Moscow, Russian Federation
Russian Federation
The article describes the approach to the formation of the system of digital normative and technical documents (DNTD): the basic scheme of creating DNTD, the methodology of working with them in the existing system of normative regulation in the country is presented. The transition to the use of such machine-readable documents has a significant positive impact on the efficiency of design processes and expertise of design documentation. The proposed approach is harmonized with the current standardization system and also facilitates the harmonization of national standards with international standards. The DNTD partly solves the problems of transition from prescriptive and target methods of construction standardization and transition to the parametric method.
construction standardization, digital normative and technical documents, SMART standards, capital construction life cycle management, information modelling, digital standardization
Введение
В настоящее время внедрение цифровых технологий в экономику Российской Федерации, а также в отдельные сектора её экономики, приобретает стратегическое значение для обеспечения будущей эффективности и конкурентоспособности на мировом рынке. Глобальные изменения, происходящие в обществе в результате цифровой трансформации, оказывают кардинальное воздействие на традиционные производственные и технологические процессы, изменяя роль человека и увеличивая его личную ответственность.
Одним из важных событий в контексте цифровой трансформации экономики России является утверждение национальной программы "Цифровая экономика Российской Федерации" [1] на заседании президиума Совета при Президенте России по стратегическому развитию и национальным проектам в декабре 2018 года. В рамках этой программы особое внимание уделяется созданию устойчивой и безопасной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры, а также использованию отечественного программного обеспечения государственными органами. Строительная отрасль, как приоритетное направление экономического развития, также подвергается модернизации с применением цифровых технологий.
В рамках национального проекта "Цифровая экономика Российской Федерации" предусмотрены мероприятия по внедрению информационного моделирования в управлении жизненным циклом строительных объектов, использованию типовых моделей системы управления в социальной сфере, установлению показателей эффективности и принятию стандартов информационного моделирования.
Кроме того, подчеркивается необходимость гармонизации нормативно-технических документов с мировыми стандартами и стимулирования разработки отечественного программного обеспечения для информационного моделирования зданий и сооружений. Первоочередные этапы реализации указаний Президента требуют тщательного анализа мировых практик цифровых технологий в строительстве. Важно отметить, что особенности цифровизации строительной отрасли обусловлены текущими трендами информационных технологий.
Материалы и методы
В настоящее время нормативно-техническая документация (НТД) в строительстве представлена отдельными именованными документами (СП, ГОСТ и т.д.), которые могут иметь электронный формат (doc, pdf, rtf, txt). Основное содержание НТД представлено текстами, но также включает таблицы и рисунки. Тексты в НТД написаны на естественном языке, который используется специалистами в строительной отрасли. С точки зрения представления данных, содержание НТД относится к неструктурированным данным. Это означает, что информация либо не имеет определенной структуры данных, либо не организована в заранее определенном порядке. Это удобно для использования НТД при участии человека.
Однако, в процессах автоматизации и цифровизации, в которых используется НТД (например, проектирование, экспертиза, строительно-монтажные работы), использование естественного языка в НТД создает трудности при выполнении задач контекстного поиска, анализа данных, выявления противоречий и извлечения знаний, необходимых для этих процессов. Для решения этой проблемы используются методы формализации информации, которые позволяют представить знания о предметной области в виде специализированной формальной системы. Создание такой формальной системы зависит от специфики предметной области и конкретных задач, которые требуют формализации.
Глобальной целью формализации требований НТД в строительстве является структурирование базы НТД, «атомизация» положений НТД и систематизация всего существующего массива НТД. Задачи формализации требований НТД и их перевода в машиночитаемый формат данных включают следующие возможности:
- эффективный поиск требований и рекомендаций по ключевым словам или атрибутам (например, поиск требований в области эксплуатации объектов строительства);
- мгновенное извлечение всех требований из базы НТД, применимых к конкретному объекту (например, получение требований по проектированию железобетонных настилов или металлических ферм);
- обнаружение и предотвращение возможных противоречий в требованиях НТД (например, противоречие между требованиями разных НТД);
- однозначная интерпретация требований НТД (формальное представление требований устраняет субъективность в их трактовке);
- автоматизация процессов проверки проектной документации (при помощи механизмов проверок на соответствие требованиям НТД);
- повышение эффективности процессов проектирования (проверка соответствия проектных решений требованиям НТД на ранних стадиях проектирования).
