Разработка информационно-программной модели специализированного потока бетонных работ для обеспечения непрерывности производственного цикла.

Фахретдинов Айдар Рамилевич Магистр. Кафедра Институт цифровых систем, автоматизации и энергетики. Уфимский Государственный нефтяной технический университет 450064, Россия, республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Бульвар Славы, 4/2, оф. 102 Fakhretdinov Aidar Ramilevich Master. Department Institute of Digital Systems, Automation and Power Engineering. Ufa State Petroleum Technical University 450064, Russia, respublika Bashkortostan, g. Ufa, ul. Bul'var Slavy, 4/2, of. 102 fakhretdinov.aidar@yandex.ru

Султанова Екатерина Александровна кандидат технических наук доцент, кафедра заместитель заведующего кафедрой по НИР и НИРС, Уфимский государственный нефтяной технический университет 450064, Россия, республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1/22, каб. 1-434 Sultanova Ekaterina Aleksandrovna PhD in Technical Science Associate Professor, Department Deputy Head of the Department of Research and Development, Ufa State Petroleum Technical University 450064, Russia, respublika Bashkortostan, g. Ufa, ul. Kosmonavtov, 1/22, kab. 1-434 katerina.sultanova@gmail.com

Введение

Объемно-планировочные решения высотных зданий развиваются в трех направлениях. Основное – однофункциональное, например, офис или гостиница, второе – двухфункциональное, например, с размещением офиса на нижних этажах и гостиницы на верхних этажах, третье – многофункциональное. Примеры последнего встречаются относительно редко и в самых высоких зданиях, пространство которых трудно заполнить одной функцией. Как правило, в высотных зданиях любой объемно-планировочной структуры содержатся в нижних уровнях элементы открытой городской инфраструктуры (торговой и развлекательной), а в подземных – гаражи ^[1,2].

На этапе проектирования зданий и сооружений возникает немало трудностей. Связано это, прежде всего, с большим количеством параметров, на расчет которых, без специализированного ПО, уходит много времени. Также существует повышенный риск возникновения ошибки, которая впоследствии может привести даже к обрушению. Было принято решение разработать информационную систему для автоматизации процесса проектирования зданий и сооружений.

Рассмотрим несколько вариантов и методов подхода к данной теме.

Многие предприятия используют САПР-системы, но и это не решает проблему в полной мере. Такие системы универсальны, а каждая технология в строительстве индивидуальна, поэтому в таких системах отсутствуют многие второстепенные, но необходимые параметры, и пользователь все равно вынужден рассчитывать их вручную ^[3,4,5].

При организации, планировании и управлении строительством используются все виды моделей, но наиболее широко изобразительные (графические): линейный календарный график, циклограмма, сетевой график в форме графа, а также табличные, например, матрицы ^[6].

Повсеместно применяется линейный календарный график (рисунок 1), предложенный в конце прошлого столетия Г. Л. Гантом. На оси ординат этого графика выписываются в технологической последовательности виды работ с их характеристиками (объемами, стоимостями, трудоемкостями, машиноёмкостями, составами исполнителей и др.), а на оси абсцисс (после зоны, содержащей наименования и характеристики видов работ) – принятые порядковые или календарные единицы времени в количестве, достаточном для отображения всего периода производства работ. Непосредственно на сетку календарного графика наносятся горизонтальные линии, отображающие ход и сроки выполнения каждого вида работ. Под сеткой календарного графика выписывается потребность в исполнителях и их механовооруженность на каждую единицу времени.

Рисунок 1 – Календарный график в линейной форме

Широкое распространение получил график потока – циклограмма (рисунок 2). При построении циклограммы учитывается, что при правильной организации работ в каждый определенный момент времени на одном частном фронте может выполняться только одна основная работа.

