Технологічні основи формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

УДК 69.059.4 : 728.1

ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ І ОПТИМІЗАЦІЇ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ МІСЬКОГО ЖИТЛОВОГО ФОНДУ

Спеціальність 05.23.08 - Технологія промислового і

цивільного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

ШУТЕНКО ЛЕОНІД МИКОЛАЙОВИЧ

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківській державній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Кірнос Володимир Михайлович,

Придніпровська державна академія будівництва і архітектури, кафедра "Організація і управління будівництвом"

доктор технічних наук, професор Олійник Павло Павлович, директор Центрального науково-дослідного інституту організації, механізації та технічної допомоги будівництву (ЦНИИОМТП), м.Москва, Держбуд РФ

доктор технічних наук, професор Павлов Іван Дмитрович, завідувач кафедри технології промислового та цивільного будівництва. Запорізька державна інженерна академія Міністерства освіти і науки України

Провідна установа: Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України

Захист відбудеться 23.10.2002 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.03 Київського національного університету будівництва і архітектури:

м.Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: м.Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

Автореферат розісланий 20.09.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 26.056.03 к.т.н., доцент Шебек М.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Сутність науково-прикладної проблеми, розглянутої в роботі, полягає в розробці технологічних основ формування і оптимізації життєвого циклу (проектування, будівництва, експлуатації, відновлення і зносу) міського житлового фонду. Рішення цієї проблеми здійснюється на основі системного підходу і полягає в розробці цілісної, відкритої, організаційно-технологічної системи, яка включає комплекс інноваційних, технологічних, організаційних і економічних складових, які охоплюють усі стадії життєвого циклу міського житлового фонду. Можливість її реалізації є науковою гіпотезою. житловий фонд міський автоматизація

Практичним результатом рішення проблеми є розробка і функціонування технологічної системи життєвого циклу міського житлового фонду.

Актуальність теми. Економічний розвиток України вимагає нових підходів до проблеми формування життєвого циклу міського житлового фонду. Будівельна і житлово-комунальна галузі зазнають негативного впливу від інфляції, падіння реальних прибутків населення при їхній диференціації, зменшення державного фінансування, різних непередбачених змін економічної політики. В умовах, що сталися, необхідна трансформація складових життєвого циклу міського житлового фонду.

Формування і функціонування міського житлового фонду представляє собою складний комплекс дій, направлених на сполучення зусиль по задоволенню усіх життєвих потреб людини сьогодні і стабільного розвитку міст в майбутньому. Все це передбачає аналіз ситуації, що склалася з використанням території міста, розселенням елементів, розміщенням промисловості і ландшафтно-рекреаційних зон, розглядом питань інженерної інфраструктури міста і ступеню її надійності в зв'язку з екологічними задачами забезпечення благополучних умов життя людини. Однак досягненню світового рівня в житловій політиці України в значній мірі перешкоджає сучасний стан комплексу формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду України.

Існують чималі резерви вдосконалення технології формування життєвого циклу міського житлового фонду, які дозволяють позбавити її від високої трудомісткості і вартості. Як показують результати впровадження, є всі умови для істотного їх зниження.

Таким чином, проблема формування і оптимізації основ технології життєвого циклу міського життєвого фонду актуальна в науковому і прикладному аспектах.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно до: “Основних напрямків соціальної політики на 1997-2000 рр.”, згідно з Указом Президента України від 18.10.1997, №1166; Наказу Держбуду України „Комплекс коротко- і довгострокових заходів, спрямованих на збільшення обсягів виробництва конкурентноздатної продукції, проведення структурних перетворень у будівельному і житлово-комунальному комплексі, створення нових робочих місць, підвищення прибутковості державної діяльності, забезпечення своєчасного проведення розрахунків з бюджетом і виплати заробітної плати” від 28.12.1999, №313; Наказу Держбуду „Про першочергові заходи щодо реалізації Послання Президента України Верховній Раді України “Україна: вступ у XXI сторіччя - Стратегія економічного і соціального розвитку на 2000-2004 рр.” від 1.3.2000, №39; „Концепції комплексного соціально-економічного розвитку м. Харкова до 2010 р.”, "Регіональна комплексна програма соціально-економічного розвитку Харківської області до 2010 р." та ін.

Окремі дослідження передбачалися планами приоритетних науково-дослідних робіт Харківської державної академії міського господарства в області формування, функціонування, відновлення і зносу житлового фонду м.Харкова та інших міст України.

Мета роботи і задачі дослідження: створення апарату, який включає концепцію, методи дослідження технологічної системи формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду, що забезпечує комплексне рішення проблеми створення технологічних основ забезпечення населенню міст України права згідно ст. 47 Конституції України „Кожний має право на житло. Держава створює умови, по яким кожний громадянин має можливість побудувати житло, придбати його у власність або взяти в оренду”.

Громадянам, які потребують соціального захисту, житло надається державою в особі органу місцевого самоврядування безкоштовно або за доступну для них оплату у відповідності з законом.

Ніхто не може насильно бути позбавленим житла не інакше як на основі закону за рішенням суду.

Об'єкт дослідження: міський житловий фонд.

Предмет дослідження: технологічні системи формування, функціонування, відновлення і зносу (процес протікання життєвого циклу) міського житлового фонду і його оптимізація.

Методи досліджень: загальна теорія систем, системно-структурний аналіз, математичне моделювання - для дослідження і моделювання технологічної системи протікання життєвого циклу міського житлового фонду; методи оптимізації і теорії прийняття рішень - для оптимізації та автоматизації технологічної системи; методи експертних оцінок, математичної статистики, теорії ймовірностей, прикладної геометрії - для оцінки, обробки і представлення результатів досліджень і досягнутих показників.

Основні задачі дослідження:

1. Аналіз теорії і практики протікання життєвого циклу міського житлового фонду з метою визначення мети і задач дослідження.

2. Моделювання і оптимізація технологічної системи процесу протікання життєвого циклу міського житлового фонду як окремих її елементів, так і системи в цілому: розробка методики дослідження; обґрунтування концепції; побудова моделей; стратегії інноваційної оптимізації.

