Введение к работе
Актуальность исследований. Отрасли точного машиностроения и приборостроения занимают обширную область производства и научной деятельности и являются теми направлениями промышленности, без изделий которых не может обходиться на современном этапе ни одна другая отрасль и от совершенствования производства которых зависит не только экономическое положение государства, но и его безопасность.
Отрасли точного машиностроения и приборостроения включают целый ряд наукоемких машиностроительных отраслей (радиопромышленность, промышленность средств связи, электронную промышленность, приборостроение и др.), а также приборостроительные направления авиационной, космической, судостроительной, оборонной и других отраслей.
Без развития этих отраслей проблематично дальнейшее совершенствование средств вычислительной техники, оргтехники, теле-, радио-, видеоаппаратуры, медицинской аппаратуры, бытовой техники, изделий микро и функциональной электроники.
Без развития этих отраслей невозможно дальнейшее развитие научно-технических исследований во всех отраслях промышленности: развитие систем информации и управления, систем автоматизации анализа, контроля и измерений, совершенствование робототехники, космических систем, оборонного производства, а также исследований в области молекулярной биологии, генетики, геофизической разведки, экологии, высоких технологий производства. Другими словами, невозможен научно-технический прогресс.
К началу девяностых годов развитие отраслей точного машиностроения и приборостроения характеризовалось большими темпами роста и совершенствования, активными изменениями технологий производства. Потребность народного хозяйства в изделиях отраслей выросла за восьмидесятые годы в 2,25 раза и к 2000 году намечалось увеличение объема их производства еще более, чем в 3,5 раза. Рост объемов производства сопровождался расширением номенклатуры продукции.
Очевидно, что в настоящее время для ускорения положительной динамики роста всего промышленного производства, необходимо дальнейшее развитие производства наукоемких отраслей точного машиностроения и приборостроения путем внедрения высоких технологий. В тоже время отсутствуют научно-обоснованные принципы архитектурного формирования предприятий отраслей
точного машиностроения и приборостроения в условиях внедрения и развития перспективных производственных систем с высокими технологиями.
Для выяснения необходимости проведения исследований автором анализировались результаты выполненных научно-исследовательских работ в области совершенствования архитектуры предприятий рассматриваемых отраслей, а также изучалось наследие ученых нашей страны, давших начало развитию промышленного зодчества и успешно решавших в свое время отдельные его проблемы. Так анализировались задачи, поставленные советскими конструктивистами А. Весниным, В. Весниным и М. Гинзбургом по выявлению эстетических возможностей внедряемых в архитектуру «научно-технических достижений и необходимости бороться за индустриализацию строительства, типизацию, заводское изготовление элементов и превращение строительства в монтаж строительных деталей...». Изучались концепция и практика проектирования основателя крупнопанельного заводского домостроения А.К. Бурова, выступавшего за строительную индустрию «как основу архитектуры, произведения которой должны отвечать не только материальным, но и духовным потребностям народа». Рассматривался опыт народного архитектора СССР, проф. Г. Орлова, заслуженного архитектора РСФСР проф. А.Фисенко и проф. В. Гофмана, уделявших особое внимание в своих работах комплексному решению архитектуры заводских зданий, решению технологических, конструктивных, транспортных, инженерно-технических и эстетических проблем. Отдавалось должное ряду важнейших исследований в области унификации и типизации промышленных зданий, проведенных заслуженным архитектором РСФСР, проф., д.а. Н. Кимом, заслуженным деятелем науки и техники проф. К. Карташевым, крупнейшим архитектором в области промышленного строительства проф. В. Мыс-линым, заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, проф. И. Николаевым.
Учитывалось наследие зарубежных классиков: теоретические концепции Луиса Сулливана, Франка Ллойда Райта, Ле Корбюзье, Вальтера Гроппиуса; гуманистические идеи Алвара Аалто и Оскара Нимейера. Обращалось внимание на стиль Людвига Миес Ван дер Роэ с элементами конструкций массового изготовления или на ритм повторяемых сборных элементов в постройках Вильо Ревелла и т.д.
