ВведениеФормализация, как представление сведений содержания предметной области в знаковой форме, появляется только в условиях целеполагания на основе накопленных знаний, умений, навыков деятельности людей. Формализация в данной статье устанавливается предметной областью построения моделей объектно-ориентированных автоматизированных технологий (ООАТ) управления и функционирования процессами на различных стадиях жизненного цикла (ЖЦ) объектов строительства (ОС) [1, 2]. Объектом исследования здесь выступает формализация ООАТ жизненного цикла объектов строительства. Цели формализации в данном исследовании устанавливаются предметной областью построения моделей ООАТ управления процессами на различных стадиях ЖЦ ОС. Тем самым имеются вполне конкретные граничные условия, которые задаются преимущественно сводом нормативно-технических документов, относящихся к стадиям и этапам ЖЦ ОС на Рис.1: инвестиционно-изыскательской документации (предпроектная стадия); рабочей документации (стадия проектирования); исполнительной документации (стадия строительства); эксплуатационно-ремонтной документации (стадия эксплуатация); документации демонтажа (стадия утилизации). Формализация основана на структурной декомпозиции ЖЦ ОС и введении понятия о трех уровнях декомпозиции: эшелонирования, расслоения, стратифицирования. Она представлена в данном исследовании в виде модели и схемы с опорой на концептуальную основу понимания ЖЦ ОС [2, 3] и методологическую основу Конструктивного Направления в соответствии с теорией алгорифмов Маркова А.А [4, 5, 6]. Сущность Конструктивного Направления заключается в утверждении, что любой искусственно созданный виртуальный или материальный объект (включая ОС) является конструктивным объектом (КО) и всегда имеет реализующий его Конструктивный Процесс (К-процесс). В статье предложена формализованная модель и схема разработки, управления и порождения К-процессов для стадий ЖЦ ОС.Проблема построения ООАТ на различных стадиях ЖЦ ОС связана с формализованным описанием предметной области, моделей структуры и содержания стадий самого ЖЦ ОС [7, 8]. От полноты и целостности такой формализации будет зависеть эффективность долгосрочных и дорогостоящих разработок, снижение рисков и затрат автоматизации ЖЦ.Среди множества определений сущности формализации примем, на наш взгляд, следующее наиболее ёмкое и точное определение: формализация это – результат сведения содержания в форму [9, 10].Структура и содержание предметной области ЖЦ ОС представлены на Рис.1. Рис.1 Стадии и составляющие их этапы ЖЦ ОС [7] Очевидно, что этапы в составе различных стадий ЖЦ ОС на вышеуказанной схеме (производственные процессы, бизнес-процессы) технологически отличаются друг от друга, иначе, имеют различные цели, средства, методы, состав специалистов, организации и другие содержательные особенности стадий ЖЦ. Модель формализацииТрадиционно стадии связаны с различными материально-техническими сторонами бизнес-процессов производства и эксплуатации ОС. Однако, главным действующим лицом («actor») процессов всегда являются специалисты, принимающие решения по управлению самими процессами на стадиях ЖЦ ОС, иначе – лица, принимающие решение (ЛПР). Такие специалисты всегда действуют на основе знаний и мысленных моделей соответствующих предметных областей ОС, зачатую разрешая технические противоречия и вопросы неопределённости ситуаций в ЖЦ ОС. Также можно выделить пять базовых ролей ЛПР: «Собственник», «Консультант», «Производственник», «Подрядчик», «Эксплуатационщик» [2]. Эти роли в общей схеме разработки, управления и порождения К-процессов ЖЦ ОС представлены на Рис.2. Предполагается, что каждая стадия ЖЦ подчинен принципу доминанты деятельности по А.А.Ухтомскому [11], то есть каждая стадия ЖЦ имеет доминирующую базовую роль ЛПР.