Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ сложившейся практики реконструкции строений 11
1.1. Анализ сложившейся отечественной практики реконструкции современных строений 11
1.2. Анализ зарубежного опыта реконструкции объектов при переустройстве городских территорий 16
1.3. Анализ развития методов повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений как систем ЧТС 20
1.4. Выводы по главе 1 32
Глава 2. Интеллектуализация как важное направление реконструкции строений 33
2.1. Прогнозирование процессов и результатов реконструкции строений с целью их интеллектуализации 33
2.2. Блокирование и зонирование реконструируемых многофункциональных строений с целью их интеллектуализации 39
2.3. Используемые средства интеллектуализации строений при их реконструкции 48
2.4. Выводы по главе 2 54
Глава 3. Исследование зависимости воздействия техногенных факторов и изменения функционирования человека в системе ЧТС при субъект- объектном подходе 56
3.1. Анализ режимов трудовой деятельности при техногенном воздействии на организацию строительного переустройства объектов 56
3.2. Принцип приемлемого риска при выявлении количественных и качественных признаков сферы безопасного функционирования человека в системе ЧТС .' 59
3.3. Математическое моделирование ресурса элемента трудовой деятельности 63
3.4. Критерии безопасности элемента трудовой деятельности . 68
3.5. Моделирование воздействия среды на элемент трудовой
деятельности 70
3.6. Выводы по главе 3 82
Глава 4. Применение результатов диссертационного исследования в практике формирования конкурентоспособных организационно- технологических решений строительного переустройства объектов . 84
4.1. Алгоритм расчета организационно-технологического режима элемента трудовой деятельности 84
4.2. Математическое моделирование неравномерного техногенного воздействия окружающей среды на показатели здоровья элемента трудовой деятельности 99
4.3. Методика получения параметров распределения вероятностей ресурса элементов трудовой деятельности как представителей статистического ансамбля 106
4.4. Диагностика стационарной среды обитания реконструируемых строительных объектов в процессе определения организационно-технологической надежности системы ЧТС 116
4.5. Исследование свойств вторичных строительных материалов при реконструкции строительных объектов в системе ЧТС 124
4.6. Выводы по главе 4 133
Общие выводы 136
Литература
- Анализ развития методов повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений как систем ЧТС
- Блокирование и зонирование реконструируемых многофункциональных строений с целью их интеллектуализации
- Принцип приемлемого риска при выявлении количественных и качественных признаков сферы безопасного функционирования человека в системе ЧТС
- Математическое моделирование неравномерного техногенного воздействия окружающей среды на показатели здоровья элемента трудовой деятельности
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В современных условиях хозяйствования в России реконструкция строений занимает до 60% общего объема строительных работ (а в ряде регионов - до 75%.) и включает в себя процессы: ремонта, реставрации, восстановления, реабилитации, модернизации, сноса, ликвидации, разборки и утилизации морально и физически изношенных зданий; достройки, надстройки, передвижки незавершенных или ранее законсервированных объектов; повышения комфортности обитания и плотности населения на реконструируемой территории и в реконструируемых строениях; изменения их целевого назначения и форм собственности; блокирования и зонирования локальных объемов внутренней среды обитания зданий и сооружений; формирования автоматизированных систем объективного учета и регулирования расходуемых ресурсов строений в процессе их "интеллектуализации" и т.д.
В условиях рыночной конкуренции важными критериями выбора варианта организационно-технологического решения реконструкции строения (ОТР PC) и выбора организации, реализующей этот вариант ОТР PC, являются конкурентоспособность ОТР PC и эксплуатационная надежность реконструированного сооружения или здания. Средством достижения необходимого уровня конкурентоспособности и эксплуатационной надежности является широко известный аппарат формирования организационно-технологической надежности (ОТН по Гусакову А.А.) строительного производства при реконструкции строений и его компоненты: организационно-правовая надежность (ОПН по Мелиховой О.Ф.), организационно-экономическая надежность (ОЭН по Ильиной О.Н. и Сардаряну Т.Г.), организационно-антропотехническая надежность (ОАН по Чулкову В.О.) и др.