Принимался во внимание значительный вклад в развитие отечественной промышленной архитектуры, который внесли такие видные исследователи как
проф. Г. Агранович, проф., д.а. Г. Бархин, проф. Г. Борис, проф., д.т.н. В. Бург-ман, проф., д.а. Н. Гераскин, проф., д.т.н. Н. Гусев, проф. С. Демидов, проф., д.а. Б. Истомин, проф., д.а. Е. Матвеев, проф. д.а. В. Мовчан, к.а. И. Магидин, проф. д.а. В. Новиков, «.т.н. М. Островский.
В целом накоплен большой опыт проектирования, строительства и эксплуатации промышленных предприятий. Однако научно-исследовательских работ в области архитектуры предприятий точного машиностроения и приборостроения выполнено сравнительно мало.
К таким работам, посвященным решению отдельных задач совершенствования архитектуры предприятий рассматриваемых отраслей относятся исследования: арх. Б. Артюшина, к.а. С. Блинкова, арх. Н Буровой, к.а. Р. Волкова, к.т.н. А. Глуховского, к.а. И. Гохаря-Ханмандаряна, инж. Г. Драбкина, арх. Б. Ключевича, к.а. В. Козихина, к.а. Н. Леоновой, к.а. В. Леонтьева, к.т.н. А. Манькина, к.а. Г. Михайлова, к.а. Ю. Никифорова, арх. Л. Петрова, арх. Н. Харченко, арх. Ф. Чепеля, к.а. Э. Элгуджана.
К научным исследованиям, в области совершенствования объемно-планировочных решений предприятий точного машиностроения и приборостроения, следует отнести работы, выполненные в ЦНИИПромзданий совместно с отраслевыми проектными институтами ЛГПИ, МГСПИ, МГПИ, Гипроприбор в 1960-1969 г.г. под руководством к.т.н. А. Глуховского. В результате этих исследований появился новый тип здания с техническими этажами в межферменном пространстве, который нашел применение в электронной промышленности
Большое значение в совершенствовании промышленной архитектуры имеет диссертационная работа проф., д.т.н. В. Гранева «Унификация и типизация конструктивных решений производственных зданий и сооружений в современных экономических условиях».
В 60-70 годы был выполнен также ряд научно-исследовательских и проект-но-экспериментальных работ, по совершенствованию архитектуры предприятий точного машиностроения и приборостроения. К наиболее значимым из них следует отнести: работу, выполненную в МГСПИ под руководством к.а. И. Гохаря-Хармандаряна по модульному принципу формирования структуры предприятий радиоэлектронной промьішленности, разработку МГСПИ одноэтажных модулей из легких металлических конструкций, а также исследования по архитектуре за-
водов прецизионного станкостроения проф. Д. Аграновича и работы к.а. Г. Михайлова по широким зданиям в приборостроении.
Среди значительных отраслевых исследований следует отметить работы к.а. Ю. Никифорова и к.а. Р. Волкова по архитектуре предприятий электронной промышленности.
Как видно из перечисленных работ, исследования касались решения отдельных задач совершенствования архитектуры предприятий, имели четкую отраслевую направленность и проводились на базе технологий своего отрезка времени.
В тоже время автор не нашел среди результатов проведенных научных исследований ответа на целый ряд вопросов, которые на современном этапе могли помочь выявить закономерности формирования современной архитектуры предприятий отраслей точного машиностроения и приборостроения.
-
Соответствуют ли типологические характеристики традиционных зданий действующих предприятий точного машиностроения и приборостроения требованиям функционирования и развития перспективных производственных систем?
-
Достаточно ли энергоэкономичны традиционные типы зданий?
-
Как обеспечить эффективность реконструкций при внедрении и развитии перспективных производственных систем?
-
Как уменьшить площадь отчуждаемой земли при строительстве и последующем развитии предприятий отраслей?
-
Нужна ли унификация и типизация предприятий точного машиностроения и приборостроения и можно ли сохранить и усилить эмоциональную выразительность их архитектуры в условиях унификации?
Ответить на эти вопросы можно было только, проведя комплекс исследований. Таким образом, актуальность проведения исследований была продиктована необходимостью получения ответов на поставленные автором вопросы, с целью выявления закономерностей и разработки научных основ формирования архитектуры предприятий отраслей точного машиностроения и приборостроения в условиях внедрения перспективных производственных систем.