Деятельность ЛПР на всех стадиях ЖЦ ОС происходит, на наш взгляд, вокруг свода документации об ОС (СД ОС), представленного отображениями из виртуальной информационной модели ОС. По существу, процессы на всех стадиях ЖЦ ОС либо порождают СД ОС, либо используют СД ОС по назначению стадии, изображенной на Рис.1. СД ОС по отношению к ООАТ управления и функционирования производственными и бизнес-процессами ЖЦ ОС представляется как результат информационной поддержки ЖЦ ОС для ЛПР. Безусловно, существуют многоуровневая среда общих данных (СОД), содержащая множества исходных, промежуточных информационных моделей, порождающих конечную (интегрированную, консолидированную, сводную, федеративную) информационную модель ОС. Разноуровневые СОД в совокупности составляют общее информационное пространство (ОИП) ЖЦ ОС.Таким образом формализация построения ООАТ управления процессами во многом связана с описанием порождения и использования моделей СОД и ОИП в ЖЦ ОС [12].Особо отметим, что сам СД ОС является исходными источником для исполнения этапов материального производства, строительства, эксплуатации ОС. Материальной базой исполнения этих этапов являются: индустрия производства материалов, конструктивных элементов; множество строительных машин, механизмов, оборудования; выполнение требований технологии и организации строительства; наличие различных ресурсов (электричество, вода, дороги, и т.п.). Информационные модели, порождающие СД ОС создают условия автоматизации материальной деятельности ЛПР при производстве ОС, в том числе с применением робототехники в монтаже, отделке, эксплуатации оборудования. Естественно, кадры ЛПР обязаны владеть автоматизированными технологиями на всех стадиях ЖЦ ОС, в том числе и материального производства в составе этапов: подготовка производства, возведение объекта, ввод в эксплуатацию, ремонты, реконструкция, демонтаж ОС [13].По существу, конкретный К-процесс всегда реализуется в ООАТ через множество порождаемых конструктивных объектов (КО) в составе: ЛПР, средств технологии, правил порождения конструктивных объектов, целей.Формализация в указанной работе основана на структурной декомпозиции автоматизированной технологии проектирования и введения понятий о трех уровнях декомпозиции деятельности ЛПР: эшелонирования, расслоения, стратифицирования. В целом подобная декомпозиция инвариантна по отношению к любой антропогенной деятельности в целях построения К-процессов. Ранее исследователи выполняли работы по формализации построения технологии автоматизированного проектирования серий сборных типовых конструкций промышленных зданий различного назначения, предлагались информационные модели конструктивных решений, концепции информационной поддержки ЖЦ технических объектов, включая здания и сооружения [14-22]. Опираясь на исследования по формализации построения ООАТ ЖЦ, представим приведенные выше основы декомпозиции в приложении к формализации ЖЦ ОС. Сущность описываемой ниже модели формализации стадий ООАТ ЖЦ ОС, схематично отражена на Рис.2. Рис.2. Схема формализации построения автоматизированных технологий управления жизненным циклом объектов строительства. Процедура эшелонирования это - разбиение ЖЦ ОС на стадии, инвариантные любому экземпляру ОС из категории «здания и сооружения», что инфографически представлено на Рис.1. В данных стадиях разрабатываются и содержатся К-процессы (этапы ЖЦ). К-процессы порождают соответствующие КО, например, в виде информационной модели или свода документации. Представим формальную модель ЖЦ ОС в виде тождества:ЖЦ ОС ≡ {Эi} , где 1≤ i ≤ 5           (1)(наименование и содержание i-стадий представлены на Рис.1).ЖЦ ОС ≡ { Э1,  Э2 , Э3 , Э4 , Э5 } (эшелонирование).