3. Розробка комплексу заходів щодо вдосконалення технології протікання життєвого циклу міського житлового фонду: інновація технологічних процесів; оптимізація трудових ресурсів; контроль якості робіт.

4. Оптимізація вибору технологічних рішень: розробка комплексної оцінки технології і автоматизації процесу вибору оптимальних параметрів підсистем (формування, функціонування, відновлення і зносу) і системи життєвого циклу міського житлового фонду в цілому.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що науково-прикладна проблема розробки технологічних основ формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду вирішена шляхом розробки технологічних підсистем проектування, зведення, реконструкції і зносу житлових будівель, які включають інноваційні, економічні і технологічні складові і на їх основі - технологічної системи в цілому..

1. Вперше обґрунтовано з позицій загальної теорії систем концепцію технологічної системи формування, функціонування, відновлення і зносу міського житлового фонду як цілісної, відкритої, організаційної, адаптивної структури із неоднорідних складових. Це дозволило визначити рівень автономності системи, її організаційну структуру і функції, заходи щодо удосконалення адаптивності, стратегію оптимізації.

2. Вперше досліджені якісні зміни стану технологічної системи життєвого циклу міського житлового фонду при різних зовнішніх умовах. Показана необхідність комплексної і однонаправленої зміни складових систем життєвого циклу міського житлового фонду для підвищення ефективності її функціонування при змінах зовнішніх дій умов. Ігнорування цього принципу веде до порушення цілісності системи і падінню ефективності інновацій в житлово-комунальній системі міст.

3. Удосконалено методи моделювання технологічної системи життєвого циклу міського житлового фонду. У порівнянні з відомими моделями, використано сучасні математичні методи загальної теорії систем, адаптованої стосовно до предмету дослідження, графоаналітичні методи. Конкретизовано параметри, обмеження функціональної залежності.

4. Вперше запропоновано і реалізовано інноваційну стратегію оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду, яка сполучує математичні методи, технологічні і організаційні інновації. Її використання дозволило прогнозувати напрямок інновацій і цілеспрямовано змінювати цільові функції і обмеження, яке досягається безпосередньо рядом ітерації рівня оптимальності, що перевищує показники окремо взятих математичних і технологічних складових.

5. Вдосконалено комплекс формування і функціонування організаційно-технологічних систем забезпечення надійності зведення житлових будівель основного елементу міського житлового фонду. Внаслідок впровадження прогресивної технології і організації виробництва робіт і ефективної експлуатації житлового фонду створені умови для суттєвого скорочення трудових, матеріальних і фінансових затрат.

6. Удосконалені методи комплексної оцінки системи формування життєвого циклу міського житлового фонду, за рахунок чого досягнута більша ступінь інтеграції з моделлю технологічної системи, що робить оцінки більш репрезентованими і корисними для рішення оптимізаційних задач.

Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що за рахунок впровадження комплексного рішення по вдосконаленню технологічних основ формування життєвого циклу міського житлового фонду, які виконувались в рамках “Комплексного підвищення ефективності капітального будівництва Харківської області в ХІ п'ятирічці на основі впровадження науково-технічного прогресу” (затвердженого бюро Харківського обкому Компартії України 30.11.1981р.), “Комплексного плану інтенсифікації капітального будівництва Харківської області в дванадцятій п'ятирічці на основі впроваджень досягнень науково-технічного прогресу” (схвалено на бюро Харківського обкому Компартії України 11.04.1986р.), регіональної комплексної науково-технічної програми “Бетон”, “Програмі енергозбереження на підприємствах житлово-комунального господарства Харківської області до 2005 року”, "Регіональної комплексної програми соціально-економічного розвитку Харківської області до 2010р.", “Концепції комплексного соціально-економічного розвитку м.Харкова до 2010р”, в рамках програми "TACIS: Породненные города" реалізація пілотного "Міського проекту" при участі мерій двох міст-побратимів - Харкова і Лілля (Франція), в рамках міжнародного освітнього проекту TEMPUS-TACIS "Довкілля та енергетика" T JEP 10485/98 "Environment and energy", а також в інших програмах і планах, досягнуто: скорочення трудових ресурсів на 6-11%, собівартості зведення і реконструкції елементів міського житлового фонду - до 4-7%, скорочені терміни зведення об'єктів міського житлового фонду на 5-10% і матеріаломісткості при функціонуванні і відновлені міського житлового фонду на 10-15%. Слід також відмітити внесок у вирішення соціальної задачі забезпечення населення України житлом в відповідності з його реальними потребами.

Зокрема були впроваджені:

1. Нормативна база формування життєвого циклу міського житлового фонду у формі інструкцій, методичних вказівок, регламентів і інших документів в таких організаціях: Управлінні підприємництвом Харківського міськвиконкому, Харківському Промбудпроекті, ТВО “Харківкомунпромвод”, Харківському відділенні Центру сприяння муніципальним реформам, ОВО “Харківтеплоенерго”, АТЗТ “Спецбудмонтаж” м.Харкова; при зведені і реконструкції об'єктів “ЕКСІМБАНКУ” в різних містах України, будівельному кооперативі “Червонозаводський”, будівельному концерні “Прогрес” в м.Харкові, “Харківкомуночиствод”, "Місторембуд" м.Харкова, АТЗТ “Харківжитлобуд” та ін.

2. Принципові інвестиційні і інноваційні положення при розробці “Концепції комплексного соціально-економічного розвитку м. Харкова до 2010 р.”, "Регіональної комплексної програми соціально-економічного розвитку Харківської області до 2010 р.", а також в ряді інших цільових і комплексних програм з 1980 по 2001рр.

3. Теоретичні розробки автора по формуванню, функціонуванню, відновленню і зносу житлових будівель міського житлового фонду використовуються в учбовому процесі Харківської державної академії міського господарства і інших вищих навчальних закладах м.Харкова, України, СНД і далекого зарубіжжя.

