Моделирование архитектурных систем

                                                                                                              УДК 725.2

 

Сазонова Оксана Юріївна, аспірантка кафедри дизайну архітектурного середовища та містобудування Полтавського національного технічного університету ім. Ю.Кондратюка

 

МОДЕЛЮВАННЯ АРХІТЕКТУРНИХ ОБ ЄКТІВ ЗАГАЛЬНОМІСЬКОЇ СИСТЕМИ ТОРГІВЕЛЬНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ.

_____________________________________________________________________________

 

Постановка проблеми у загальному вигляді.  В 90-х роках двадцятого століття відбувалися соціально-демократичні трансформації в суспільстві, різкі зміни в науці і техніці, які підняли на декілька щаблів динаміку соціально-технологічних процесів та принципово змінили усталене в архітектурі ставлення до взаємовідносин архітектора зі знаннями про моделювання та метод. Як показує досвід, найбільш доцільним для аналізу архітектурних об’єктів  системи торгівельного обслуговування є метод моделювання. У сучасних умовах будівництва традиційні, неавтоматизовані методи проектування є не раціональними, так як сьогодні можна стверджувати, що „ручні” методи варіантного проектування та оптимізації не дають гарантії отримання найбільш доцільних рішень. Єдиний шлях -  застосування функціональних та кількісних (математичних) моделей для дослідження та оптимізації проектних рішень з використанням ЕОМ. І тому на цьому шляху істотною перешкодою є дуже велика кількість невпорядкованих моделей архітектурних об’єктів системи торгівельного обслуговування.

Зв'язок роботи з науковими програмами та темами. Робота виконана в межах національних програм розвитку архітектури України, законів України «Про основи містобудування», «Про архітектурну діяльність» та наукових досліджень Полтавського національного технічного університету ім.Ю.Кондратюка кафедри дизайну архітектурного середовища і містобудування.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проблемами моделювання архітектурних об’єктів займалися такі вчені, як Г.І.Лаврик, І.А.Височин, А.А. Гайдученя, Н.М. Дьомін, В.І. Єжов, С.В. Єжов, М.А. Орлов , А.І. Урбах, В.А. Урєнєв, А.В. Челноков, І.А. Шевченко та інші.

Головною метою даного дослідження є визначення функціональних та математичних моделей архітектурних об’єктів загальноміської системи торгівельного обслуговування

Виклад основного матеріалу з обґрунтуванням отриманих наукових результатів.

Як вже було зазначено для найбільш точного аналізу архітектурних об’єктів  системи торгівельного обслуговування є метод моделювання. Для сучасної архітектури найбільш характерними є чотири різновиди моделі: геометричні, фізичні, функціональні та математичні.

Геометричні моделі представляють собою системи, що геометрично подібні до свого оригіналу. Цей вид моделювання особливо часто застосовується в архітектурному проектування для створення макетів. Геометричні моделі, як правило виконуються в матеріалі у зменшеному масштабі. Хоча вони є подібними до свого прототипу, але є засобом демонстрації загальної структурної побудови та композиційних особливостей.

 Фізичні моделі на відміну від геометричних є не тільки геометричною подобою свого прототипу, але і подобою процесів, що відбуваються.

 Функціональні моделі найбільш гнучкі та всеохоплюючі. Річ в тому що подібна модель не потребує повторення як фізичних характеристик оригіналу, так і процесів що в ньому відбуваються. Узагальнюючи наукові доробки можна визначити закономірності формування функціональної моделі:

-                     модель базується на структурних закономірностях, що відображають зв’язки між елементами системи торгівельного обслуговування, які можна поділити за морфологічними ознаками. Ці закономірності відображають найбільш загальні мотиви поведінки людини у суспільстві, дію множини різних організацій та професійних груп, вплив великої кількості різноманітних факторів;

-                     модель відображає лише універсальні, постійні зв’язки між елементами системи торгівельного обслуговування, що не залежать від специфіки їх конфігурації, об’ємно-просторового та архітектурного рішення, регіональних, демографічних та інших особливостей;

-                     кількісні показники що використовуються у моделі характеризують середньостатистичні умови формування системи торгівельного обслуговування;

-                     модель будується на основі структурних законів, що характеризується збалансованістю просторової та часової організації міста та всіх його систем;

 Математичні моделі є абстрактним описом системи за допомогою знаків. Вони представляють собою сукупність рівнянь, таблиць та інших засобів математичного опису тих чи інших систем. Інакше кажучи, мовою математики зображуються якості об’єкту, його функціонування та розвиток.