Проблема реконструкции строений исследована в трудах многочисленных зарубежных (Barreneche R., Costantino М., Hopkins М., Galatowitsch S., Luch P., Meier P., Motssoni-Kresli D.M., Pellecuer C, Wilson A., Wenstminster L. и др.) и отечественных (Большаков В.А., Васьков СМ., Ганиев К.Б., Гельцер Ю.Г., Гинзбург А.В., Гусаков А.А., Денисов Г.А., Киевский Л.В., Лапшин Е.И., Олейник П.П., Сардарян СР., Семечкин А.Е., Талалай А.Л., Фахратов М.А., Чулков В.О., Шрейбер К.А. и др.) ученых.
Совокупность методов, средств и организационно-технологических решений реконструкции промышленных и гражданских строений называют "пространством переустройства" (по Фахратову М.А.), моделируя его системой "человек - техника - среда" (ЧТС). Основной характеристикой связности компонентов системы ЧТС является воздействие (афферентация по Анохину П.К.), разделяемое на антропотехническое, техногенное или природное.
Изложенное определяет актуальность выбранной темы диссертационного исследования, которая соответствует п.п. 1, 2, 3 и 13 паспорта специальности 05.23.08 - "Технология и организация строительства".
Цель диссертационного исследования: разработка методов и моделей инженерной диагностики и мониторинга ресурса компонентов системы ЧТС, обеспечивающих повышение качества и конкурентоспособность организационно-технологических решений реконструкции строений.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
анализ практики реконструкции строений и проблемы повышения эксплуатационного качества реконструированных зданий и сооружений;
анализ методов повышения надежности и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений (ОТР PC);
разработка концепции комплексного инновационного подхода к
реконструкции стационарных сред строений в системе ЧТС как основы
обеспечения конкурентоспособности реализуемых ОТР PC;
разработка технологий инженерной диагностики и мониторинга
взаимного влияния компонентов системы ЧТС в процессе реконструкции
строений;
разработка инфографических и математических моделей исследования
параметров реконструкции строений, в частности - трудового элемента;
выбор и исследование современных информационных систем и
технологий, обеспечивающих безопасное для человека использование
техногенных отходов в качестве строительных материалов в процессе
реализации ОТР PC;
практическое внедрение разработанных организационно-
технологических инноваций при реконструкции строений.
Объект исследования: организационно-технологические решения реконструкции строений (ОТР PC).
Предмет исследования: методы повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности ОТР PC в условиях современного строительства.
Теоретическая и методологическая база исследования: теория функциональных систем, системотехника строительства, строительная антропотехника, экспертные системы, математическое и имитационное моделирование, инфография, новые информационные технологии, отечественные и зарубежные прогнозы научно-технического прогресса в строительстве.
Научная новизна работы:
проведен системотехнический анализ особенностей реконструкции
зданий, сооружений, инженерных сетей и других объектов строительства,
выявивший целесообразность моделирования процессов и результатов
реконструкции строений системой ЧТС на основе повышения
эксплуатационного качества и конкурентоспособности ОТР PC;
сформированы научно-методологические основы исследования и оценки конкурентоспособности и организационно-антропотехнической надежности проектных ОТР PC по критерию комфортности трудовой деятельности и обитания в них человека;
адаптирована применительно к реконструкции строений по критерию эксплуатационного качества реконструированного объекта концепция комплексного инновационного принципа строительного переустройства, предполагающая в первую очередь безопасность трудовой деятельности и жизнедеятельности человека (компонента системы ЧТС), и обеспечивающая тем самым конкурентоспособность ПТР PC;
применительно к адаптированной концепции разработана технология инженерной диагностики и мониторинга влияния используемых строительных материалов на человека по критерию комфортности обитания);
использован принцип приемлемого риска при выявлении
количественных и качественных признаков сферы безопасности
функционирования трудового элемента;
выполнено математическое моделирование воздействия среды и техники
на человека в контексте организационно-технологического режима его
трудовой деятельности по критерию неравномерности такого воздействия на
человека, как на представителя статистического ансамбля.