Особистий внесок здобувача. На захист виносяться:

концепція технологічної системи формування і протікання життєвого циклу міського житлового фонду;

графоаналітичні моделі технологічної системи стану міського житлового фонду на

всіх просторово-часових рівнях;

інноваційна стратегія технологічних систем формування життєвого циклу міського житлового фонду;

комплекс інноваційних і технологічних рекомендацій по формуванню і протіканню життєвого циклу міського житлового фонду, включаючи вдосконалення його параметрів в особливих умовах;

методи оцінки якості рішень;

нормативні документи, пропозиції і рекомендації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались і були схвалені на науково-технічних конференціях і засіданнях науково-технічних рад: на координаційній нараді “Інженерно-геологічні пошуки для проектування пальових фундаментів” м. Харкова (1973р. - 2 доповіді) на Міжнародному конгресі по механіці ґрунтів і фундаментобудуванню м.Москва (1973р. - 1 доповідь); на координаційній раді “Інженерно-геологічні пошуки для проектування пальових фундаментів” м.Харків (1975р. - 1 доповідь); на конференції “Досвід будівництва на слабих ґрунтах” м.Ленінград (1976р. - 2 доповіді); на республіканській науково-технічній конференції “Метрополітен і планування великих міст” м.Харків (1980 р. - 2 доповіді); на Всесоюзній конференції “Теоретичні і методологічні проблеми підвищення якості і ефективності інженерно-геологічних пошуків” м.Ростов на Дону (1980р. - 1 доповідь); Всесоюзній конференції “Підвищення ефективності експлуатації і реконструкції промислових будівель” м.Макіївка (1981р. - 2 доповіді); на республіканській науково-технічній конференції в м.Харкові (1982р. - 2 доповіді); на Харківській обласній науково-технічній конференції “Реалізація регіональної Комплексної цільової програми “Бетон”” м.Харків (1983р. - 1 доповідь); на Всесоюзній конференції “Сучасні проблеми нелінійної механіки ґрунтів” м.Челябінськ (1985р. - 3 доповіді); на республіканській науково-технічній конференції “Підвищення ефективності будівництва на основі механізації трудомістких робіт і скорочення витрат ручної праці” м.Полтава (1985р. - 1 доповідь); на республіканській науковій конференції “Технологія і організація реконструкції промислових будівель” м.Дніпропетровськ (1985р. - 1 доповідь); на науково-технічній конференції “Метрополітен і планування великих міст” м.Харків (1986р. - 1 доповідь); на Всесоюзному науковому семінарі “Індустріально-технічні рішення для реконструкції будівель і споруд промислових підприємств” м.Макіївка (1986р. - 1 доповідь); на III Українській науково-технічній конференції “Використання пластмас в будівництві і міському господарстві” м.Харків (1991р. - 1 доповідь); на II-й Республіканській науково-технічній конференції “Використання пластмас в будівництві і міському господарстві” м.Харків (1987р. - 1 доповідь); на X Всесоюзній конференції по бетону і залізобетону м.Київ (1988р. - 1 доповідь); на конференції “Проблеми комплексної забудови Південного берегу Криму” м.Сімферополь (1988р. - 1 доповідь); на IV Українській науково-технічній конференції “Використання пластмас в будівництві і міському господарстві” м.Харків (1996р. - 3 доповіді); на 38 міжнародному семінарі з моделювання і оптимізації композитів МОК”38 м.Одеса (1996р. - 1 доповідь); на 39 міжнародному семінарі з моделювання і оптимізації композитів МОК”39 м.Одеса (2000р. - 1 доповідь); на III-й міжнародній науково-практичній конференції “Дослідження і оптимізація економічних процесів” “Оптимум - 2001” 15-16 листопада 2001р. - Харків: НТУ “ХПІ”, (2001р. - 1 доповідь); на 2-й Міжнародній міждисциплінарній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми гуманізації та гармонізації управління”. Асоціація “Жінки в науці і освіті” Харківський національний Університет ім. В.Н.Каразіна (2001, Харків 1 доповідь); на Всеукраїнській науково-практичній конференції “Економічні проблеми розвитку регіонів та підприємств на початку XXI століття”. Полтава: 2001, 22-23 листопада (2001р. 1 доповідь); на міжнародній науково-практичній конференції “Сталий розвиток міст” ХДАМГ м.Харків 27.02 - 2.03.2002р. (1 доповідь); на регіональній науково-практичній конференції “Управління в умовах ринкової трансформації економіки України (теорія і практика)” Харків , ХІБМ, 25-26.04.2002р. (1 доповідь), на обласній науково-практичній конференції "Шляхи підвищення ефективності впровадження науково-технічних розроблень і засобів механізації в будівництві Полтавщини" м.Полтава: 2002 (16-17.05.2002р. - 1 доповідь); на міжнародній Інтернет-конференції "Архитектурно-строительное материаловедение на рубеже веков" г.Белгород, РФ (2002 - 1 доповідь).

Результати дисертаційної роботи впроваджені в організаціях: управління підприємництвом Харківського міськвиконкому, ООО “Украгротехсервіс”, ТВО “Харківкомунпромвод”, Харківському відділенні Центру сприяння муніципальним реформам, ОВО “Харківтеплоенерго”, АТЗТ “Спецбудмонтаж” м.Харкова, будівельний концерн “Прогрес” м.Харкова, будівельний кооператив “Червонозаводський” м.Харкова; “Харківкомуночиствод”, "Міськрембуд" м.Харкова, АТЗТ “Харківжитлобуд”, “Ексімбанк” м.Києва та ін.

За результатами дослідницької роботи розроблено нормативні документи, схвалені Держбудом СРСР, УРСР, Держкомітетом будівництва, архітектури і житлової політики України, а також галузевими, регіональними і місцевими будівельними і житлово-комунальними організаціями. Вони використовуються в ряді будівельних і житлово-комунальних організаціях.

Публікації. Основні результати і висновки роботи знайшли своє відображення у 178 публікаціях, з них 13 монографій (2 монографії [1, 2] виконано особисто і 11 у співавторстві [3-13]), 59 опубліковано у фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України, з них 29 особисто [14-42] і 30 у співавторстві [43-72], 21 авторські свідоцтва на винахід [73-93], 19 патентів [94-112]. Результати, що належать автору у роботах, виконаних у співавторстві, приведені у списку опублікованих робіт в авторефераті; 66 додаткових публікацій, тез і матеріалів конференцій.

