффективных иэкономически оптимизированных проектных решений, в соответствии с критериями оптимизации, установленными заказчиком. В качестве критерия оптимизации может быть установлено сокращение сроков строительства или снижение стоимости. В этом случае в рамках
НТС прорабатываются альтернативные проектные решения и разрабатываются рекомендации в части:
− принятой организационно-технологической схемы, определяющей последовательность возведения зданий и сооружений, инженерных и транспортных коммуникаций;
− технологической последовательности работ при возведении объектов капитального строительства или их отдельных элементов;
− потребности строительства в кадрах, основных строительных машинах, механизмах, транспортных средствах, в топливе, в электрической энергии, паре, воде, временных зданиях и сооружениях;
− продолжительности строительства объекта капитального строительства и его отдельных этапов и календарного плана работ;
− строительного генерального плана подготовительного периода строительства (при необходимости) и основного периода строительства.
Решение о внесении изменений в проектную документацию на основании рекомендаций, разработанных в рамках НТС, принимает заказчик (застройщик либо уполномоченное застройщиком юридическое лицо – технический заказчик).
Осуществлено внедрение результатов исследования в рамках научно-технического сопровождения проектирования уникальных объектов (высотой более 100 м), расположенных в г. Москва:
− «Жилой комплекс No 1» по адресу: ул. Шеногина, вл. 2 (функциональное назначение: многоэтажный многоквартирный дом, офисное здание, подземная стоянка);
− «Многофункциональный жилой комплекс по адресу: ул. Вильгельма Пика, вл. 3, стр. 1-8» (функциональное назначение: многоэтажный многоквартирный дом, нежилые помещения общественного назначения, подземная стоянка).
В рамках научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства вышеуказанных проектируемых объектов выполнены работы, направленные наобеспечение надежности и безопасности принятых проектных решений, а именно: альтернативный расчет совместной работы системы «основание – фундамент – подземная часть» с учетом принятых проектных решений по организации строительства; формирование дополнительных требований, обеспечивающих надежность и безопасность проектируемого объекта, в части перечня видов строительных и монтажных работ, ответственных конструкций и участков сетей инженерно-технического обеспечения, подлежащих освидетельствованию, организации технического и геотехнического мониторинга за состоянием объекта на этапе строительства.
В рамках научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства объекта «Многофункциональный жилой комплекс по адресу: ул. Вильгельма Пика, вл. 3, стр. 1-8» подтверждено, что срок строительства – 38 месяцев, заданный директивно на основании технического задания, для данного объекта является оптимальным. При этом сформулированы рекомендации, направленные на снижение рисков возникновения непредвиденных материальных и временных затрат на этапе строительства.
В рамках научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства объекта «Жилой комплекс No 1» по адресу: ул. Шеногина, вл. 2 выполнены работы, направленные на обеспечение технологически эффективных и экономически оптимизированных проектных решений. С целью сокращения сроков строительства в рамках НТС проектировавния разработаны рекомендации, позволяющие сократить срок строительства надземной части корпуса К1 на 16%, что составляет 3,8 месяца, а также снизить стоимость реализации проекта на 4%, что составляет 79 728,18 тыс. рублей.
В рамках проведенного внедрения на реальных объектах подтверждена научно-техническая гипотеза о совершенствовании процесса научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В соответствии с поставленными задачами получены следующие результаты:
1. На основе проведенного всестороннего анализа современного состояния выявлены противоречия в теории и практике НТС в части проектных решений по организации строительства.
2. На основе анализа 56 источников научной литературы и 22 нормативно-правовых документов выявлены:
− особенности проектирования уникальных объектов (высотных, большепролетных, заглубленных, с консолью более 20 метров), в том числе необходимость научно-технического сопровождения, дополнительные требования к нагрузкам, воздействиям и расчетному обоснованию несущих конструкций и их элементов, возможность применения в проекте принципиально новых конструктивных решений и технологий, необходимость разработки специальных технических условий и обязательность государственной экспертизы проектной документации;
− особенности проектирования уникальных объектов с точки зрения проектных решений по организации строительства, в том числе: отсутствие типовой организационно-технологической документации, нормативов для расчета продолжительности строительства, необходимость
учитывать в расчете, что конструкции и их отдельные элементы могут быть наиболее загруженными при монтаже или транспортировке;
− раскрыты сущность и содержание проектных решений по организации строительства, изложенных в разделе «Проект организации строительства», определены их обязательные элементы;
− раскрыто и уточнено понятие «научно-техническое сопровождение» и сформулировано определение понятия «научно-техническое сопровождение проектных решений по организации строительства уникальных объектов», выполняемого с целью обеспечения технологически эффективных, экономически оптимизированных и безопасных проектных решений, с учетом применяемых нестандартных проектных и технических решений, материалов, конструкций и технологий, как первое направление совершенствования;
− установлено, что научно-техническое сопровождение проектных решений по организации строительства имеет место в теории и практике научно-технического сопровождения, а практические примеры реализации подтверждают его результативность как с точки зрения надежности и безопасности, так и с точки зрения полезного потенциала в части сроков и стоимости строительства. При этом установлено, что научно-техническое сопровождение проектных решений по организации строительства до настоящего момента не выделено в составе научно-технического сопровождения проектирования как отдельная сущность, не раскрыты теоретические основы и практические механизмы его реализации.