Рис. 2 – Календарный график в форме циклограммы

Сетевой график (рисунок 3) представляет собой ориентированный граф, т. е. сеть, образуемую стрелками (работами и связями или только связями) и кружками или прямоугольниками, которые обозначают либо факт начала или окончания работ, т. е. являются событиями (кружки), либо отражают не только начало и окончание, но и сами работы (прямоугольники).^[7,8]

Рисунок 3 – Календарный график в форме графа (сетевой график)

а–матрица с исходными данными;

б–сетевой график в форме «работа–стрелка»;

в–сетевой график в форме «работа – вершина графа»

Сетевые графики достаточно просты и наглядны при организации строительных работ с малым числом их видов и частных фронтов, но они весьма быстро усложняются и теряют наглядность при возрастании числа видов и фронтов работ, уступая по этим показателям линейному календарному графику и календарному графику в форме циклограммы.

Таким образом, рассмотрение наиболее характерных и распространенных форм календарных графиков показывает, что каждая из них имеет как достоинства, так и недостатки. Наличие достоинств определяет факт их использования, а наличие недостатков –постоянный поиск новых, более совершенных форм ^[9,10,11,12].

Осуществляя поиск новой формы календарного графика, свободной от недостатков, присущих рассматриваемым формам, и включающей в себя их достоинства, была предложена комбинированная форма (рисунок 1.6). В основу комбинированной формы календарного графика положен линейный календарный график. Однако отображение основных видов работ, выполняемых непосредственно на частных фронтах, осуществлено в виде циклограммы, т.е. с показом самих частных фронтов. При этом предусматривается наложение связей между работами как основными, так и прочими. За сеткой календарного графика выписывается потребность в ресурсах на каждую единицу времени и при необходимости на каждый частный фронт работ. Потребность в ресурсах отображается как суммарная, так и по профессиям (трудовых ресурсов), по типоразмерам машин и механизмов, а также по видам необходимых конструкций, деталей, полуфабрикатов и материалов (материально-технических ресурсов).

Приведенные разновидности календарных графиков позволяют составить их классификацию (рисунок 4), охватывающую известные формы и позволяющую сконструировать новые путем варьирования классификационными признаками.

В качестве табличных форм фиксации моделей организации работ следует прежде всего назвать матрицы, которые могут использоваться как самостоятельные формы фиксации моделей и как формы для подготовки исходных данных при любых других способах расчета и фиксации моделей, например, при разработке календарных графиков ^[13,14,15].

Рисунок 4 – Классификация календарных графиков, применяемых в строительстве

В 1981 г. в связи с необходимостью расчета новых разновидностей поточных методов организации работ А. В. Афанасьев предложил так называемые ранговые матрицы в системах ОФРР и ОВРР (рисунок 5). Спецификой этих матриц является вынос на ось абсцисс рангов работ и фиксация в строкографах одноранговых работ либо последовательно по видам (система ОВРР), либо последовательно по фронтам (система ОФРР).

Рисунок 5 – Форма матриц в системах

Функциональные требования информационной системы отображаются с помощью диаграммы вариантов использования (use case diagram). Диаграмма обеспечивает описание того, что система в состоянии сделать и с кем (или чем) она будет взаимодействовать ^{[16,17,18,19,20]}.

В моделируемой системе актером является пользователь программного продукта. Тип отношения – направленная ассоциация.

Исходя из потребностей пользователя, выделяются следующие варианты использования программы:

– формирование структуры предприятия;

– учет отходов;

– формирование отчетов;

– определение перечня веществ предприятия.

Диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Диаграмма вариантов использования

Диаграмма последовательности действий (sequence diagram) отображает взаимодействие объектов, упорядоченное по времени. На ней показаны объекты и классы, используемые в сценарии, и последовательность сообщений, которыми обмениваются объекты, для выполнения сценария.

Диаграмма последовательности автоматизированной системы представлена на рис. 7-9.

