Помощь студентам в учебе
АЛГОРИТМ ВНЕДРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЕДИНИЦ В ОБОЛОЧКУ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ
|
Введение.
1. Строительные нормы и правила, а так же их адаптация на язык алгоритма.
1.1. Краткий анализ современных строительных нормативов и актов и их адаптация для механизма:
1.2. Краткий анализ характерных образцов современного типового проектирования:
1.3. Базовое писание математической модели алгоритма оптимального распределения функциональных единиц внутри оболочки.
1.3.1. Терминология.
1.3.2. Описание и состав дескриптора.
1.3.4. Система начисления штрафов.
1.3.4.1. Бинарные штрафы. Виды и описание.
1.3.4.2. Унарные штрафы. Виды и описание.
1.4. Итоговая функция штрафа.
1.4.1. Весовые константы.
2. Используемый математический аппарат.
2.1. Терминология.
2.1.2. Оптимизация. Понятие и суть термина.
2.1.2.1 .Глобальная оптимизация. Методы глобальной оптимизации.
2.1.2.2. Локальная оптимизация. Методы локальной оптимизации.
2.1.3. Алгоритмы разбиения пространства.
2.1.3.1. Алгоритм Вороного
2.1.3.2. Powerdiagram.
2.1.3.3. Manhattan distance.
2.1.3.4.Ортогонализации стен методом локальной оптимизации
3. Создание проекта-прототипа.
3.1. Выбор инструментальных средств.
3.2. Оболочка жилого здания. Критерии оболочки жилого здания.
3.3. Описание и выбор оболочки здания.
3.4. Выбор места под прототип. Ориентация прототипа.
3.5. Функциональная структура прототипа.
3.6.Описание входных данных. Наборы агентов.
Заключение
Список используемой литературы
1. Строительные нормы и правила, а так же их адаптация на язык алгоритма.
1.1. Краткий анализ современных строительных нормативов и актов и их адаптация для механизма:
1.2. Краткий анализ характерных образцов современного типового проектирования:
1.3. Базовое писание математической модели алгоритма оптимального распределения функциональных единиц внутри оболочки.
1.3.1. Терминология.
1.3.2. Описание и состав дескриптора.
1.3.4. Система начисления штрафов.
1.3.4.1. Бинарные штрафы. Виды и описание.
1.3.4.2. Унарные штрафы. Виды и описание.
1.4. Итоговая функция штрафа.
1.4.1. Весовые константы.
2. Используемый математический аппарат.
2.1. Терминология.
2.1.2. Оптимизация. Понятие и суть термина.
2.1.2.1 .Глобальная оптимизация. Методы глобальной оптимизации.
2.1.2.2. Локальная оптимизация. Методы локальной оптимизации.
2.1.3. Алгоритмы разбиения пространства.
2.1.3.1. Алгоритм Вороного
2.1.3.2. Powerdiagram.
2.1.3.3. Manhattan distance.
2.1.3.4.Ортогонализации стен методом локальной оптимизации
3. Создание проекта-прототипа.
3.1. Выбор инструментальных средств.
3.2. Оболочка жилого здания. Критерии оболочки жилого здания.
3.3. Описание и выбор оболочки здания.
3.4. Выбор места под прототип. Ориентация прототипа.
3.5. Функциональная структура прототипа.
3.6.Описание входных данных. Наборы агентов.
Заключение
Список используемой литературы
В современном мире можно наблюдать значительную тенденцию к автоматизации различных процессов человеческой деятельности. Не является исключением так же процессы, связанные с творчеством, в частности, процессы проектирования, инженерной разработки, симуляция иных созидательных механизмов в целом.
Основным источником развития процесса автоматизации являются современные вычислительные технологии на базе ЭВМ. Не остаются в стороне и процессы, связанные с архитектурой и строительством. Повсеместное внедрение CAD-систем за последние десять лет заметно автоматизировало проектирование, упростило ряд сугубо технических задач, позволило повысить выход конечного продукта.
В то же время, компьютерная автоматизация не затронула непосредственно творческий процесс создания архитектурного проекта. Архитектура по-прежнему рождается с помощью классических методов вроде эскизирования на бумаге.
Не смотря на вышеописанное, прослеживается довольно явная тенденция к определенной шаблонности, алгоритмизации и универсальным правилам в современной типовой архитектуре. СССР накопил богатый опыт проектирования типового жилья, которым современные проектировщики с успехом пользуются и поныне.
Поэтому актуальным является создание компьютерных инструментальных средств проектировщика, объединяющих богатой опыт ручного проектирования и современных тенденций общей автоматизации всех процессов. Это позволит сильно упростить процесс проектирования, оптимизировать сроки, снизить трудозатраты для процесса создания итогового архитектурного проекта. Кроме того, подобного рода автоматизация, вероятно, сможет расширить количество вариантов конечного решения проектной задачи. В функции инструментального средства может входить как генерация готового прототипа проекта по заданным требованиям, так и предоставление возможности проектировщику легкого внесения в проект изменений с автоматической перегенерацией результата.
