Autor: Volkov A.A. Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor, Decano de la Facultad de ISTAS MGSU
Este artículo continúa una serie de publicaciones que presentan los fundamentos de la prometedora ciencia del diseño de edificios «inteligentes», directamente enfocados a eliminar la brecha metodológica existente entre la práctica y la teoría en la creación de sistemas de automatización para edificios y estructuras en todos los niveles (ver Boletín “AZ”, No. 5/2006; No. 6/2007).
La Se considera el paradigma original del homeóstato de edificios y estructuras.
En general, la metodología de gestión funcional de edificios y estructuras implica un análisis de la teoría y la práctica de la construcción de sistemas de gestión ultra y multisostenibles para un proyecto de construcción, basado en supuestos (la esencia son hipótesis científicas y técnicas) de la existencia. de una posibilidad objetivamente real:
1) procesos de gestión de cambio de las características funcionales y/o técnicas reales de un edificio (estructura) y/o sus elementos (en este caso, la gestión del edificio (estructura ) en sí mismo se interpreta como la gestión de los procesos de cambio de tales características);
2) construir una estrategia y escenarios para dicho control para un objeto con un conjunto conocido de características funcionales y técnicas en términos de lenguajes formales existentes u originales (en este caso, la función de control objetivo es la compensación y/o supresión de la influencia de perturbaciones de cualquier naturaleza e intensidad sobre el estado estable del objeto de control);
3) creación de sistemas técnicos y de ingeniería que implementen prácticamente el proceso de gestión de un edificio (estructura) en el sentido descrito, tomando en cuenta las restricciones y supuestos establecidos.
Detengámonos en la esencia del concepto de sistemas de control funcional de edificios y estructuras, como base de la metodología homeostática de proyectos de construcción, y en el análisis de los fundamentos teóricos para el diseño de sistemas funcionales de control homeostático de edificios y estructuras.
Un análisis de las perspectivas de utilizar los principios de la teoría de sistemas funcionales (P.K. Anokhin) y la ingeniería de sistemas constructivos (A.A. Gusakov) para resolver problemas de gestión de edificios y estructuras en el sentido descrito anteriormente nos permite hablar de la posibilidad de crear un metodología homeostática para la construcción de objetos precisamente como un sistema funcional.
El homeóstato (del griego homoios — similar, idéntico y statos — de pie, inmóvil) es un sistema autoorganizado que modela la capacidad de los organismos vivos para mantener ciertos valores dentro de límites fisiológicamente aceptables. El científico inglés W.R. Ashby, el inventor del homeostato, diseñó su forma más simple en 1948 como un dispositivo que consta de cuatro sistemas magnéticos de retroalimentación cruzada.
El concepto de «homeóstato» es una encarnación sistémica del fenómeno de la homeostasis u homeostasis (del griego homoios — similar, idéntico y estasis — estado, inmovilidad), en fisiología — la relativa constancia dinámica de la composición y propiedades del entorno interno. y la estabilidad de las funciones fisiológicas básicas de los organismos vivos. El término “homeostasis” fue propuesto por el fisiólogo estadounidense W. Cannon en 1929.
Sin embargo, la idea de la constancia del ambiente interno fue formulada allá por 1878 por el científico francés C. Bernard como resultado de complejas relaciones de coordinación y regulación que se llevan a cabo tanto en todo el organismo como a nivel de órganos, celular y molecular. .
Es necesario señalar el hecho de la existencia de una serie de obras de autores nacionales y extranjeros, creadas en diferentes épocas, en las que el concepto de “homeóstato” se utiliza de una forma u otra para resolver problemas teóricos y, en mucha menor medida. , problemas prácticos en diversos campos de la ciencia y la tecnología. Algunos estudios, que, sin embargo, no contienen declaraciones similares de problemas de gestión y características de una metodología integrada, abordan las cuestiones del uso de principios homeostáticos en la construcción.
La naturaleza de la función objetivo para la gestión de edificios y estructuras en el contexto del estudio implica definir el homeóstato de las obras de construcción como un sistema funcional destinado a limitar y suprimir la influencia de perturbaciones de cualquier naturaleza e intensidad en el estado estacionario de una obra de construcción. . El objetivo obvio de este enfoque en la construcción de una metodología es la necesidad objetiva de «enseñar» a los edificios y estructuras a responder adecuadamente a las influencias ambientales negativas y las perturbaciones internas utilizando sistemas de tecnología de la información originales: sistemas funcionales para el control homeostático de un sitio de construcción.
El control homeostático es complejo, incluido el control operativo y adaptativo de objetos, procesos, sistemas y sus elementos, orientado funcionalmente a limitar y suprimir la influencia de perturbaciones de cualquier naturaleza e intensidad sobre el estado estable del objeto de control con el fin de preservarlo.