Теоретическое обобщение комплексных научных исследований и проектно-зкспериментальных разработок было проведено автором на основе совместных работ с отраслевыми институтами Минпромсвязи, Минэлектропрома, Мин-
прибора, Минобщемаша, Минавиапрома под руководством автора на протяжении двадцати лет.
Тема диссертации полностью соответствует основным направлениям научно-исследовательских работ Госстроя СССР и ГКНТ по научно-целевой программе 0.55.01 и планам НИР ЦНИИПромзданий, в том числе Государственной научно-технической программе «Стройпрогресс-2000».
Объектом исследований являются предприятия и здания точного машиностроения и приборостроения.
Предметом исследования является выявление закономерностей формирования современной архитектуры предприятий с перспективными производственными системами.
Целью исследований является разработка научных основ формирования архитектуры предприятий и зданий с перспективными производственными системами.
Основные задачи исследования включают:
выявление тенденций развития отраслевых технологий и их влияния на архитектуру предприятий точного машиностроения и приборостроения;
определение степени соответствия объемно-планировочных, конструктивных, инженерно-технических решений зданий действующих предприятий рассматриваемых отраслей требованиям перспективных производственных систем;
выявление целесообразности унификации объектов предприятий рассматриваемых отраслей;
поиск приемов эмоциональной выразительности в архитектуре предприятий при их унификации;
разработку концептуальных принципов формирования объемно-планировочных, конструктивных, инженерно-технических решений зданий и предприятий с перспективными производственными системами в рассматриваемых отраслях;
создание на базе этих принципов новых типов зданий для размещения, функционирования и развития перспективных производственных систем;
решение социальных проблем архитектуры при внедрении перспективных технологий;
- экономическое обоснование сокращения сроков проектирования и строи
тельства (реконструкции) объектов и стоимости последующих реконструкций.
Метод работы основывается на комплексности исследований, проводимых с исполнителями смежных специальностей: технологами, инженерами-конструкторами, специалистами инженерного обеспечения, экономистами и др. специалистами.
В соответствии с целью и задачами работы, методика исследования предусматривает:
анализ и обобщение опыта проектирования, строительства и эксплуатации предприятий точного машиностроения и приборостроения;
натурное обследование действующих предприятий совместно со специалистами лабораторий натурных исследований ЦНИИПромзданий и заводских лабораторий для выяснения состояния строительных конструкций, условий эксплуатации объектов, а также замеров искусственного и естественного освещения, уровня шумов и пр. с целью изучения условий труда;
изучение по отечественным и зарубежным литературным источникам тенденций в развитии технологий основных производств рассматриваемых отраслей и сопоставительный анализ технологических концепций и архитектурных проблем;
исследование преимуществ унификации архитектурно-строительных и инженерно-технических решений предприятий и зданий;
объемное моделирование вариантов объемно-планировочных решений зданий и их комплексов (предприятий) с перспективными технологиями для апробации результатов исследований;
экспериментальное проектирование реальных объектов.
Научная новизна заключается в создании основопологающих принципов решения основных проблем архитектуры предприятий с часто изменяемыми, непрерывными, энергоемкими производствами (на примере отраслей точного машиностроения и приборостроения), что адекватно обоснованию нового направления в архитектурной науке, которое можно сформулировать как «Формирование архитектуры предприятий с перспективными производственными системами».
Среди новых результатов и положений диссертации, можно отметить следующие:
Предложена концепция формирования современной архитектуры предприятий точного машиностроения и приборостроения как сие-
темы зданий нового поколения с нетрадиционными объемно-планировочными, конструктивными схемами и унифицированными архитектурно-строительными и инженерно-техническими решениями, которые обеспечивают размещение, функционирование, развитие перспективных производственных систем и обладают большим архитектурно-художественным потенциалом.
Выявлены концептуальные принципы формирования архитектуры
предприятий с часто изменяемыми, высокоавтоматизированными с
непрерывным поточным циклом, энергоемкими производствами.
-
Разнообразие центрических композиций зданий блок-секционного принципа построения из функциональных блоков с унифицированными архитектурно-строительными и инженерно-техническими решениями.
-
Компактность объемов с минимальной площадью застройки и последующим развитием по вертикали, за счет предложенных автором нетрадиционных конструктивных схем с ядрами жесткости многофункционального назначения.