Структура дисертації підпорядкована вирішенню поставлених в ній задач. Повний обсяг 550 стор., у тому числі основна частина - 382 стор. (текст - 298 стор.), додатків - 110 стор. Робота складається із вступу, 9 розділів, загальних висновків, 2-х додатків (А, Б). Обсяг використаних джерел (922 найменування ) - 60 стор. В основній частині дисертації налічується 43 таблиці, 104 рисунка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі дається загальна характеристика роботи.

У першому розділі визначається місце житлового фонду в містобудівній інфраструктурі та перспективи його розвитку, критично аналізується наявні публікації і світовий досвід, обґрунтовується мета і задачі роботи. Констатується, що досі не вдалося створити технологічну систему формування життєвого циклу міського житлового фонду, що відповідала-би досить широкому спектру проектних робіт, безпосередньо зведенню об'єктів, їх експлуатації, моніторингу і діагностуванню, реконструкції, зносу, використанню і утилізації відходів, забезпечуючи раціональне використання інвестицій і інноваційної діяльності.

Найбільш вагомий внесок у вирішення комплексних проблем життєвого циклу міського житлового фонду внесли праці вчених Афанасьєва В.А, Апишкова Г.І., Балицького В.С., Бадеяна Г.В., Білоконя А.І., Белякова Ю.І., Болотських М.С., Большакова В.І., Булгакова С.Н., Буднікова М.С., Бушуєва С.Д., Дюженка М.Г., Вечерова В.Г., Гончаренка Д.Ф., Гребенюка Р.А., Гусакова О.О., Горохова Є.В., Дамаскіна Б.С., Діденко В.П, Друкованого М.Ф., Жукова О.О., Жвана В.Д., Зельдовича Р.Н., Залуніна В.Ф., Завадскаса Е.К., Кірноса В.М., Кутукова В.Н., Колотілкіна Б.М., Корта Д., Лівінського О.М., Мхітаряна Н.М., Літвінова О.О., Мазуренко Л.В., Мішіна А.В., Назаренко І.І., Оніщенко О.Г., Олійника П.П., Павлова І.Д., Польшакова В.І., Папірника Р.Б., Поривай Г.А., Попова Г.Т., Рач В.А., Романенко І.І., Ройтмана А.Г., Савйовського В.В., Сівко В.Й.., Соколова В.К., Семенова В.Т., Торкатюка В.І., Топчія В.Д., Тонкачева Г.Н., Тяна Р.Б., Уварова Е.П., Ушацького С.А., Федоренко П.П., Федосової О.В., Фокова Р.І., Хімуніна С.М., Черненко В.К., Цоя Т.Н., Шумілова М.С., Шрейбера А.К., Шебека М.О., Шкодовського Ю.М., Шамбишевої Н.Г., Шарлигіна К.А., Яковенко В.Б. та ін., які вирішували окремі складові життєвого циклу міського житлового фонду.

Аналіз існуючої системи технологічного проектування життєвого циклу міського житлового фонду виявляє ряд недоліків. Необхідність її удосконалення вимагає рішення наукової проблеми створення і теоретичного обґрунтування методів будівництва, експлуатації, діагностики, ремонту і зносу елементів житлового фонду. Результатом повинні стати нові методи розробки технологічних рішень по формуванню життєвого циклу міського житлового фонду, що якісно відрізняються від існуючих.

Таким чином, необхідні: розробка концепції технологічної системи формування життєвого циклу міського житлового фонду, її моделей, методів дослідження і багатокритеріальної оптимізації, масштабне впровадження результатів, технологічних рішень, нормативних документів, регламентів, програм і т.д. у практику формування міського житлового фонду, що й розглядається як мета і задачі роботи.

У другому розділі розглядаються методи роботи, вводяться поняття технологічної системи формування життєвого циклу міського житлового фонду, будується та досліджується її модель, обґрунтовується система показників і процедура оцінки, розробляється стратегія інноваційної оптимізації.

Особливості існуючої технології протікання системи життєвого циклу міського житлового фонду показані на рис.1.

Аналітична частина моделі технологічних рішень може бути відображена слідуючою аналітичною залежністю:

ТР = (МК, Е, О, М, Т, У), (1)

де ТР - технологічні рішення; МК - містобудівельні і архітектурно-конструктивні рішення; Е - експлуатаційно-відновлювальні, ремонтні рішення і рішення по зносу будівель; О - організаційні рішення; М - механізація процесу; Т - технологія формування процесу; У - оперативне управління процесами.

Оптимізаційна задача вибору технологічних рішень формулюється в такому вигляді: потрібно визначити набір значень хі, при яких цільова функція, що відповідає прийнятому критерію оптимальності, досягає свого мінімуму при дотриманні граничних умов. Прийняті технологічні рішення в багатьох випадках виявляються складними для оцінки. Тому виникає необхідність розробки стратегії інноваційної оптимізації технологічних систем функціонування життєвого циклу міського житлового фонду (ТС ФЖЦ МЖФ).

Інноваційна оптимізація забезпечує теоретико-експериментальне удосконалення ТС ФЖЦ МЖФ засноване на цілеспрямованому розширенні області згоди за рахунок введення інновацій і відшукання оптимальних рішень, обмежених умовами досягнення мети удосконалення і величиною інноваційних ресурсів.

У третьому розділі розглядаються теоретичні основи технології формування життєвого циклу міського житлового фонду.

Встановлено, що загальна стратегія і тактика формування, розвитку і функціонування міст України і перспективи їх покращення базуються на новій правовій і законодавчій базі України, яка проголошує і закріплює новий тип господарювання і господарських відносин, появлення різних форм власності, розширяє повноваження органів місцевого самоврядування.