На защиту выносятся:
результаты анализа особенностей реконструкции строений,
позволяющие обосновать возможность моделирования реконструкции
системой ЧТС;
адаптированная концепция инновационного принципа строительного
переустройства, предполагающая в первую очередь учет потребности и
безопасности жизнедеятельности человека (компонента системы ЧТС), и
обеспечивающая тем самым конкурентоспособность ОТР PC по критерию эксплуатационного качества объекта;
технология инженерной диагностики и мониторинга влияния
используемых строительных материалов на человека в строении по критерию
комфортности обитания;
математические модели зависимости между величиной воздействия на человека (понимаемого как "трудовой элемент" строительного производства) и эффектом от такого воздействия, наблюдаемого как изменение функций "трудового элемента" с расчетом организационно-технологического режима его трудовой деятельности;
методические материалы по исследованию, диагностике и применению техногенных отходов во вновь производимых и применяемых при переустройстве строительных материалах с учетом влияния воздействия таких материалов на человека по критерию организационно-антропотехнической надежности.
Практическая значимость результатов подтверждена использованием результатов диссертационного исследования и их практическим внедрением в ООО "Сантехгазстрой" (г. Москва) и 000 "Промспецтехнология" (г. Усинск) в 2003-2005 гг.
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, достигнута за счет: формирования репрезентативной выборки статистических данных по организационно-технологическим решениям реконструкции строений на объектах, где были внедрены результаты диссертационной работы; сопоставления практических и теоретических результатов с их оценкой по критериям Фишера и Колмогорова; применения современных методов и средств исследований реконструкции строений.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и получили одобрение на: Международной научно-практической конференции
"Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном строительстве (г. Белгород, 2002); пятой международной выставке "Ведомственные и корпоративные сети связи" (г. Москва, 2002); Ученом совете ЦНИИОМТП (г. Москва, 2002-2004); Московском городском семинаре "Комплексная обработка документации и данных" секции "Системотехника строительства" Научного Совета по кибернетике РАН (г. Москва, 2004).
Анализ развития методов повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений как систем ЧТС
Тенденции развития реконструктивных работ в городском строительстве, особенно в последние десятилетия, не являются свойственными не только нашей стране. Описанию проблем строительства и переустройства в крупных городах наиболее развитых стран посвящено довольно много работ зарубежных специалистов, носящих обзорно-аналитический характер.
Если в 1985 г. доля городских жителей в общем населении наиболее развитых стран составляла 71% , то в 2002г. она достигла 74% . В Великобритании она повысилась с 91,5 до 93%), в Германии - с 85,5 до 87,8% , в Японии с 76,5 до 77%, в США - с 73,9 до 74,6%, во Франции с 73,4 до 74,5% , в Италии с 67 до 70,3%. Этот перечень можно продолжить, но и приведенный набор данных свидетельствует о мировой тенденции к возрастанию доли городских жителей в общем населении развитых стран.
В крупных городах (как правило - в центральной их части) сооружают значительные по территории и объемам реконструкции торгово-развлекательные центры многофункционального назначения, размещая на их территории не только общественные здания, но и жилые дома. Например, в Токио разработан проект строительства городского "прибрежного центра" стоимостью 3,4 триллиона йен, в который входят 24 высотных административных и жилых здания, рассчитанных на 45 тысяч человек.
Ускоренными темпами раздвигаются границы крупных городов, застраиваются бывшие пригороды. Плотно застроенные пригороды опоясывают многие города Северной и Южной Америки, Австралии и других стран кольцами шириной до 100 км. Результат такого расширения территорий аналогичен ситуации российских крупных городов - резкая нехватка свободных городских земель для нового строительства.
Подавляющее число строительных объектов имеют индивидуальный архитектурный облик, широко внедряют существенно новые конструктивные решения, новые отделочные материалы, улучшаются дизайн и комфортность зданий. Развиваются архитектурно-эстетические требования к застроенным территориям, архитектурный контроль за строительством, что обеспечивает комфортность, привлекательность и рыночную ликвидность зданий.
Следствием постоянного роста дефицита площадей для застройки во всех развитых странах явилось значительное изменение структуры городского строительства, характеризующееся сокращением застройки новых территорий, снижением доли нового строительства и увеличением доли реконструкции отдельных зданий, кварталов и районов городов.
В США и Японии рост инвестиций в новое строительство нежилых городских объектов увеличивается ежегодно на 0,9%, а в реконструкцию на 5-10%. Расходы на ремонт и перестройку жилых домов, в среднем по каждой из названных стран, за пять лет возросли со 100 до 125 миллиардов долларов.