Для интеграции формируемых ЦНТД в общую цифровую информационную среду необходимо удовлетворение следующих требований:
- ЦНТД должны быть разработаны с использованием открытого формата представления данных;
- формат представления ЦНТД должен иметь возможность хранить текстовые, графические, табличные данные и программные правила проверки;
- формируемые ЦНТД должны содержать положения, соответствующие определенному набору логических единиц;
- ЦНТД должны иметь возможность представления данных в читаемом человеком виде.
Всем указанным требованиям удовлетворяет формат представления данных ЦНТД в формате XML [2-5], к тому же предусмотренный в качестве основного формата в Межведомственной системе электронного документооборота.
При формализации положений ЦНТД следует выделять отдельные логические единицы в его структуре (табл. 1).
Таблица 1.
Логические единицы ЦНТД
|
Логическая единица положения ЦНТД |
Описание |
Примеры |
Формат описания данных |
|
Сущность |
Положение нормативно-технического документа, определяющее какое-либо понятие либо объект (элемент) |
Строительная конструкция: Часть сооружения, выполняющая определенные функции несущих или ограждающих конструкций или являющаяся декоративным элементом [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 2.1.13] |
XML |
|
Контроль качества: Деятельность, направленная на обеспечение качества производимых работ путем контроля соответствия выполняемых работ и применяемых материалов, изделий и конструкций требованиям проектной документации, норм и правил [ГОСТ Р 58033-2017 Здания и сооружения. Словарь. Часть 1 Общие термины, п. 7.1.28] |
|||
|
Требование |
Положение нормативно-технического документа, формирующее характеристики сущности |
Геометрические размеры конструкций на стадии их монтажа и эксплуатации не должны отличаться от их проектных значений более чем на величину допусков, указанных в действующих нормативных документах [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 8.4]. |
XML, SVG, MathML, RuleML |
|
Правило |
Положение нормативно-технического документа, регламентирующее действия над сущностями |
При проведении расчетов по оценке технического состояния строительного объекта нагрузки и климатические воздействия должны соответствовать фактическим расчетным ситуациям [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 13.15] |
XML, SVG, MathML, язык описания алгоритмов |
|
Ограничение |
Положение нормативно-технического документа, вводящее границы применения сущности |
Контролю подлежат материалы, изделия и конструкции на всех этапах их создания и применения, в том числе: - при выполнении изыскательских работ; - при проектировании; - при изготовлении материалов, изделий и конструкций; - на стадии возведения строительных объектов; - на стадии эксплуатации и ремонта строительных объектов [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 12.2] |
XML, SVG, MathML, язык описания алгоритмов |
|
Примечание |
Положение нормативно-технического документа, содержащее информацию, поясняющую суть других положений, а также содержащее какие-либо примеры |
При соответствующем обосновании сроки службы отдельных несущих и ограждающих конструкций могут быть приняты отличными от сроков службы сооружения в целом. [ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения, п. 4.3] |
XML, SVG, MathML |
Формирование ЦНТД представляет собой последовательный процесс, включающий следующие действия:
- Декомпозиция положений существующих НТД или формулирование новых положений согласно логическим единицам.
- Определение типов элементов и атрибутов с использованием перечня типов элементов и атрибутов схемы данных IFC и кодов классов Классификатора строительной информации (КСИ).
- Формализация положений ЦНТД:
3.1. Перевод текстовых данных в формат XML.
3.2. Перевод графических данных в формат SVG.
3.3. Перевод математических формул и выражений в формат MathML.