В свою очередь каждый Эi, декомпозируется на три подуровня технологической деятельности ЛПР, обеспечивающих порождение К- процессов: Эi= {Эi1, Эi2, Эi3} :Эi1 – подуровень технологической деятельности ЛПРi при создании инвариантных и специализированных порождающих средств Кi-процессов в виде объектно-ориентированной операционной системы (ОООС) порождения и управления Кi-процессами (системный подуровень разработки {{{КОi}}});Эi2 - подуровень технологической деятельности ЛПРi при организации алгоритмических процессов предметной области на основе ОООС в виде прикладных порождающих средств Кi-процессов (прикладной подуровень разработки {{КОi}});Эi3 - подуровень технологической деятельности ЛПРi при организации объектно-ориентированных Кi-процессов при производстве {{КОi}} на основе использовании прикладных алгоритмических средств Кi - процессов (исполнительный подуровень производств {{КОi}}).Назначение системного подуровня Эi1 состоит в создании системных и специализированных условий порождения Кi-процессов на прикладном подуровне Эi2, а также технологических условий использования Кi- процессов на исполнительном подуровне Эi3.Следует сразу отметить, главным и диктующим все условия разработок, является исполнительный подуровень Эi3, на котором создаются конечные {{КОi}}. При этом ЛПРi является, по существу, главным Заказчиком и Пользователем Кi -процессов при производстве {{КОi}} .С учетом вышеприведенной декомпозиции представим каждый эшелон Эi как своеобразную порождающую грамматику:Эik = { СРik, ЛРПik, КОik, ППik }, где 1≤ i ≤ 5 и 1≤ k ≤ 3        (2) .СРik — средства К-процессов в составе методического, системного, технического, программного, информационного, лингвистического, организационного видов обеспечений (в грамматике — основной алфавит);ЛПРik — лицо, принимающее решения при управлении К- процессами для получения {КОi} (в грамматике — вспомогательный алфавит);КОik — порождаемые Конструктивные Объекты (КО), как цели деятельности ЛПР (в грамматике — начальный символ);ППiк — схема процессов, порождающих {КОi} . Схема представляет собой набор ориентированных сетевых графов, связывающих информационные модели {КОi} и технологические процедуры–операции (в грамматике — система вывода).В вышеприведенной записи Эi в системном виде представлены все составных элементов Эi для производства {КОi}. Наглядно представлено и понятно по умолчанию, что на каждом подуровне имеется свой и различный состав Эi.На основе состава множества (2) осуществляется целеполагание для всех подуровней при организации Кi -процессов производства конечных {КОi} (производство СД: 1. эскизной документации (Э1); проектной и рабочей документации (Э2); исполнительной документации (Э3); эксплуатационно-ремонтной документации (Э4); документации демонтажа (Э5).Подставив формализованные модели подуровней в общее тождество (1) формализованного описания эшелонирования ЖЦ ОС, получим развернутую формализованную модель в следующем виде:ЖЦ ОС ≡ { ( {СР11 , ЛРП11 , КО11 , ПП11} , {СР12 , ЛРП12 ,  КО12 , ПП12}, {СР13 , ЛРП13,  КО13 , ПП13} ); ( {СР21 , ЛРП21, КО21 , ПП21}, {СР22 , ЛРП22 ,КО22 , ПП22}, {СР23 , ЛРП23 , КО23 , ПП23} ); ( {СР31 , ЛРП31 , КО31 , ПП31}, {СР32 , ЛРП32, КО32 , ПП32}, {СР33, ЛРП33 , КО33 , ПП33} ); ( {СР41 , ЛРП41 , КО41 , ПП41} {СР42 , ЛРП42 , КО42 , ПП42}, {СР43 , ЛРП43 , КО43 , ПП43} ); ( {СР51 , ЛРП51 , КО51 , ПП51}, {СР52, ЛРП52, КО52 , ПП52}, {СР53 , ЛРП53 , КО53 , ПП53} ) }.         (3)Назначение данной модели – создать целостное, системное представление о структуре и содержании всех эшелонов и подуровней автоматизированных технологий ЖЦ ОС. Системная организация разработки модели может стать целевой программой создания автоматизированных технологий ЖЦ ОС на долгосрочный период, учитывая также, что сроки ЖЦ ОС составляют десятки и даже сотни лет. При этом следует ожидать существенного сокращения сроков разработок, минимизации и оптимизации ресурсов, создание фактических условий для нового технологического уклада отрасли строительства.