Моделирование процесса и объекта проектирования

Под автоматизацией архитектурно-строительного проектирования понимается процесс применения вычисли­тельной техники для выполнения проектных процедур и операций, основанный на использовании совокупности теоретических способов и практических приемов по мо­делированию объекта и процесса проектирования, а также технологии разработки проектных решений при взаимодействии человека и вычислительной машины.

Моделирование процесса и объекта — одна из основ­ных проблем автоматизации проектирования. Суть этой проблемы заключается в том, что человек, используя ЭВМ для хранения и переработки информации, должен описать проектную задачу и процесс ее решения таким образом, чтобы они были «понятны» машине. Иными словами, он должен представить некоторую математиче­скую модель своей деятельности, которая станет основой для составления программы для ЭВМ. Разработка про­граммы возможна только тогда, когда процесс решения рассматриваемой задачи описан в мельчайших подробностях, как по содержанию, так и в последовательности действий.

В архитектурно-строительном проектировании один из наиболее логически четких этапов, которые произво­дятся в определенной последовательности расчетных операций, — проектирование конструкций. Не случайно, поэтому внедрение ЭВМ началось с автоматизации ин­женерных расчетов. Возможность и целесообразность автоматизации подобных задач была очевидной, хотя трудности, связанные со спецификой проектной деятельности, существовали и здесь.

При автоматизации методов расчета конструкций часто встречались этапы, которые при их ручном выпол­нении не вызывали каких-либо затруднений. Однако ма­шинная их реализация долгое время не удавалась. Так, формирование основной системы стержневой конструк­ции при расчете ее каким-либо классическим методом строительной механики (метод сил, метод перемещений, смешанный метод) долго не поддавалось алгоритмиза­ции и этот этап приходилось выполнять вручную.

Еще большие теоретические трудности встали перед исследователями при попытках автоматизировать про­цесс проектирования на начальной стадии. Основной проблемой стало отсутствие строго разработанной тео­рии как для проектирования вообще, так и для архитек­турно-строительного проектирования, в частности. Ис­следователи, занимающиеся автоматизацией проектиро­вания на начальной стадии, не располагают данными о том, каким образом происходит процесс принятия ре­шений, каковы его закономерности, т. е. каковы, в ко­нечном счете, содержание и последовательность отдель­ных этапов проектного процесса.

Значительную трудность для автоматизации пред­ставляет и то обстоятельство, что при проектировании традиционными методами поиск и принятие того или иного варианта во многом зависят от личного опыта проектировщика или коллектива проектировщиков, их субъективных суждений, согласованности мнений, тради­ций и т. п. Поэтому задачи, решаемые на начальной ста­дии проектирования, принято считать творческими. Они характеризуются тем, что результаты их решения можно предсказать только, с некоторой вероятностью, посколь­ку они представляют собой нечто новое (объективно или субъективно). Алгоритм решения этих задач невоз­можно описать вполне определенно и, следовательно, нельзя повторить процесс движения от исходных данных до результата с получением идентичного решения.

Представление о начальной стадии проектирования, как о процессе сугубо творческом, стало обоснованием мнения, сложившегося на первом этапе внедрения ЭВМ в проектирование, о принципиальной невозможности формального описания этого процесса и его автоматиза­ции. Существовала и другая, противоположная точка зрения, сторонники которой были убеждены в возмож­ности логически описать весь процесс проектирования и выполнить его с помощью вычислительной машины. Участие человека в процессе проектирования предпола­галось при этом только на этапах анализа и подготовки исходной информации и окончательного выбора вариан­та проектного решения.

В итоге более чем двадцатилетних исследований по данной проблеме, сопутствующих им дискуссий и на­копления практического опыта была выработана пози­ция, разумно сочетающая эти оба подхода.

Очевидно, что при решении архитектурно-строитель­ных задач, разрабатываемых на начальной стадии проектирования, необходимо определенное сочетание ло­гики и интуиции. Далеко не все идеи, понятия и свой­ства, которые должны быть воплощены в объекте, удает­ся четко сформулировать и математически описать, а не­редко именно они оказывают определяющее влияние на принятие проектных решений. Кроме того, следует при­нимать во внимание, что на начальной стадии разра­ботки проекта специалисты не всегда располагают необ­ходимым количеством объективной информации и поль­зуются своим опытом и интуицией как возможностью преодолеть отсутствие этой информации, перескочить через информационный барьер. Это означает, что нель­зя предоставлять человеку в процессе проектирования роль пассивного участника. Он всегда — носитель социальных, экономических и технических идей, а вопло­щение этих идей в формирование искусственной среды для жизнедеятельности людей происходит в процессе архитектурно-строительного проектирования.

В то же время, очевидно, что начальная стадия проек­тирования включает в себя определенное число опера­ций, которые могут быть эффективнее решены с по­мощью точных расчетов.

Рассматривая с этих позиций процесс проектирова­ния промышленных зданий на начальной стадии разра­ботки проекта, в качестве примера не формализуемых свойств, оказывающих влияние на формирование реше­ния, можно назвать такие характеристики архитектурно-художественного облика здания, как соответствие соврёменным представлениям о значимости труда в нашем обществе, соответствие стилю существующей городской застройки или природному окружению. Примерами опе­раций, которые могут быть выполнены на основе точных расчетов с целью предоставления специалистам объективной информации, способствующей принятию решений, служит определение стоимости здания в зависимости от изменения его параметров и длины транспортных и ин­женерных коммуникаций в зависимости от расположе­ния производственных цехов и помещений.

Большинство современных систем и методик автома­тизированного проектирования построены на основе сов­мещения формальных и неформальных операций в про­цессе поиска решения.