Обґрунтована гіпотеза про те, що багатофункціональні міста України різного господарського типу повинні розвиватися у тісному взаємозв'язку з комплексним розвитком виробничих сил України. Активізація різних галузей промислового виробництва, соціального і культурно-побутового обслуговування в багатофункціональних містах позитивно впливає на комплексний розвиток господарства, зміцнює соціально-економічну базу, розширяє мережу додаткових робочих місць для раціонального використання незайнятих трудових ресурсів, що, в свою чергу, позитивно віддзеркалюється на якості життя громадян, праці і побуту, а також ефективності використання місцевого природного, мінерального і сільськогосподарського матеріалів.

В умовах кардинальних змін механізмів господарювання та управління, переходу до ринку, фактично багатоскладової економіки з'явились нові чинники, що довготерміново впливають на суспільний розвиток. Модель урахування цих проблем нами пропонується відображати в „міському проекті” (рис.2), як інноваційному елементі місторегулювання забудови при формуванні життєвого циклу міського житлового фонду в перехідний період соціально-економічного розвитку.

Проблема населення для міської системи, яка через параметр житлового фонду міст здійснює вирішальний вплив на ділову активність міста - його функціонування.

Місто, як і інші біологічні системи, відкрите не тільки в енергетичному задумі (інвестиції, тепло- і водозабезпечення, привіз продуктів харчування та ін.), а й у плані змін чисельності населення, яке пов'язане з народженням і смертністю, з приїздом в місто жителів із інших міст і виїздом частини сімей, які мешкають у місті. Міграція населення і його приріст різні для різних вікових груп [2].

Аналізуючи особливості функціонування містобудівних систем і їх житлових фондів встановлено, що протікання життєвого циклу міського житлового фонду, де основним елементом являються житлові будівлі, складається із п'яти основних елементів (рис.3): інвестиційно-проектний етап; виготовлення конструктивних елементів і технологічного обладнання; будівництво; експлуатація і підтримання експлуатаційної надійності (ремонт); знос (ліквідація).

У четвертому розділі приводяться результати досліджень і розробки теоретичних основ і практичних особливостей технологічних основ формування проектних і виробничих рішень по створенню інфраструктури життєвого циклу міського житлового фонду.

У дисертації обґрунтовано, що будівельна продукція міського житлового фонду, яка є наслідком функціонування елементів його життєвого циклу створюється в результаті взаємообумовлених керованих організаційно-технологічних процесів, виражає цілісну характеристику багатогранної функціональної єдності усіх існуючих об'єктів міського житлового фонду як зовнішніх, так і внутрішніх.

В дисертації розглядаються проблеми реалізованості проектів формування життєвого циклу міського житлового фонду. Світова історія розвитку і функціонування міст свідчить про багато фактів щодо перевершення першочергово запланованих в проектах життєвого циклу тривалості і вартості формування об'єктів міського житлового фонду.

Найбільш доцільною методологією для розробки плану реалізації проекту формування і функціонування життєвого циклу міського житлового фонду являється методологія системного технологічного проектування, в відповідності з якою будь-який допустимий план повинен бути проаналізований на реалізованість.

У цьому розділі дисертації також розглядаються і аналізуються проблеми адаптаційних якостей організацій, які приймають участь в реалізації проектів життєвого циклу міського житлового фонду, з урахуванням змін умов господарювання, зумовлених зміною ситуації на ринку збуту готової продукції капітального будівництва і сировинному ринку. Ступінь ділової активності, а це і прагнення до диверсифікації виробництва - прямо пропорційна свободі дій в виборі шляхів розвитку і обернено пропорційно ступеню впливу на систему. Ступінь диверсифікації конкретної організації, що приймає участь в реалізації проекту життєвого циклу міського житлового фонду, визначається кількістю освоєних напрямків господарської діяльності (НГД), що в числовому значенні вимірювання представляє собою відношення питомої ваги прибутку, одержаної від цього напрямку до загального прибутку організації за період проведення аналізу.

Доведено, що диверсифіковане виробництво більш стійке до негативних дій зовнішнього середовища, оскільки чим більше НГД, тим менший ступінь збою по одному з них (непередбачене зниження коефіцієнту значимості і реалізуємості) приведуть до пропорційного зниження цього показника для організації в цілому. В цьому випадку диверсифіковане виробництво в більшій ступені демпфірує дії негативних чинників.

Встановлено, що диверсифіковані виробничі структури мають більш низький рівень сукупного ризику від негативних дій чинників зовнішнього середовища, які досягають загальноорганізованих цілей, вносячи обурення в цілеспрямовану діяльність структури по реалізації проекту життєвого циклу міського житлового фонду.

У п'ятому розділі дисертації розглядаються проблеми формування експлуатаційного періоду життєвого циклу міського житлового фонду і основні напрямки їх вирішення.

Період експлуатації являється важливою складовою частиною життєвого циклу міського житлового фонду. Від його надійності залежить величина тривалості життєвого циклу міського житлового фонду. Надійність будь-якої споруди полягає в здатності зберігати відповідні параметри (міцність, стійкість, герметичність, температурно-вологовий режим та ін.), що забезпечують його функціональні значення в заданих межах. Втрата надійності характеризується як зношення. Як надійність, так і зношення являється функціями часу експлуатації будівлі житлового міського фонду.

Типова крива розподілення зношення в часі представлена на рис.4. На ній виділяється початковий участок, де крива круто падає, потім майже горизонтальний і третій участок зі зростаючими значеннями зношення.

На рис.4 відновлюване при ремонті зношення позначається через , а залишковий - . При експлуатації відремонтованої будівлі в ній знову починає наростати зношення, а після другого ремонту частина зношення, яка залишилася, додається до першого залишку зношення. В кінцевому рахунку граничний стан зношення наступить тільки через Tq років. У цьому і полягає головний ефект технічної експлуатації елементів і будівель міського житлового фонду.

Виконаний і проведений в дисертації аналіз дозволив виявити нові, раніше не відомі аспекти експлуатації, які потрібно враховувати при формуванні життєвого циклу міського житлового фонду і показати велике народногосподарське значення експлуатації житлового фонду, а також будівель і споруд інфраструктури міського житлового фонду. Із цього витікає необхідність вдосконалення методів оцінки технічного стану будівель міського житлового фонду як важливого засобу підвищення економічності і ефективності експлуатації міського житлового фонду в цілому.