Предмет исследования Автоматизация проектирования объектов жилой архитектуры.
Целью исследования является создание автоматического алгоритма оптимального распределения функциональных зон внутри замкнутой оболочки-контура, частичная автоматизация процесса проектирования типовых и полутиповых проектов жилья.
В качестве объекта исследования выступают математические модели процесса проектирования, связанные с ними алгоритмы и общая идеология частично автоматизированного проектирования и оптимального расположения функциональных зон внутри здания.
Границы исследования
Исследуется только проектирование жилых зданий. Оболочка здания считается фиксированной; для её создания предполагается применять методы, разработанные в других работах. Исследование сосредотачивается на приблизительном расположении функциональных зон внутри оболочки. Окончательное разбиение пространства на функциональные зоны осуществляется известными математическими алгоритмами с последующей ручной доводкой; автоматизация этого процесса также не входит в рамки исследования. Также в работе не рассматривается автоматическая генерация конструктивных элементов здания. Эта работа может быть выполнена полу-автоматически путём внесения изменений во входные данные алгоритма.
Методика исследования включает в себя:
На первом этапе работы - стандартные методы математического моделирования:
• Анализ предметной области - отечественного опыта проектирования типовой жилой архитектуры;
• Анализ математического аппарата - методов оптимизации, их применимости к различным видам задач оптимизации;
• Синтез математической модели и алгоритмов её обработки.
Второй этап заключается в программной реализации математической модели и уточнении её параметров. Для этого применялись
• стандартные методы проектирования программного обеспечения,
• методы модульного тестирования программного обеспечения,
• эмпирические методы для проверки соответствия модели.
На третьем этапе - создание проекта-прототипа жилого здания, в котором применяются методы, разработанные автором ранее [1.23.], для синтеза оболочки здания, и в настоящей работе, для её наполнения функциональными зонами.
Теоретическая база исследования включает следующие группы научно-исследовательских работ:
По архитектуре: современная нормативная строительная база по проектированию, в частности, нормативы проектирования жилых зданий. [СП 54.13330.2011 Здания жилые многоквартирные, СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные и т.д.], а так же труды по архитектурному проектированию [М.В. Лисициан, Е.С. Пронина, Архитектурное проектирование жилых зданий, М-Архитектура-С, 2006];
По методам оптимизации: труды Брента [Brent R.P. Algorithms for minimization without derivatives (PH, 1973), (ISBN 0130223352], а так же иные работы по оптимизации [Абакаров А. Ш., Сушков Ю. А. Статистическое исследование одного алгоритма глобальной оптимизации. — Труды ФОРА, 2004. т.д.];
По разработке ПО: [справочная система Wolfram Alpha], ["Test Early and Often", Microsoft], [Kolawa, Adam (2009-07-01), "Unit Testing Best Practices". Retrieved 2012-07-23.];
Научная новизна настоящего исследования определяется переводом общих нормативных правил проектирования на язык программирования, автоматизация процесса творческого создания планировки здания.
Внедрение результатов работы - создание прототипа программного обеспечения для исследования предлагаемой в работе концепции автоматизации, математических моделей; создание на его основе проектного прототипа, в перспективе - дальнейшая разработка и внедрение механизма оптимизации в обыденную практику проектирования.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из двух разделов: первый раздел включает в себя текстовую часть (65 страниц), состоящую из введения, трех глав, заключения (основные выводы), библиографического списка; второй раздел иллюстрированный - рисунки и схемы.
Основным источником развития процесса автоматизации являются современные вычислительные технологии на базе ЭВМ. Не остаются в стороне и процессы, связанные с архитектурой и строительством. Повсеместное внедрение CAD-систем за последние десять лет заметно автоматизировало проектирование, упростило ряд сугубо технических задач, позволило повысить выход конечного продукта.
В то же время, компьютерная автоматизация не затронула непосредственно творческий процесс создания архитектурного проекта. Архитектура по-прежнему рождается с помощью классических методов вроде эскизирования на бумаге.
Не смотря на вышеописанное, прослеживается довольно явная тенденция к определенной шаблонности, алгоритмизации и универсальным правилам в современной типовой архитектуре. СССР накопил богатый опыт проектирования типового жилья, которым современные проектировщики с успехом пользуются и поныне.
Поэтому актуальным является создание компьютерных инструментальных средств проектировщика, объединяющих богатой опыт ручного проектирования и современных тенденций общей автоматизации всех процессов. Это позволит сильно упростить процесс проектирования, оптимизировать сроки, снизить трудозатраты для процесса создания итогового архитектурного проекта. Кроме того, подобного рода автоматизация, вероятно, сможет расширить количество вариантов конечного решения проектной задачи. В функции инструментального средства может входить как генерация готового прототипа проекта по заданным требованиям, так и предоставление возможности проектировщику легкого внесения в проект изменений с автоматической перегенерацией результата.