Рисунок 7– Диаграмма последовательности существующих зданий

Рисунок 8 – Диаграмма последовательности добавления нового здания

Рисунок 9 – Диаграмма последовательности графика движения АБС

Таким образом можем сделать вывод и результат , что информационная система должна обеспечивать возможность выполнения перечисленных ниже функций:

– вывод готовых зданий;

– добавление нового здания;

– расчет продолжительности специализированного потока;

– возможность выполнения редактирования;

– возможность удаления здания из списка;

– расчет почасового графика движения АБС;

– возможность сохранения отчета.

Потенциальными потребителями являются строительные организации, которым нужно специализированное ПО для расчетов.

Основные потребности пользователей:

– расчет транспортно-бетонного цикла;

– расчет продолжительности специализированного потока;

– формирование отчетов;

– удобство использования, интуитивно-понятный интерфейс;

– надежность и возможность сохранения результатов работы программы;

– высокая скорость работы.

Каждое программное средств должно выполнять определенные функции, а также обладать целым рядом свойств, позволяющим успешно его использовать в течение длительного периода, т.е. обладать определенными качествами.

Качество ПО – это совокупность черт и характеристик ПО, влияющих на способность удовлетворять заданные потребности пользователей.

Основными критериями качества ПС принято считать:

– функциональность;

– надежность;

– легкость применения;

– эффективность;

– сопровождаемость;

– мобильность.

Функциональность – это способность ПО выполнять набор функций, удовлетворяющих заданным или подразумеваемым потребностям пользователей. Набор указанных функций определяется во внешнем описании – в функциональной спецификации ПО.

Выводы по программному обеспечению.

Разрабатываемое программное обеспечение обладает всеми необходимыми функциями, которое позволит автоматизировать процесса проектирования зданий и сооружений удовлетворяющими потребностям пользователей ^[21].

Автономность. Программное обеспечение работает независимо от других программ. Дополнительная установка стороннего программного обеспечения не требуется.

Устойчивость. Программное обеспечение полностью работоспособно в случае ввода некорректных входных данных. Это достигнуто использованием проверки данных на корректность, а также использованием обработчиков исключительных ситуаций, отвечающих за обработку ситуаций обнаружения некорректных данных.

Защищенность. Предусмотрено сохранение всей информации в случае возникновении сбоя в работе компьютера или ПО и загрузка последнего сохранения при запуске программного обеспечения.

Легкость применения – это характеристики ПО, которые позволяют минимизировать усилия пользователя по подготовке исходных данных, применению ПС и оценке полученных результатов, а также вызывать положительные эмоции определенного или подразумеваемого пользователя.

Информативность. Названия полей для ввода и объектов отображены в полном виде и соответствуют названиям, приведенным в нормативных документах. Программа формирует подробный отчет, содержащий исходные данные и результаты расчетов.

Удобство использования. Программный продукт прост в использовании, обладает интуитивно понятным интерфейсом и удобным набором функций.

Эффективность – это отношение уровня услуг, предоставляемых ПО пользователю при заданных условиях, к объему используемых ресурсов.

Временная эффективность. Вычисления и другие операции выполняются быстро, в доли секунды.

Эффективность по ресурсам. Минимальный объем требуемой оперативной памяти 256 Мб, минимальный объем доступного свободного места на жестком диске 100 Мб.

Эффективность по устройствам. Для непосредственной работы с программой требуется минимум периферийных устройств, помимо самой ЭВМ. В качестве средств ввода требуются клавиатура и мышь. В качестве средств вывода – монитор, минимальное разрешение экрана 1024х780 ^[22,23].

Мобильность – это возможность переноса ПО из одной среды (окружения) в другую, в частности, с одной ЭВМ на другую.

Структурированность. Программное средство представляет собой модульную программу.

Сопровождаемость – это характеристики ПО, позволяющие минимизировать усилия по внесению в него изменений для устранения ошибок и модификации в соответствии новыми потребностями пользователей.

Обеспечена простота сопровождения наличием руководства программиста, структурированностью текста программы.

Таким образом, автоматизация представленных методик позволит существенно облегчить расчет общей продолжительности возведения монолитной части здания и обеспечить бесперебойность работ на строительной площадке.