У шостому розділі показано, що на даний момент не існує науково обгрунтованих методів кількісної оцінки вибору та обґрунтування, раціональних технологічних схем на стадії формування і протікання життєвого циклу міського житлового фонду по виконанню ремонтно-відновлювальних робіт. Існуючі традиційні техніко-економічні показники не дають повної оцінки технологічних схем реконструкції житлових та цивільних будівель. На сьогодні не існує прийнятої нормативно-методологічної бази обґрунтування технологічних схем виконання надбудови при реконструкції житлових будівель, які б ураховували різні умови виконання робіт, а також можливості замовника.

В дисертації проведені дослідження і аналіз рішень по здійсненню надбудов житлових будинків та інженерних рішень по проведенню безпечних умов проведення робіт.

Вплив узагальнюючого показника (Пу) на трудомісткість (Тр) та вартість (С) 1 м2 реконструкції житлових будинків (відповідно до вибіркової сукупності об'єктів-представників, було досліджено 24 будинків, які підлягають реконструкції та проведено моделювання її виконання за різними технологічними схемами) приведено в табл.1.

Таблиця 1 Взаємозв'язок між трудомісткістю (вартістю) та узагальнюючим показником

№ п/п	Назва робіт	Розрахункова формула	Коеф. кореляції (R)	Критерій Фішера (F)	Табличне значення (FТ)
1	Зведення мансардного поверху	Тр=39,36-147,15Пу + 528,5Пу2 С=96,29+196,45Пу-540,2Пу2	0,794 0,929	94,12 97,26	4,73 3,86
2	Зведення 1го повноцінного поверху	С=8,32+096,39Пу-017,78Пу2	0,856	109,24	5,01
3	Зведення 1го повноцінного та мансардного поверху	С=2023,48+10664,5Пу- -1808,15Пу2	0,886	108,94	4,29
4	Зведення двох повноцінних поверхів	С=-186,55+2496,24Пу- -2726,33Пу2	0,832	116,19	4,17

Основні положення дисертаційної роботи використані при розробці нормативних документів, упроваджені в раціональних науково обґрунтованих технологічних схемах зведення надбудов при реконструкції житлових будинків у проектних рішеннях по реконструкції житлових будинків з одержанням економічного ефекту, який досягається за рахунок скорочення тривалості робіт, трудомісткості, машиноємкості будівельних процесів при реконструкції, поліпшення умов проведення робіт на будівельному майданчику та їх безпеки. Використання результатів роботи дозволяє обґрунтувати найбільш раціональну технологічну схему проведення робіт на будівельному майданчику та їх безпеки. Використання результатів роботи дозволяє обґрунтувати найбільш раціональну технологічну схему проведення робіт, підвищити рівень безпеки цих робіт, а також забезпечити безпеку проживання мешканців у будинку, в якому проводиться реконструкція та поблизу розташованих будинках на час виконання реконструктивних робіт.

Запропоновану методику виявлення та вибору найбільш раціональної схеми здійснення надбудови житлових будинків, на підставі техніко-економічного порівняння можливих варіантів, відображено в „Міському проекті” [22, 23, 30] і „Концепції комплексного соціально-економічного розвитку м.Харкова до 2010 р.” [43], "Регіональній комплексній програмі соціально-економічного розвитку Харківської області до 2010 р." [12] .

У сьомому розділі виконано аналіз ефективності технологічних рішень заключного етапу формування життєвого циклу міського житлового фонду - зносу елементів житлового фонду. Встановлено, що максимальна економічність цього етапу життєвого циклу міського житлового фонду може бути досягнута не тільки правильним вибором способу зносу, а і за рахунок одержання в результаті зносу найбільшої кількості елементів для повторного використання.

Встановлені схеми взаємодії виконавця організації, яка виконує знос і замовника, а також спеціальні організаційно-технологічні і технічні засоби при виконанні цієї операції. Виконані дослідження номенклатури робіт, обладнання і особливостей технології зносу об'єктів міського житлового фонду.

Розроблено і впроваджено інформаційно-методичне забезпечення процесу проектування робіт по зносу житлових будівель міського житлового фонду і його інфраструктури. Інформація, необхідна для вирішення поставлених задач по руйнуванню і зносу будівель міського житлового фонду, містить різноманітні відомості про техніко-економічні характеристики стрілових кранів, які відрізняються фізичною суттю, призначенням і формою представлення.

Повний перерахунок інформації, який включено в базу даних являється необхідним і достатнім для описання любого набору об'єктів, що входять в базу, однак він буде надлишковим для кожного окремо взятого набору і, тим більш, для окремого об'єкту любого набору.

Основні практичні результати досліджень інтегровані в сукупність інформаційно і функціонально взаємозв'язаних методик і баз даних, призначених для проектування основних розділів проекту виробництва робіт (ПВР) (календарних графіків і технологічних схем виробництва руйнівних робіт) або прийняття відповідних технологічних рішень в процесі зносу. Разом з тим передбачена можливість автономного використання кожного окремого алгоритму і відповідного програмного забезпечення для рішення окремих локальних задач. Це дозволяє забезпечити достатньо широкий спектр інженерних послуг в процесах підготовки, організації і управління виробництвом робіт по зносу.

У восьмому розділі висвітлюються закономірності і методи формування моделей організаційно-технологічних рішень процесу формування життєвого циклу міського житлового фонду.

Аналізуються особливості формування моделей просторово-часового розвитку життєвого циклу міського житлового фонду в загальній системі міста.

Після встановлення взаємозв'язку окремих технологічних режимів з параметрами спеціалізованих процесів (по окремим складовим життєвого циклу міського житлового фонду, по окремим контурам життєвого циклу і по всьому міському житловому фонду) представляється можливим розробити організаційно-технологічні моделі, які характеризують життєвий цикл міського житлового фонду в цілому.