3. Разработана и обоснована методология исследования, определены методологические подходы и принципы, применяемые в исследовании, определена система методов исследования, раскрыто содержание методов, применяемых при построении и обосновании модели научно- технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов и ее элементов:
− методология исследования построена на диалектическом, системном и системотехническом подходах, что позволяет обосновать необходимость совершенствования научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов и рассматривать процесс научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства, с одной стороны, как целостный комплекс взаимосвязанных элементов, а с другой стороны, как составной элемент системы возведения объекта капитального строительства;
− методологические подходы применены в соответствии с методологическими принципами, в том числе с принципами системотехники строительства А.А. Гусакова, которые обуславливают примененную в исследовании систему методов, в том числе методов построения и обоснования
модели научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов на макро- и микроуровнях;
− на основании типа и характера отображаемых свойств модели в качестве метода моделирования применен метод моделирования потоков данных (Data Flow Diagram);
− для определения состава работ научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов определен метод априорного ранжирования, что согласуется с применяемыми принципами системотехники строительства.
4. Построена и обоснована модель научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов на макроуровне и микроуровне, как второе направление совершенствования:
− на основе известного графика подготовки проектной документации, рекомендуемого для практического применения и отражающего последовательность разработки разделов проектной документации и их версий (итераций проектирования), построена DFD-модель проектирования объектов, состоящая из контекстной диаграммы и диаграммы основных процессов проектирования;
− на основе DFD-модели проектирования объектов, с учетом особенностей проектирования уникальных объектов построена DFD-модель НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов (макроуровень), определяющая место НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов в строительной системе, а именно в подсистеме проектирования (цели функционирования, структура, внешние и внутренние связи);
− для построения модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов на микроуровне методом априорного ранжирования с привлечением экспертов определены внутренние элементы системы, а именно перечень работ, выполняемых специализированной организацией в рамках НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов;
− работы НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов в соответствии с целями разделены на две группы: работы, выполняемые с целью обеспечения надежных и безопасных проектных решений, и работы, выполняемые с целью обеспечения технологически эффективных и экономически оптимизированных проектных решений;
− на основе DFD-модели НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов (макроуровень) и состава работ НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов построена DFD-модель научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов
(микроуровень), состоящая из контекстной диаграммы и диаграммы основных процессов, определяющая внутреннюю структуру и элементы НТС проектных решений по организации строительства уникальных объектов.
5. Определены условия реализации модели, учитывающие необходимость комплексного изучения всех аспектов научно-технического сопровождения проектирования, разработки нормативной документации и методических рекомендаций, а также необходимость наличия организаций и кадров соответствующей квалификации, как третье направление совершенствования.
6. Разработаны предложения по реализации основных направлений совершенствования научно-технического сопровождения проектных решений по организации строительства уникальных объектов путем разработки предложений в своды правил по проектированию и практические рекомендации для организаторов строительного производства, разработанная модель НТС проектных решений по организации строительства применена при проектировании уникальных объектов (высотой более 100 м),что позволило сократить срок строительства надземной части корпуса на 16% (3,8 месяца), а также снизить стоимость реализации проекта на 4% (79 728,18 тыс. рублей).
Предложения по перспективным направлениям исследования
Востребованность научно-технического сопровождения и отсутствие научно-обоснованных методик его практического применения ставит перед научным сообществом задачу комплексного изучения различных аспектов научно-технического сопровождения, в том числе:
− определение исчерпывающих требований к составу и объему работ научно-технического сопровождения проектирования и строительства;
− определение необходимости и целесообразности научно-технического сопровождения для различных объектов в зависимости от их параметров;
− определение работ научно-технического сопровождения с целью обеспечения безопасности объекта, сверх механической безопасности;
− исследование аспектов научно-технического сопровождения эксплуатации, сноса и демонтажа объектов;
− углубленное исследование аспектов НТС проектных решений по организации строительства, детализация разработанной модели.