Реконструкции все чаще подвергают территории наиболее старой застройки (исторические центры городов), придавая важное значение комплексным градостроительным решениям чрезвычайное внимание, наряду со стремлением к возрождению исторического облика и единству архитектурного стиля. Переустройство в районах существующий застройки в зарубежных городах, также как в России, связано со многими организационно-технологическими трудностями, со сносом существующих зданий. В отличии от России, за рубежом сносу часто подлежат достаточно крупные здания: в Лондоне высотой более 20 этажей, в Нью-Йорке более 30 этажей, в Токио - еще более высоких зданий, что объясняется дорогой ценой земли.
Весьма поучительным для нашего жилищного строительства и реконструкции объектов является зарубежный опыт привлечения инвестиций нерезидентов. Наиболее ярким примером может служить Австралия, где в крупных городах весьма успешно функционируют инвестиционно-финансово-эксплуатационные компании. Эти организации для граждан любой страны: предоставляют на 25 лет кредит (до 70% от стоимости приобретаемых квартир и домов) под 8,75% годовых; организуют при отсутствии у клиентов необходимой суммы для первоначального взноса (30% стоимости) объединение взносов нескольких клиентов и поочередную покупку для них недвижимости; приобретают землю и ведут строительство жилья; организуют долгосрочную аренду приобретенных домов и квартир и гарантируют в последующие годы погашение кредита за счет квартплаты; организуют без предварительной оплаты приобретение второй недвижимости (квартиры, дома) под залог первой, после выплаты 50% ее стоимости; обеспечивают в любое время по желанию клиента продажу или обмен его недвижимости; способствуют сохранению и приумножению вложенных клиентом средств за счет роста цены на недвижимость в среднем на 15-20% в год( по многолетней статистике); проводят консультации по вопросам инвестиционной политики и приобретения недвижимости в Австралии.
Если в России рыночные отношения только развиваются, то во всех указанных выше странах они существуют сотни лет и имеют стабильное правовое обеспечение. Стабилизировались пропорции между объемами централизованных (бюджетных) ассигнований и частных инвестиций, создан достаточно эффективный механизм привлечения этих инвестиций для решения проблем развития городов.
Блокирование и зонирование реконструируемых многофункциональных строений с целью их интеллектуализации
Коммуникации объединяют зоны организации в единый механизм, в комплекс, позволяющий этому механизму функционировать. Цель оптимизации рабочего пространства в таком случае - установить максимальное соответствие структуры рабочих зон и коммуникаций требованиям наилучшей работы механизма и, в первую очередь, требованиям быстрого движения и переработки управленческой информации [65, 69, 70, 81, 88,126,127].
В задачу может быть включено выявление состава рабочих зон механизма управления, их оптимальных размеров и взаимных связей. Названное в совокупности определяет планировку как отдельных зон, так и всего комплекса. Таким образом может быть реализовано решение задачи строительной организации производственной среды, заключающейся в комплексной организации пространства, приведении всех подсистем среды обитания в цельное единство с учетом многочисленных взаимодействий.
При реализации могут быть применены строительные приемы и средства, полученные в результате анализа проектно-сметной документации (в том числе генпланов и стройгенпланов), схем функционирования подразделений, архитектурно-композиционных приемов, принципов блокирования и кооперирования, очередей с приоритетами в технологических процессах обработки документации, возможностей применения однородных применение элементов и создания функциональных и зрительных акцентов, учет специфических особенностей строительной площадки.
Блокирование - наиболее прогрессивный и экономичный прием компоновки генпланов развивающихся предприятий, способствующий поточной организации технологического процесса. Секционный (зональный) принцип блокирования позволяет в одном здании размещать различные производства, благодаря чему стоимость строительства снижается на 10-15%, площадь территории сокращается на 30-40%, а число зданий уменьшается на 30-40%.
Блокирование, однако, имеет оптимальные пределы, определяемые особенностями производства, иногда может не только упростить, а даже усложнить и разрушить целостность первоначальной архитектурной композиции. Поэтому свойство интеллектуализации здания позволяет обменять один вид коммуникаций в организации на другой, например маршрутные коммуникации на дистанционные.