При цьому послідовно вирішуються задачі: по встановленню меж умов і критеріїв раціональних рішень; по відбору організаційно-технологічних факторів; по записуванні кореляційно-регресійних моделей і загальних рівнянь зв'язку, які характеризують процеси життєвого циклу міського житлового фонду; по виявленню резервів у містобудівній системі.

Граничні умови встановлювались і записувались окремо для однорідних об'єктів з урахуванням їх функціонального призначення об'ємно-планувальних рішень об'єктів міського житлового фонду, якості їх параметрів при будівництві і експлуатації та ін.

Організаційно-технологічні чинники відбиралися по трьох основних елементах будівельного виробництва. Предмети праці характеризувалися об'ємно-планувальними і конструктивними рішеннями об'єктів міського житлового фонду. Наприклад, на стадії зведення об'єктів при формуванні підсистем життєвого циклу (каркасних багатоповерхових будівель): розтин збірних елементів по вертикалі (нижніх колон - х1, середніх колон - х2); шириною плоских елементів (типа плит - х3); шириною діафрагм жорсткості - х4; величина прогону - х5; шагом колон - х6; поверховістю будівлі - х7; його шириною - х8; довжиною - х9 і т.д. Знаряддями праці (засоби механізації і автоматизації будівельних процесів при формуванні життєвого циклу міського житлового фонду) - кількістю і якістю технічних систем - х10 і т.д. трудові ресурси характеризуються складом виконавців, кваліфікацією працівників - х11 та ін.

Для комплексної оцінки життєвого циклу міського житлового фонд були прийняті такі критерії: приведені витрати на будівельно-монтажні роботи - у1 (грн./т); питома працемісткість монтажу - у2 (люд.-год./т); довгота монтажу - у3 (годин); собівартість монтажу - у4 (грн./т). В якості дослідження взято процес монтажу, так як він знаходиться на критичному шляху і являється визначальним при формуванні життєвого циклу міського житлового фонду. Для приведення рівняння зв'язку в порівняльний вигляд і для визначення допустимих значень резервів і для виробництва кількісних значень критеріїв і організаційно-технологічних чинників життєвого циклу міського житлового фонду визначались за двома складовими будівельної системи, які забезпечують функціонування життєвого циклу міського житлового фонду по зведенню його об'єктів (в якості дослідного зразка прийняті багатоповерхові каркасні будівлі): 1й стан - нормативний (технологічні проекти на основі нормативних документів) - у1, у2, у3, у4; 2й стан - фактичне (статистичні дані конкретних будівельних підрозділів з урахуванням існуючого парку будівельних машин, складу виконавців, тимчасової будівельної інфраструктури та ін.) - .

Моделювання технологічного процесу життєвого циклу міського житлового фонду. При моделюванні ніколи не може бути впевненості в тому, що формула (модель) являється єдино можливим варіантом репродукованого явища, вона з достатньою ступеню точності може репродукувати структурно-параметричний характер процесу. При відхиленні моделі не вище заданої точності можна рахувати, що побудована модель з достатньою ступеню достовірності описує процес, який вивчається, а отже може бути використана з метою більш повного пошуку резервів вдосконалення технології формування життєвого циклу міського житлового фонду.

Для кількісної оцінки впливу факторів на параметри оптимізації були вирахувані коефіцієнти парної і множинної кореляції. Коефіцієнти парної кореляції між перемінними показують незалежність факторів між собою, оскільки їх абсолютне значення дорівнює нулю. Коефіцієнти множинної кореляції між у1 і х1/х9 складають 0,83, між у2 і х1/х9 - 0,85, між у3 і х1/х9 - 0,77 і між у4 і х1/х9 - 0,89.

Модель реалізована послідовно за двома складовими системи життєвого циклу міського житлового фонду з допомогою програми „Поліном” (розроблена на ІОЦ ХДАМГ), яка автоматично приймає форму залежності по мінімуму залишкової дисперсії для кожного параметру оптимізації. Спочатку була побудована модель першого нормативного стану на основі використання і обробки масивів статистичних і експериментальних даних:

Другий крок розробки і аналізу моделі, яка описує другий стан будівельної системи , дозволяє визначити поправки, які характеризують її конкретний стан

(6)

з урахуванням допусків в процесі формування життєвого циклу міського житлового фонду (6).

(7)

(9)

(10)

Приведення у відповідність рівнянь (2-5) і (7-10) дозволило одержати модель процесу життєвого циклу міського житлового фонду (на етапі монтажу будівельних конструкцій багатоповерхових каркасних будівель) за прийнятими критеріями в такому вигляді:

Об'єднання детермінованих і стохастичних параметрів процесів життєвого циклу міського житлового фонду (I і II стан) в єдину математичну модель дозволяє приймати відповідні рішення по забезпеченню надійності систем з урахуванням оптимальних характеристик.

Значимість результатів моделювання перевірялась по t-критерію Стьюдента

,(15)

де - середнє значення відхилень; - середньоквадратичне відхилення; - кількість вимірювань.

За даними експериментальної перевірки одержані такі результати: Таким чином, всі значення критерію менше t0,05(16)=2,12, що дозволяє стверджувати про адекватність одержаних моделей і можливості їх використання для формування і оптимізації процесів життєвого циклу міського житлового фонду для створення високоякісної будівельної продукції яка забезпечує сталий розвиток і функціонування містобудівних систем, зокрема міського житлового фонду. Графічна інтерпретація змін параметрів оптимізації при урахуванні окремих факторів наведена на рис.6, 7, що відображає принциповий характер їх змін.

Дев'ятий заключний розділ дисертаційної роботи присвячується аналізу і дослідженню процесу оптимізації організаційно-технологічних рішень по формуванню життєвого циклу міського житлового фонду. Важливою передумовою більш повного використання резервів організаційно-технологічного процесу формування життєвого циклу міського житлового фонду являється урахування впливу окремих факторів на параметри оптимізації при формуванні і забезпеченню надійності систем життєвого циклу міського житлового фонду на основі розроблених економіко-математичних моделей.