-
Универсальность и функциональность предложенных автором объемно-планировочных решений с перераспределяемой площадью этажей, имеющих непрерывное перекрытие по спирали.
-
Гибкость архитектурно-строительных и инженерно-технических решений, юэ-торая обеспечивается их взаимозаменяемостью, за счет комплексной унификации.
-
Энергоэкономичность разработанных автором зданий нового типа, за счет их компактности, центрального размещения инженерных служб, дифференцированного расположения кондиционируемых помещений, создания планировочных условий для перераспределения энергоносителей по производственной площади.
Разработан типологический ряд зданий нового поколения для производств с часто изменяемыми технологиями, для энергоемких высокоавтоматизированных производств с непрерывным лоточным циклом, для энергоемких приборных производств с электронной гигиеной (ЭГ).
Дано научное обоснование новых типов предлагаемых автором зданий.
Сделана попытка раскрыть художественный образ производственного здания нового поколения, трансформируемого в завод-автомат, за счет отражения его функциональной сущности постепенного перехода на безлюдные технологии. Это достигается динамикой надстраиваемых
функциональных блоков зданий, трансформацией архитектурных деталей фасадов и элементов интерьера, взаимозаменяемостью унифицированных архитектурно-строительных и инженерно-технических решений. Личный вклад автора в исследуемую проблему.
Автором проведены анализ и научное обобщение практики проектирования, строительства и эксплуатации предприятий точного машиностроения и приборостроения (более 100 объектов).
Предложена архитектурная концепция формирования предприятий с перспективными производственными системами и разработаны рекомендации по проектированию. Разработан типологический ряд зданий нового поколения из функциональных блоков с унифицированными архитектурно-строительными и инженерно-техническими решениями для перспективных технологий точного машиностроения и приборостроения. Дано научное обоснование новых типов предлагаемых автором зданий.
Автор является руководителем разработки и держателем патентов двух многоэтажных зданий нового типа.
Наряду с исследованиями, выполненными лично автором диссертация содержит результаты научных и проектно-экспериментальных разработок, проводимых совместно с архитекторами Н. Артюшиным, С. Астаховым, А. Бурмист-ровой, В. Дикиным, А. Кистеневым, В. Козихиным, Э. Элгуджаном при научном руководстве и непосредственом участии автора, а также совместно с к.т.н. А. Богопольским, кт.н. Г. Выжигиным, кэ.н. Л. Гольденгершем, к.э.н. М. Гольдиным, инж. Р. Колодиной, инж. В. Канунниковым, к.т.н. В. Курниковым, к.т.н. А. Мань-киным, к.т.н. М. Пончеком, к.т.н. А. Стронгиным, к.т.н. Ф. Шехтером, к.т.н. Е. Шилькротом, к.т.н. Г. Эстриным, к.т.н. В. Ягодкиным.
Исследования автора базируются на результатах двадцати научно-исследовательских и проектно-экспериментальных работ, выполненных автором в течении двадцати четырех лет с 1974 по 1997 г.г. в отделе архитектуры предприятий машиностроения ЦНИИПромзданий, а также на 8-летней практике проектирования объектов точного станкостроения в институте Гипростанок с 1966 по 1974 г.г. и на 8-летней практике проектирования объектов атомной энергетики в институте Теплоэлектропроект с 1958 по 1966 г.г.
П род мет защиты:
архитектурная концепция формирования предприятий точного машиностроения и приборостроения с перспективными производственными системами;
типологический ряд зданий нового поколения;
научное обоснование новых типов зданий для часто изменяемых, непрерывных, энергоемких производств.
Значение полученных результатов работы для развития теории архитектуры заключается в том, что выдвинута концепция и созданы типологические основы архитектурного формирования предприятий с перспективными производственными системами, обладающие большим архитектурно-художественным и градостроительным потенциалом, что можно считать новым научным направлением в промышленной архитектуре.
Выявлены концептуальные принципы формирования современной архитектуры предприятий точного машиностроения и приборостроения с перспективными производственными системами.
Дано научное обоснование предложенных новых типов зданий.