В настоящее время во многих случаях отклонение фактических значений параметров системы ЧТС от нормативных фиксируют на неформализованном эмоциональном уровне, а определить точные численные значения величины этих отклонений и динамики их изменения не представляется возможным, так как отсутствуют инженерные средства и методики количественной (квалиметрической) оценки качества протекания процессов строительства и строительного переустройства объектов.
Надежность, как одно из базовых понятий кибернетики, требует уточнения с позиций теории функциональных систем академика Анохина П.К.: термин "надежность" можно применять только к результату деятельности системы ЧТС (то есть к обеспечению безопасности жизнедеятельности и комфортности обитания человека в рамках конкретной разновидности среды обитания: стационарной или мобильной). В нашем исследовании рассматривается стационарная замкнутая внутренняя среда строительных объектов
Система ЧТС в определенные моменты ее функционирования может оказаться в той или иной степени ненадежной. Надежность результата функционирования системы ЧТС достигают за счет пластичности, гибкости, переналадки, компенсации, реструктуризации и перестройки, то есть характеристик ненадежности системы ЧТС, необходимость использования которых определяют в процессах обследования, диагностики и мониторинга системы ЧТС.
Упомянутая выше организационно-антропотехническая надежность (ОАН), понимаемая как способность системы ЧТС, типичным представителем которой является строительное переустройство, обеспечивать достижение заданного уровня безопасности жизнедеятельности и комфортности обитания человека (потребляющего строительную продукцию, производящего ее и/или участвующего в процессах строительства), в условиях случайных возмущений, присущих строительству как сложной вероятностной системе. Принцип ОАН является логическим продолжением, творческим развитием и дальнейшей конкретизацией принципа организационно-технологической надежности (ОТН). Поэтому рассмотрение и исследование ОАН строительства и строительного переустройства, как одного из новых современных направлений ОТН, использующего методологию системотехники строительства, строительной антропотехники и инфографии при формировании функциональных систем в строительстве является актуальным, своевременным и перспективным. Строительная антропотехника, организационно-антропотехническая надежность, диагностика и мониторинг системы ЧТС, как модели строительного переустройства объектов, базируются на интерактивно-инфографическом принципе системотехники строительства, предполагающем образное мышление и работу с визуализируемыми и трансформируемыми образами в компьютерных информационных технологиях строительства и строительного переустройства объектов.
Принцип приемлемого риска при выявлении количественных и качественных признаков сферы безопасного функционирования человека в системе ЧТС
Принцип приемлемого риска. Основополагающим используемым принципом для установления индивидуальных критериев безопасности является принцип приемлемого риска, определяющий выбор определенного уровня риска, приемлемого с точки зрения степени безопасности для здоровья человека, но вынужденного с точки зрения социально-экономического развития общества. Или, иными словами, приемлемый уровень риска определяет верхнюю безопасную границу воздействия на здоровье населения, позволяющую обществу использовать потенциально опасные для здоровья его членов технологии.
Концепция приемлемого риска предложена и обоснована в рекомендациях по радиологической защите [29] для радиационных видов воздействия на здоровье человека. Считается, что разумным методом определения приемлемости уровня риска в работе, связанной с облучением, является сравнение и сопоставление радиационного риска с уровнями риска в других профессиях, которые признаются наиболее безопасными и где уровень риска, как правило, не превышает 0,0001 год"1.
Проблема определения уровней приемлемого риска для общества и индивидуума обсуждается во многих работах [29, 47]. Определение степени приемлемости риска для общества является основой для установления верхних предельных уровней возможных вредных воздействий на здоровье человека -индивидуальных критериев безопасности. Критерии безопасности призваны охранять здоровье населения, ограничивая сверху степень вынужденных дополнительных нагрузок (в основном техногенного происхождения) экономически развивающегося общества. Санитарно-гигиенические нормативы являются производными от критериев безопасности.
С экономической точки зрения, как правило, целесообразно не ограничивать риск на уровне критерия безопасности, а снижать его и далее до оптимального уровня, определяемого на основе анализа затраты - выгода, что связано с исследованием процессов управления техногенными воздействиями.