Побудова оптимальної моделі формування життєвого циклу міського житлового фонду передбачає рішення двох задач - структурної і параметричної оптимізації. В результаті рішення цих задач знаходиться вектор, який забезпечує мінімальне значення функції .

Формування апріорного класу раціональних структур життєвого циклу міського житлового фонду і розприділення вірогідних проведені на основі статистичних і експериментальних даних, а також з допомогою експертних оцінок. Використовувалися спеціально розроблені вірогідні методи цілеспрямованого пошуку раціональних структур.

При формуванні надійних систем оптимізації організаційно-технологічних рішень по формуванню життєвого циклу міського житлового фонду як основної системи містобудівного ансамблю на основі системотехніки вони розглядаються у вигляді поетапного рішення задач структурної і параметричної оптимізації. Причому, якщо параметрична оптимізація може бути зведена до неперервного математичного процесу і його програмуванню, то структурна оптимізація завжди являється комбінаторною і багатоекстремальною.

Так, з допомогою методів структурної оптимізації геометрична інтерпретація глобального функціонала функції мети, використовуючи графобудівники сучасних ЕОМ, для конкретного випадку життєвого циклу Салтівського мікрорайону м.Харкова одержана у вигляді складної гіперболічної поверхні з багатьма локальними екстремальними значеннями за прийнятими критеріями, що відображено на рис.8. Цей приклад показує складність динамічної структури сучасної технології формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду.

Загальний оптимум цільової функції технологічного процесу формування і оптимізації життєвого циклу міського житлового фонду можна одержати за допомогою структурно-параметричної оптимізації, використовуючи арсенал сучасних ЕОМ другого, третього і четвертого (голографічного) поколінь.

Порівнюючи результати моделювання і оптимізації окремих підсистем (рис.6, 7) і оптимізації життєвого циклу в цілому (рис.8), можна переконатися в складності рішень цих задач і визначенні основних шляхів їх вирішення, що викладено в дисертації.

Структурно-параметрична оптимізація систем життєвого циклу міського житлового фонду дозволяє одночасно проводити аналіз його сучасного (існуючого) стану і визначити шляхи його вдосконалення.

В дисертаційній роботі для розрахунків і аналізу прийняті найбільш суттєві параметри і показники діяльності крупних будівельних комбінатів і інших будівельних організацій, які були зайняті на будівництві Салтівського, Роганського, Олексіївського, Нових будинків та інших житлових масивів м.Харкова.

Встановлено, що найважливішими критеріями організаційного, технологічного і економічного механізмів управління процесом формування життєвого циклу по створенню якісної будівельної продукції для міського житлового фонду на основі прискорення інноваційної діяльності являється продуктивність праці і собівартість продукції, які дозволяють висвітлити найбільш повну оцінку найбільш важливих показників життєвого циклу міського житлового фонду: тривалості, вартості і працемісткості будівельної продукції по формуванню міського житлового фонду. Однак, враховуючи те, що ці критерії для різних підсистем життєвого циклу мають різну векторність, оптимальним критерієм, що відповідає різним складовим підсистемам, є надійність.

Багатофакторний аналіз виробничої діяльності проектних і будівельних організацій м.Харкова і Харківської області показав, що рівень надійності ефективного формування і функціонування життєвого циклу по створенню будівельної продукції для міського житлового фонду Y визначають такі фактори: - продуктивність праці; - рівень затрат на нову техніку, в % до річного обсягу будівельно-монтажних робіт по формуванню міського житлового фонду; - рівень концентрації виробництва, млн. грн.; - коефіцієнт використання машин і механізмів; - рівень механізації; - рівень повнозбірного будівництва, %; - рівень використання поточних методів виробництва, тис. грн.; - фондоозброєність працюючого, тис. грн.; - рівень спеціалізації, %.

Статистичні дані числових значень факторів, які розглядаються при будівництві житлових масивів м.Харкова ? Північна Салтівка, Олексіївна, Нові будинки, Рогань наведені в табл.2.

Із аналізу факторів, наведених в табл.2, витікає, що в найбільшому ступені міняються такі фактори, як рівень використання поточних методів виробництва (Vx7 = 116%), рівень витрат на нову техніку ( Vx2 = 74,5%), рівень спеціалізації (Vx6 = 60,19%).

Виконаний в дисертації економіко-математичний аналіз свідчить також про велику різницю в організації праці, технології, яка використовується, існуючих формах управління, витратах на впровадження нової техніки в будівельних організаціях, які використовуються при зведенні міського житлового фонду. Значно коливається і показник концентрації виробництва (Vx3 = 42,20%), коефіцієнт використання машин і механізмів (Vx4 = 42,16%) і фондоозброєння працюючих (Vx8 = 50,26%).

Досить тісний зв'язок між показниками, що вивчаються, і ефективністю життєвого циклу по створенню якісної будівельної продукції для міського житлового фонду підтверджують обчислені парні коефіцієнти кореляції r2 = 0,129; r3 = 0,514; r4 =0,379; r5 = 0,219; r6 = 0,414; r7 = 0,448; r9 = 0,283.

Таблиця 2 Статистичні дані чисельних значень факторів, які впливають на ефективність життєвого циклу міського житлового фонду

Фактори	Середнє значення
у1 х1 х2 х3 х4 х5 х6 х7 х8 х9	99,316 4,508 4,582 9,338 0,232 92,05 16,96 0,087 1,153 11,308	9,948 1,016 3,408 4,041 0,107 16,09 10,609 0,097 0,583 8,817	98,962 1,107 10,188 16,302 0,01 258,888 106,12 0,01 0,346 71,16	4,972 21,642 74,642 42,201 42,16 18,17 60,19 116,00 50,26 72,24

Для побудови моделі залежності ефективності протікання життєвого циклу створення потрібної продукції для формування якісного житлового фонду від вказаних факторів використано метод багатокрокового регресивного аналізу (багатофакторна прогнозована модель на основі регресії поміж рядами динаміки). На першому кроці із одержаного виразу виключають фактори х2, х4 і х5, які відносно слабо впливають на формування життєвого циклу міського життєвого фонду. Побудована модель має вигляд

...