3.4. Формализация требований и правил ЦНТД в виде программ проверки на языке описания алгоритмов с использованием перечня типов элементов и атрибутов схемы данных IFC (для обеспечения интеграции с существующими программными средствами проектирования) и кодов классов Классификатора строительной информации (КСИ) в целях верификации ИМ ОКС.
4. Формирование ЦНТД в соответствии со схемой данных XML Schema.
Если говорить о применимости цифровых стандартов в строительной отрасли, то принципиально их назначение можно разделить на две части. Первая касается их применения в привычном человекочитаемом формате, но с применением цифрового инструментария, позволяющего проводить анализ положений НТД, производить выявление нормативных коллизий, выявление дефицита или избыточности требований. Данная часть ЦНТД представляет собой непосредственно теоретическую основу положений НТД, представленную в машиночитаемом виде. Вторая часть касается непосредственно цифровых информационных моделей. Здесь имеет место быть интеграция с программным обеспечением, реализующим принципы информационного моделирования, в виде базы требований по проектированию, системы поддержки принятия решений и автоматизированных проверок ЦИМ на соответствие требованиям НТД. Данная часть ЦНТД формируется на основе теоретической части положений ЦНТД с использованием языка описания алгоритмов (рис. 1).
Рис. 1. Методика формирования правил проверки
Такой подход позволит создать единую стандартизированную среду, где нормативы не будут организовываться на основе составленных документов, а будут привязаны к объектам и могут быть сгруппированы и перегруппированы в соответствии с конкретными задачами, что соотносится с переходом от предписывающего и целевого методов строительного нормирования к параметрическому методу.
Заключение
Таким образом, авторами разработана методика формирования системы автоматизированного нормативно-технического сопровождения жизненного цикла объектов капитального строительства на основе цифровых нормативно-технических документов (ЦНТД). В ходе исследования сформулированы технические и технологические предпосылки возможности существенного увеличения эффективности процессов управления жизненным циклом объектов капитального строительства посредством цифровизации технических требований.
1. Shalaev A. Standard from a desk book should turn into a real tool // Machine-readable standards: prospects of application in industry: Materials of the online conference, 25 February 2021 / Subcommittee "Smart (SMART) Standards", TC/ITC-22 "Information Technology". - 2021. - Pp. 5-7. - URL: https://cntd.ru/about/events/item/387 (date of reference: 27.08.2023).
2. ISO 23387:2020Building information modelling (BIM) - Data templates for construction objects used in the life cycle of built assets - Concepts and principles.
3. Commission delegated regulation (EU) No 157/2014 of 30 October 2013 on the conditions for making a declaration of performance on construction products available on a website [Electronic resource].-Mode of access: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014R0157&from=EN (date of access: 27.08.2023).
4. Smart CE Marking for construction products. CEN workshop agreement [Electronic resource]. Access mode: ftp://ftp.cencenelec.eu/ CWA/CEN/CWA_17316_E.pdf. Date of circulation: 10.07.2021.
5. ISO strategy 2030 / International Organisation for Standardization : Switzerland, 2021. - URL: https://www.iso.org/files/live/sites/isoorg/files/store/en/PUB100364.pdf (Date of access: 27.08.2023).
6. Kagan P.B., Babushkin E.S. Perspectives of application of digital standards in construction // STROITELNoe PROVODSTvo № 2 (46)'2023, DOI:https://doi.org/10.54950/26585340_2023_2_106.
7. Machine-readable standards : perspectives for industrial applications : Proceedings of an online conference, 25 February 2021 / Smart (SMART) Standards Subcommittee, TC/ITC-22Information Technology. - URL: https://cntd.ru/about/events/item/387 (date of reference: 27.08.2023).
8. Chetyrkina, N. Yu. Prospects for the application of smart standards at the industrial enterprise / N. Yu. Chetyrkina, E. D. Starodubtseva // Society: politics, economics, law. - 2022. - № 5. - Pp. 60-65