Можно использовать принцип нормированной вероятности риска, величина которой определяется соотношением р = P{R RKp} на временном интервале равном Т, нормируем некоторым заданным достаточно малым числом. Тогда приведенное условие представляет собой уравнение относительно величины Т, а корень уравнения можно рекомендовать как достаточно обоснованное для данной технологии допустимое время работы на производстве.
Количественные критерии. Практически все области человеческой деятельности могут являться и источниками опасности. Цель исследований по обеспечению безопасности - определение критериев для развития техногенной деятельности, а также направлений и методов выполнения этих критериев, обеспечивающих приемлемую степень безопасности.
Применительно к техногенной деятельности опасность можно определить как опасность техногенного воздействия на социальные группы, обусловленного реальными или предполагаемыми последствиями постоянного вредного воздействия на человека, приводящих к нарушению нормальной деятельности производства.
Это определение дает приемлемую основу для выработки требований к разработке технических установок.
Изменения физического состояния здоровья элементов трудовой деятельности имеет определенные экономические последствия. Такими экономическими последствиями могут быть: - возможный рост потребности в медицинских услугах, который может привести к росту расходов на здравоохранение и потере производительности; - возможный рост смертности, который может увеличить нехватку рабочих или другие формы потери производительности; - возможный рост потребления алкоголя, сигарет, снотворного и других транквилизаторов, что также ведет к изменению здоровья со всеми в свою очередь вытекающими последствиями.
Введенные определения являются основой для выработки критериев, удовлетворение которых и должно обеспечить безопасность трудовой деятельности. Эти критерии являются как количественными, так и качественными, хотя всегда более предпочтительны количественные критерии, но они не всегда могут быть определены.
В качестве количественного критерия трудовой безопасности можно также использовать ограничение количества людей, подвергающихся техногенному воздействию на потенциально опасном объекте, а также при нормальном режиме работы и длительном постоянном вредном воздействии.
Существуют предложения, выработанные в законодательстве Нидерландов. Допустимая максимальная вероятность одновременной гибели 10 человек при аварии на сложной технической системе принимается равной 10 5 в год. Можно лишь сравнить этот показатель с принятой величиной допустимой максимальной вероятности гибели индивидуума при аналогичных условиях. В рассмотренном критерии учитывается только один фактор поражения человека - его гибель. В то же время, как показывает статистика, практически любое техногенное воздействие приводит к разного рода поражению (не гибели) гораздо большего количества людей. В среднем это примерно в 10 раз большее количество. В зависимости от характера техногенного воздействия это могут быть ранения, увечья, временная потеря трудоспособности. Поражения могут носить и долговременный характер и приводить к смерти через продолжительный промежуток времени. В конечном счете это приводит к сокращению продолжительности жизни, к снижению производительности труда.
Математическое моделирование неравномерного техногенного воздействия окружающей среды на показатели здоровья элемента трудовой деятельности
Соотношение (4.54) позволяет анализировать возможное влияние коэффициентов kj на величину ресурса ЭТД: если к; = 0, то воздействие V(t) не оказывает никакого влияния на i-ый показатель; если kj = 0,1-5-0,2, то воздействие V(t) оказывает слабое влияние влияния на i-ый показатель, дальнейшее увеличение kj приводит к усилению влияния; если kj = 1, то воздействие V(t) оказывает сильное влияние на i-ый показатель или, если можно так сказать, оказывает максимально возможное воздействие. Перепишем условие (4.54) в виде V(t) (R0 - RKp)/(ark, + a2k2 + a3k3) . (4.55) Ясно, что если все kj = 1, то задача переходит в задачу, которая была решена ранее. Если не все kj = 1, то как видно из соотношения (4.55) интервал безопасного изменения V(t) увеличивается и ситуация для ЭТД становится более безопасной. Этот вывод, разумеется, достаточно очевиден.