La eficacia de los sistemas funcionales reales para el control homeostático de una obra de construcción depende, en primer lugar, de hasta qué punto el edificio o estructura es «controlable» en principio, de cómo las soluciones técnicas, tecnológicas y de otro tipo originales de diseño cumplen con los principios del control homeostático, es decir, una solución integral a los problemas de control homeostático implica el diseño obligatorio de un proyecto constructivo a nivel homeostático.
El diseño homeostático es un diseño de ingeniería de sistemas de objetos, procesos, sistemas y sus elementos, enfocado conceptualmente a adaptar soluciones técnicas, tecnológicas y de otro tipo originales a las funciones de control homeostático. Es importante señalar que la formación de la estructura y composición de los sistemas y escenarios de control homeostático debe ocurrir en la etapa de diseño homeostático de un sitio de construcción.
El uso de la metodología homeostática en el diseño, construcción y El funcionamiento de edificios y estructuras es un problema complejo de ingeniería de sistemas, cuya solución abre direcciones prometedoras para el desarrollo de sistemas en el marco del concepto propuesto, las principales de las cuales son un nivel cualitativamente nuevo de automatización inteligente y seguridad activa de la construcción. sitios (Fig. 1).
El análisis de la ingeniería de sistemas de la teoría y la práctica de la resolución de tales problemas nos permite formular principios para el diseño funcional. Sistemas para el control homeostático de edificios y estructuras, los principales son los siguientes:
1. El principio del diseño homeostático (diseño homeostático de una obra de construcción).
2. El principio de modelado (formación y análisis de estrategias y escenarios de control, estructura y composición de sistemas funcionales de control homeostático en la etapa de diseño homeostático de edificios y estructuras).
3. El principio de optimización de soluciones de diseño (optimización de soluciones de diseño técnicas, tecnológicas y de otro tipo originales según el criterio de minimizar el número de escenarios de gestión posibles para un proyecto de construcción con un conjunto conocido de características funcionales y técnicas).
4. El principio de diseño de sistemas (análisis y diseño de sistemas funcionales de control homeostático en el marco de un concepto que une sistemáticamente todas las áreas de la automatización inteligente y la seguridad activa de edificios y estructuras).
5. El principio de los sistemas de información abiertos (diseño de componentes de información de sistemas funcionales para el control homeostático de edificios y estructuras en el marco del concepto de sistemas abiertos (incluidos los distribuidos)).
Guiados por el concepto metodológico propuesto, las principales tareas de su implementación práctica se proyectan en el plano de la creación de un entorno analítico y de información complejo para los procesos de diseño y gestión homeostático.
El soporte analítico para sistemas funcionales de control homeostático es un complejo de soluciones y herramientas metodológicas, metodológicas, matemáticas y de otro tipo integradas en el sistema que permiten implementar de manera óptima y completa las funciones de diseño y control homeostático basado en la representación de edificios y estructuras como objetos de destino. control. Lo anterior supone tanto el uso generalizado de métodos de cálculo y algoritmos computacionales existentes, como el desarrollo e implementación de enfoques fundamentalmente nuevos para resolver problemas de control de procesos dentro del ciclo de vida de edificios y estructuras, cuya diversidad y progreso suficientes en la creación de los cuales son Actualmente hay evidencia objetiva de la posibilidad de análisis, modelado y solución efectiva de problemas de diseño y gestión homeostática para proyectos de construcción, combinando sistemáticamente áreas modernas y prometedoras de investigación teórica y práctica en el área designada. Así, el desarrollo moderno de la ingeniería de sistemas de construcción (A.A. Gusakov) nos permite hablar de las perspectivas de los principios declarados con los logros científicos de la confiabilidad organizacional y antropotécnica (V.O. Chulkov) a nivel de modelado infográfico de «hombre — tecnología — medio ambiente». ” sistemas.
El entorno de información de los sistemas funcionales de control homeostático es un complejo de tecnologías de la información y software de todos los niveles, enfocados a soportar los procesos de diseño y control homeostático basado en el uso de tecnologías de sistemas de información abiertos. La base para el diseño de componentes de información de sistemas de control homeostático funcional es la adaptación y uso de soluciones estándar en el campo del soporte de información para los procesos de diseño, producción y gestión de la construcción. La clase de los originales consta de problemas que no requieren formulación y solución estándar.
El análisis realizado nos permite hablar sobre la posibilidad y perspectivas de desarrollar un entorno de información complejo para sistemas de control homeostático funcional basados en tecnologías de la información modernas y métodos de diseño de sistemas, unidos por el concepto metodológico propuesto
Lea la continuación en el próximo número.
AZ Bulletin No. 9 2007.