 Для рішення задач з оцінки якості рішень архітектурних об’єктів системи торгівельного обслуговування необхідно провадити порівняння двох видів моделей «імітаційнної» - модель, що будується шляхом налаштування її параметрів таким чином, щоб вона співпадала з реальністю; та «оптимізаційнної» - модель з заданими інтегральними властивостями під яку підбираються проектні параметри. [8] Розглянемо головні принципи побудови імітаційнної та оптимізаційнної моделей архітектурної  системи для оцінки її якості. Уявлення що склалися про оцінку якості архітектурних систем базуються на головних принципах, що використовуються в системному аналізі для об’єктів неживої природи та рефлексних об’єктів – принцип найменшої дії, принцип збереження гомеостаза, принцип мінімуму дисипації енергії, принцип сигнатур, принцип ієрархії, принцип інваріантності. Ці принципи, адаптовані до архітектурних систем, дослідженні в роботах .ГІ.Лаврика. [4]

Для створення «імітаційнних» моделей архітектурних об’єктів системи торгівельного обслуговування, згідно принципів системного аналізу, необхідно провести аналіз сучасного стану проектування, будівництва та експлуатації об’єктів торгівлі. Як видно з проведеного вище дослідження підприємства торгівлі поділяються на торгівельну, пішохідно-громадську, адміністративно-побутову, складську та технічну зони кожна з яких має певний набір приміщень. В залежності від рівня ієрархії ( для об’єктів ІІ та ІV рівнів ієрархії) може змінюватися якісні та кількісні показники приміщень кожної зони, а також наявність певної зони. Адекватність «імітаційної» моделі проектним та експериментальним даним визначається якістю функцій приналежності, за допомогою яких лінгвістичні оцінки перетворюються кількісну форму. [8] Виходячи з вище зазначеного для проведення подальшого дослідження можна побудувати функціональні та математичні моделі для об’єктів кожного з рівнів ієрархії починаючи з найнижчого. 

 Архітектурні об’єкти  четвертого рівня ієрархії мають найменший набір функціональних зон та їх наповнення. Як видно з мал.1.  такі елементи системи торгівельного обслуговування як кіоски та ятки мають три зони: торгівельну, побутову та складську, що розташовується в одній планувально-просторовій  структурі.         

Для архітектурних об’єктів третього рівня ієрархії характерним є більш повний набір функціональних зон з великим набором приміщень. Хоча за своїми типологічними та класифікаційними характеристиками (розмір, форма обслуговування, розміщення в структурі міста, тощо) підприємства торгівлі є досить різними, для всіх є певні структурні закономірності що дають змогу створити функціональну модель яка буде відображати головні, універсальні для всіх набір функціональних зон та зв’язків між ними. Всі підприємства торгівлі мають торгівельну, адміністративно-побутову, складську та технічну зони і вже в залежності від типу ці зони відрізняються складом приміщень. Для побудови функціональних моделей з урахуванням головних критеріїв умовно підприємства торгівлі можна поділити на два типи: крамниця (мал.2.) та супермаркет (мал.3).

Супермаркет, на відміну від крамниці має більш розширений склад приміщень, що обумовлено більшим функціональним навантаженням та такою формою торгівлі як самообслуговування, що вимагає зміни функціонально-просторового наповнення об’єкту.

Торгівельний комплекс – об’єкт другого рівня ієрархії, є більш складною моделлю. Головною відмінністю цієї моделі є об’єднання у своїй структурі моделей що розглядались вище (мал.4). Компонентами торгівельного комплексу можуть бути практично всі об’єкти громадського обслуговування, окрім декількох закладів з обособленим режимом експлуатації або такі щ займають велику територію (школи, лікарні, тощо). Головну об’єднуючу роль несе пішохідно-громадська функціональна зона, що є відмінною складовою для об’єктів другого рівні ієрархії. Пішохідно-громадський простір є композиційним та функціональним центром торгівельного комплексу, завдяки якому є можливість організувати безперервність планувальних взаємозв’язків елементів на основі єдиного простору. Мінімальний ступінь взаємозв’язку елементів досягається територіальним зближенням об’єктів на основі планувальної структури, що об’єднує різні компоненти у комплекс.