Приведем количественные оценки при следующих исходных данных: 1. Характеристики ЭТД (показатели хь х2, х3): Xj = 0,8; х2 = 0,9; х3 = 0,8. 2. Коэффициенты зависимости ресурса ЭТД от показателей хь х2, х3: cti = 0,3;a2 = 0,2;a3 = 0,5. 3. Начальный ресурс ЭТД: Ro = cci-xi + ос2-х2 + а3-х3 = 0,3x0,8 + 0,2x0,9 + 0,5x0,8 = 0,82. 4. Критический ресурс ЭТД считаем случайной величиной, распределенной по нормальному закону, с математическим ожиданием RKp = 0,75 и дисперсией а2, где а = 0,03. 5. Нормированный риск ЭТД (фиксированная вероятность перехода ЭТД в нетрудоспособное состояние): р = 0,98. 6. Параметр воздействия \i примем равным т = 0,0001 1/час. При этом само воздействие будет представлять собой линейную функцию времени V(t) = rpt. 7. Значения продолжительности рабочего дня: tp = 5 ч; tp = 6 ч; tp = 7 ч; tp = 8 ч. 8. Далее производим расчеты технологических режимов ЭТД при техногенном воздействии окружающей среды, а именно: вычисляем число лет t x (в годах) до выполнения условия: р = P{ii(arki + a2k2 + a3k3) Ro - RKp - }, где - случайная величина, распределенная по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием и дисперсией а2, где а = 0,03. Из приведенного условия получаем период непрерывной работы: t = (Ro - RKp up-a)/[rj-(ai-ki + a2k2 + a3k3)], где p = 0,98 и up = 2,0537 - соответствующая квантиль нормального закона распределения [84]. 9. Календарный период безопасной работы ілет (в годах) будет равен: tj,eT = 24/tp.
Результаты расчетов безопасного времени работы ЭТД tneT (в годах) от продолжительности рабочего дня tp при различных значениях коэффициентов сопротивляемости кь к2 и к3 (р = 0,98; т = 0,0001 1/час; Ro = 0,82; RKp = 0,75) приведены на рис. 4.7. Анализ результатов расчетов показывает, что третий показатель здоровья ЭТД (а3-х3) наиболее значим в ресурсе трудоспособности.
Ослабление воздействия на этот показатель наиболее значительно увеличивает продолжительность сохранения трудоспособности ЭТД.
Таким образом, выполнено моделирование техногенного воздействия среды обитания на элемент трудовой деятельности (человека, осуществляющего строительное переустройство стационарной среды обитания объекта). Считая эволюцию ресурса ЭТД случайным процессом с функцией изменения V(t), можно моделировать техногенное воздействие на элемент трудовой деятельности марковскими случайными процессами, которые полностью определяются двумерным законом распределения вероятности Последний может быть выражен в форме функции распределения (интегрального закона), плотности вероятности (дифференциального закона) или характеристической функции (преобразования Фурье плотности вероятности). В процессе моделирования использовано линейное дифференциальное уравнение в частных производных (уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова), а плотность вероятности перехода является весовой функцией этого уравнения (функция Грина). Решение уравнений (математических моделей зависимости воздействия на ресурс ЭТД) дает возможность определить двумерный закон распределения вероятности случайного процесса. Для марковского процесса без последействия эта вероятностная характеристика является исчерпывающей. Для произвольного случайного процесса двумерный закон распределения вероятности является неполной характеристикой.
В результате рассмотрен общий случай моделирования характеристических кри-вых зависимостей, когда дифференциальное уравнение Ei=i,n aj-(fx)j = 0 квазилинейно и может иметь отличную от нуля правую часть a(xj, х2, . . . , xn, f). Этот случай не является по существу более трудным; он может быть сведен к случаю линейного однородного дифференциального уравнения с одной дополнительной независимой переменной xn+i и полностью исследован. Введение выражения f = xn+i в качестве новой независимой переменной и допущение о представлении искомого решения уравнения І]І=І)П a;-(fx)i = 0 в неявном виде ф(Хі, х2,..., Xn+i) = 0, или в более общем виде, включающем константу с: ф(хь х2,..., xn+i) = с, сводит задачу к определению ф посредством линейного однородного уравнения функции (п + 1) переменных ф(хь х2,..., xn+i). Но если вместо того, чтобы рассматривать одно решение исходного дифференциального уравнения, мы рассматриваем однопараметрическое семейство, зависящее от параметра с и заданное уравнением ф = с, то уравнение v=i,n+i ау-ф(ху) = 0 должно выполняться для всех значений хь х2,..., хп+ь т.е. оно действительно является линейным дифференциальным уравнением рассматриваемого воздействия.
