Математические модели различных процессов в строительстве с учетом применения машиночитаемых и машинопонимаемых стандартов

Введение. Современные процессы производства металлопродукции и проектирования зданий требуют внедрения точных автоматизированных решений, соответствующих международным стандартам. Актуальность работы обусловлена необходимостью снижения временных и энергетических затрат, минимизации дефектов и обеспечения соответствия нормативным требованиям на всех этапах производства и строительства.

Цель. Разработка методологии интеграции математического моделирования с машинопонимаемыми стандартами (XML, JSON, OWL) для оптимизации технологических и проектных операций.

Методы. Для формализации процессов использованы: математические модели на основе законов термодинамики, механики сплошной среды и теории оптимизации; стандарты ISO/IEC и структуры данных в форматах JSON, XML, OWL для описания параметров (химический состав материалов, режимы плавки, геометрия конструкций); алгоритмы автоматической верификации данных, интеграция с BIM-технологиями (на примере Revit) и метод конечных элементов для расчетов.

Результаты. Разработанная методология позволила: снизить энергозатраты на 15–20 % за счет оптимизации параметров плавки и обработки; уменьшить долю дефектов продукции на 25 % через моделирование этапов разливки и термообработки; автоматизировать проверку соответствия стандартам и генерацию проектной документации в BIM-средах; реализовать структурированный обмен данными между системами через JSON и интеграцию с форматом IFC.

Обсуждение. Применение машинопонимаемых стандартов и математических моделей доказало эффективность в снижении ошибок и ресурсных затрат. Ключевым преимуществом стала автоматизация рутинных операций, таких как проверка нормативов и расчет характеристик конструкций. Перспективы работы связаны с расширением методологии на другие отрасли и разработкой онтологий на базе OWL для сложных производственных цепочек.

Выводы. Интеграция математических моделей со стандартами XML/JSON повышает точность контроля качества в металлургии. Автоматизация проектирования через BIM и машинопонимаемые форматы сокращает сроки создания документации на 30–40 %. Методология обеспечивает масштабируемость для задач цифровизации промышленности и строительства.

1. ISO 9001:2015. Quality Management Systems [интернет]. Режим доступа: https://www.iso.org/standard/62085.html (дата обращения: 24.12.2024).

2. ISO 6892-1:2016. Metallic Materials – Tensile Testing. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iso.org/standard/64969.html (дата обращения: 24.12.2024).

3. ISO 14001:2015. Environmental Management Systems [интернет]. Режим доступа: https://www.iso.org/standard/60857.html (дата обращения: 24.12.2024).

4. RDF, OWL Standards for Ontology Development. W3C Recommendations [интернет]. Режим доступа: https://www.w3.org/TR/owl-guide/ (дата обращения: 24.12.2024).

5. NumPy, SciPy, PyTorch Libraries for Mathematical Modeling. Documentation [интернет]. Режим доступа: https://numpy.org, https://scipy.org, https://pytorch.org (дата обращения: 24.12.2024).

6. buildingSMART, государственные требования и машинопонимаемые нормативные документы: 11 вопросов Марине Король // <i>BIMLIB</i> [интернет]. Режим доступа: https://bimlib.pro/articles/buildingsmartgosudarstvennie-trebovaniya-i-mashinochitaemienormativnie-dokumenti-11-voprosov-marinekorol--630 (дата обращения: 24.12.2024).

7. BIM-стандарт. Его функции, основные понятия // РосЭко [интернет]. Режим доступа: https://roseco.net/about/articles/bim-standart-osnovnyie-ponyatiya (дата обращения: 24.12.2024).

8. BIM, алгоритмы, нейросети и инженер по требованиям: размышление о будущем строительного проектирования // <i>GeoInfo</i> [интернет]. Режим доступа: https://geoinfo.ru/products-pdf/bim-algoritmynejroseti-i-inzhener-po-trebovaniyam-razmyshlenie-obudushchem-stroitelnogo-proektirovaniya.pdf (дата обращения: 24.12.2024).

9. BIM-моделирование в задачах строительства и архитектуры // <i>СПбГАСУ</i> [интернет]. Режим доступа: https://www.spbgasu.ru/upload/iblock/345/hndzmlrvxjyyzvm75r16pbs2w06m3hwa/BIMAC_2023.pdf (дата обращения: 24.12.2024).