Предмет исследования Автоматизация проектирования объектов жилой архитектуры.
Целью исследования является создание автоматического алгоритма оптимального распределения функциональных зон внутри замкнутой оболочки-контура, частичная автоматизация процесса проектирования типовых и полутиповых проектов жилья.
В качестве объекта исследования выступают математические модели процесса проектирования, связанные с ними алгоритмы и общая идеология частично автоматизированного проектирования и оптимального расположения функциональных зон внутри здания.
Границы исследования
Исследуется только проектирование жилых зданий. Оболочка здания считается фиксированной; для её создания предполагается применять методы, разработанные в других работах. Исследование сосредотачивается на приблизительном расположении функциональных зон внутри оболочки. Окончательное разбиение пространства на функциональные зоны осуществляется известными математическими алгоритмами с последующей ручной доводкой; автоматизация этого процесса также не входит в рамки исследования. Также в работе не рассматривается автоматическая генерация конструктивных элементов здания. Эта работа может быть выполнена полу-автоматически путём внесения изменений во входные данные алгоритма.
Методика исследования включает в себя:
На первом этапе работы - стандартные методы математического моделирования:
• Анализ предметной области - отечественного опыта проектирования типовой жилой архитектуры;
• Анализ математического аппарата - методов оптимизации, их применимости к различным видам задач оптимизации;
• Синтез математической модели и алгоритмов её обработки.
Второй этап заключается в программной реализации математической модели и уточнении её параметров. Для этого применялись
• стандартные методы проектирования программного обеспечения,
• методы модульного тестирования программного обеспечения,
• эмпирические методы для проверки соответствия модели.
На третьем этапе - создание проекта-прототипа жилого здания, в котором применяются методы, разработанные автором ранее [1.23.], для синтеза оболочки здания, и в настоящей работе, для её наполнения функциональными зонами.
Теоретическая база исследования включает следующие группы научно-исследовательских работ:
По архитектуре: современная нормативная строительная база по проектированию, в частности, нормативы проектирования жилых зданий. [СП 54.13330.2011 Здания жилые многоквартирные, СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные и т.д.], а так же труды по архитектурному проектированию [М.В. Лисициан, Е.С. Пронина, Архитектурное проектирование жилых зданий, М-Архитектура-С, 2006];
По методам оптимизации: труды Брента [Brent R.P. Algorithms for minimization without derivatives (PH, 1973), (ISBN 0130223352], а так же иные работы по оптимизации [Абакаров А. Ш., Сушков Ю. А. Статистическое исследование одного алгоритма глобальной оптимизации. — Труды ФОРА, 2004. т.д.];
По разработке ПО: [справочная система Wolfram Alpha], ["Test Early and Often", Microsoft], [Kolawa, Adam (2009-07-01), "Unit Testing Best Practices". Retrieved 2012-07-23.];
Научная новизна настоящего исследования определяется переводом общих нормативных правил проектирования на язык программирования, автоматизация процесса творческого создания планировки здания.
Внедрение результатов работы - создание прототипа программного обеспечения для исследования предлагаемой в работе концепции автоматизации, математических моделей; создание на его основе проектного прототипа, в перспективе - дальнейшая разработка и внедрение механизма оптимизации в обыденную практику проектирования.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из двух разделов: первый раздел включает в себя текстовую часть (65 страниц), состоящую из введения, трех глав, заключения (основные выводы), библиографического списка; второй раздел иллюстрированный - рисунки и схемы.
Проведённые исследования подтверждают принципиальную возможность использования разработанной концепции при архитектурном проектировании и предоставляют теоретическую базу для дальнейшей разработки инструментальных средств проектировщика. В то же время, на данном этапе разработка тяжело применима на практике.
Создание полноценного инструментального средства подразумевает как продолжение научных исследований в данной области (совершенствование и усложнение модели процесса проектирования, разработка специализированных методов оптимизации), так и больших объёмов программистской работы (реализация модели и высокопроизводительных алгоритмов на компилируемых языках программирования, разработка интерфейса взаимодействия с существующими САПР и пользователем).
Следует так же добавить, что, в целом, такой подход применим в случаях, когда задача проектирования четко определена и конфигурация проекта не предполагает создания чего-то принципиального нового, в котором, для его создания, необходим элемент творчества.
Создание полноценного инструментального средства подразумевает как продолжение научных исследований в данной области (совершенствование и усложнение модели процесса проектирования, разработка специализированных методов оптимизации), так и больших объёмов программистской работы (реализация модели и высокопроизводительных алгоритмов на компилируемых языках программирования, разработка интерфейса взаимодействия с существующими САПР и пользователем).
Следует так же добавить, что, в целом, такой подход применим в случаях, когда задача проектирования четко определена и конфигурация проекта не предполагает создания чего-то принципиального нового, в котором, для его создания, необходим элемент творчества.