Практическая значимость работы заключается в создании новых типов зданий для многократно изменяющихся, высокоавтоматизированных с непрерывным поточным циклом, энергоемких производств. Разработанные рекомендации по проектированию зданий из функциональных блоков с унифицированными решениями могут быть использованы как для новых предприятий с перспективными производственными системами, так и при реконструкции действующих.
Практическая значимость работы заключается также в системном подходе к унификации архитектурно-строительных и инженерно-технических решений зданий, взаимозаменяемость которых при проектировании, строительстве или реконструкции не только обеспечивает их гибкость, сокращает сроки и упрощает автоматизацию проектирования, но и предоставляет свободу выбора решений проектировщику.
Решение проблемы размещения и функционирования многократно изменяющихся, высокоавтоматизированных с непрерывным поточным циклом, энергоемких производств наукоемких отраслей, за счет разработки новых типов зданий; или реконструкции действующих с применением унифицированных решений; вместе с выявленной возможностью сокращения сроков проектирова-
ИО-
ния, строительства и освоения мощностей, за счет использования унифицированных решений, позволяют говорить о решении проблемы машиностроительного сектора экономики. Это подтверждается значительным экономическим эффектом от внедрения разработок.
Апробация и реализация результатов работы.
На основании результатов диссертационных исследований по формированию архитектуры предприятий (комплексов) и зданий с гибкими архитектурно-строительными и инженерно-техническими решениями, в том числе и зданий нового поколения автором разработаны: «Основные направления по строительному проектированию предприятий машиностроения на XII пятилетку и до 2000 года», тема № 585-2-6.86 г., «Справочно-методическое пособие по строительному проектированию многоэтажных зданий для гибких производственных систем с учетом использования в САПР», тема № 66-2-7Д. 87 г., «Пособие по выбору архитектурно-строительных и инженерно-технических решений для производств с гибкой технологией с учетом внедрения элементов ГАП», тема № 368-2-4Д. 84 г., «Основные направления, (анализ состояния и тенденции развития технологий отраслей точного машиностроения и приборостроения, тенденции развития отраслевого строительства)» тема №Т.12.11/1. 89 г. и др. методические документы, утвержденные и одобренные Госстроем СССР или отраслевыми министерствами.
Результаты работы легли в основу около двадцати комплексных научно-исследовательских и проектно-экспериментальных работ, выполненных совместно с ведущими отраслевыми институтами Минпромсвязи, Минэлек-тропрома, Минлрибора, Минобщемаша, Минавиапрома и др. под руководством автора с 1977 по 1997 гг.
Результаты диссертационных исследований были внедрены в экспериментальные проекты, выполненные под руководством и непосредственном участии автора.
Объекты, внедренные в строительство:
здание традиционного типа с гибкими архитектурно-строительными решениями в цехе прецизионного производства на заводе «Спецстанок» в г. Москва;
здание нового типа сборочного производства телевизоров на заводе «Рекорд» в г. Александров;
- здание нового типа для электромашинного производства на реконструи
руемой территории Московского электромеханического ремонтного завода
(МЭМРЗ).
Объекты, внедренные в экспериментальные проекты:
малое предприятие по производству приборов экологического диагностирования;
малое предприятие по производству сложной медицинской аппаратуры;
здание нового типа с гибкими решениями для размещения производства бытовой техники;
здание нового типа с гибкими решениями для размещения производства широкого класса изделий радиоэлектронного приборостроения;
Результаты научных исследований также были внедрены в проекты сорока пяти корпусов традиционного типа для гальванического, механосборочного и микросборочного производств на объектах, разработанных отраслевыми институтами. Большая часть этих объектов построена.
Результаты исследований были доложены на Всесоюзных и отраслевых совещаниях и семинарах: в Москве — 1981,1989 гг., Днепропетровске — 1986 г., Минске — 1987 г., опубликованы в Стокгольме на IX международном симпозиуме «Все для человека» —1988 г.
За представленные на ВДНХ СССР работы по зданиям нового поколения автор награжден двумя серебряными в 1983,1987 г.г. и одной золотой медалью в 1991 г.
По зданиям нового типа автором (руководитель работы) в составе творческого коллектива получены два патента на изобретение (№ 1728448 и № 2045640).
На 1999 г. по теме диссертации опубликована 41 работа.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии, списков научных трудов и публикаций, а также приложений.