Відомо, що всім принципам, які лежать в основі системного аналізу та моделювання можна надати оптимізаційне формулювання.

При цьому головні принципи, що використовуються для отримання адекватної моделі можуть бути записані у вигляді:

Є1 (Х) ? min,  Є2 (Х) ? min, Є3 (Х) ? min, …

де Х – властивості  системи, Є1 – функціонал, мінімалізація якого забезпечує виконання законів збереження, Є2 – функціонал, мінімалізація якого забезпечує мінімум дисипації енергії (економію необратимого розсіювання енергії), Є3 – функціонал, що забезпечує вибір найбільш інформативних властивостей, без яких модель не може бути адекватною.

При побудові оптимізаційної моделі також необхідним є виявлення взаємодії між головними системообразуючими поняттями, що використовуються в моделюванні. Торгівельне обслуговування як системний об’єкт може бути розчленований на компоненти (взаємо незамінні частини системи) за двома ознаками: функціональна та просторова.[71] Елементи архітектурного об’єкту повинні відображати необхідні, з функціональної точки зору, види діяльності, що характеризують його як цілісну систему. Так як система торгівельне обслуговування є просторово та функціонально локалізованим об’єктом, то всі види діяльності, що відбуваються в цій системі, можна поділити на три групи -  виробничі, побутові та комунікаційні. До виробничих та побутових процесів відносяться процеи, що відображають призначення торгівлі. Комунікаційні виконують функції передачі енергії та інформації між складовими першої групи.

Модель об’єкту торгівельного обслуговування як системи може бути зображена кінцево мірним вектором Х1, компоненти якого відображають системообразуючі ознаки цієї системи, та керують впливом Zі = {Zу}, j=1P, які є параметрами торгівельного обслуговування. При цьому існує модель яка пов’язує параметри  Zі з системообразуючими ознаками Z, а також вектор критеріїв К який характеризує альтернативи якості системи що розглядається. При побудові оптимізаційної моделі вихідною інформацією є інтегральні властивості, які необхідно отримати шляхом вибору {Z, Х, Мод, К}, де Z – множина альтернативних проектних рішень, Х – множина якостей підприємства торгівлі (системообразуючих якостей), за якими оцінюється відповідність альтернативи поставленій меті; Мод: Z– модель, що пов’язує проектні параметри з властивостями, К – вирішуючи правило, що відображає мету створення системи (інтегральна властивість). При цьму необхідно встановити ті значення елементів множини Z , які формують властивості Х за допомогою моделі Z, що забезпечує виконання інтегрального критерію К.

Висновки з даного дослідження та перспективи подальших досліджень у даному напрямку. На основі проведеного дослідження побудовано структурно-функціональні та математичні моделі архітектурних об’єктів загальноміської системи торгівельного обслуговування, що дає можливість для є подальшого дослідження та визначення методики кореляції функції та архітектурного формування об’єктів сучасної загальноміської системи торгівельного обслуговування на стадії концептуального рішення та ескізного проектування.

__________________________________________________________________________________

 

Література:

1.Височин І.А. Моделювання як провідний засіб пізнання архітектури на прикладах підземно-просторового середовища. – монографія – С.: університетська книга, 2001.

2.      Гайдучення А.А., Абизов В.А. Проектирование торговых предприятий. Формирование сети и типов торговых предприятий. – К.: 1986.

3.      Демин Н.М.   Управление   развитием   градостроительных   систем.        К.:Будівельник, 1991.- 184с

4.      Лаврик Г.І. Основи системного аналізу в архітектурних дослідженнях і проектуванні: Підруч. - К.: КНУБА, Українська академія архітектури, 2002. - 138с.

5.      Мироненко В.П. Методологические основы оптимизации архитектурной среды: Дис... д-ра архитектуры: 18.00.01 / Харьковский гос. технический ун-т строительства и архитектуры. - Х., 1999.

6.      Рекомендации по проектированию комплексов общественного обслуживания ЦИИЭП им.Б.С.Мезенцева Госкомархитектуры – М.: стройиздат, 1989

7.       Руководство по проектированию внутренней среды предприятий торгово-бытового обслуживания. Москва, стройиздат, 1981

8.      Челноков А.В., Шевченко І.А.  Принципы формирования моделей при оценке качества архитектурных систем // Сучасні проблеми архітектури та містобудування: Науково-технічний збірник.- Вип.28.- К.: КНУБА, 2007. – С.143-150