Внешняя сложность структуры состава модели ООАТ для ЖЦ ОС отражает фактическую сложность проблемы ее разработки. Содержательное прикладное наполнение предложенной модели основано требованиях объектной ориентации ЖЦ ОС на конкретные классы ОС и диктует структурирование соответствующих им предметных областей ЖЦ ОС. Для этого вводиться понятие о расслоении соответствующих предметных областей ЖЦ ОС, которое выполняется ЛПРi2 на втором подуровне Эi2.Процедура расслоения это - разбиение каждого эшелона (стадии) на множество j – слоев принятия решений {СПРikj} для формирования порождающих процессов – {ППikj} в составе соответствующих К- процессов на стадиях (эшелонах) {Эi} Каждый j – слой содержит множество алгоритмов в виде технологических процедур и операций {ТПОijk} решения задач предметной области при порождении соответствующих {{КОi}}. Достижение этой цели предлагается на основе построения графических сетевых структур (ориентированных сетевых графов), которые включают множества алгоритмов соответствующего j – слоя из предметной области для получения {КОijk}. Для этого ‑ множество {ТПОijk} предметной области каждого {СПРij} объединяются в вершинах графических сетевых моделей. Связи с вершинами в сетевых моделях {ТПОijk}, составляться из исходных (ИИМ) и результативных (РИМ) информационных моделей {КОijk} [7]. Иначе, для множества вершин {ТПОijk} на входе существуют исходные множества {ИИМijk} и на выходе соответственно результативные множества {РИМijk}. Таким образом, функциональные преобразования (алгоритмы) в каждой {ТПОijk} семантически связаны с промежуточными и конечными целями производства {КОijk}Построение области определения функциональных преобразований (алгоритмов) {ТПОijk} требует применения теоретико-множественного построения в виде декартового произведения множеств {ИИМijk}, создающее единое векторное пространство на входе в {ТПОijk}.  Функциональная обработка области определения декартового произведения с помощью алгоритмов {ТПОijk} порождает области значения в виде множества {РИМijk} {КОi}.Общая формула преобразования:{ТПОijk} : { ИИМ111 х ИИМ112 х … х ИИМijk } ⟶ {РИМijk}   (4) При необходимости в функциональной обработке области определения {ТПОijk} подключаются базы данных и знаний, сохраняющие нормативные требования СП, ГОСТ, ТУ, а также различные типовые решения предметной области. Модели баз данных и знаний могут иметь иерархические, реляционные, гипертекстовые структуры или нейросетевое представление. Доступ к ним осуществляется с помощью ОООС. Методологической основой расслоения являются требования построения множества j – слоев принятия решений {СПРijk}, порождающие процессы {ППikj} в составе сетевых моделей. {ППikj} составляют множество потенциально осуществимых алгоритмов порождения {КОiкj}.Формальное представление порождающих процессов {ППikj}  любого CПРijk можно записать в следующем виде:{ППikj} : {Sikj} ⟶ {КОikj},    (5)где Sikj = ({ТПОijk}, {ИИМijk}, {РИМijk}) – сетевой граф предметной области j – слоя.Таким образом формальная модель j–слоя принятия решений {СПРiкj}, можно представить как подмножество модели подуровней {Эik}:{СПРikj} : {Эik}⟶ {КОi}      (6)Взаимосвязанное множество {СПРikj} для каждого эшелона и включает все К-процессы, которые обеспечивают порождение конечного результативного {КОikj} на соответствующих стадиях ЖЦ ОС, то есть совокупный набор К-процессов тождественен взаимосвязанному множеству {СПРikj}Формальное представление К-процессов для стадий ЖЦ ОС следующее:{К-процессы1} ≡ {СПР1kj} ⟶ {КО1} (К-процессы предпроектной стадии ЖЦ ОС);{К-процессы2} ≡ {СПР2kj} ⟶ {КО2} (К-процессы проектной стадии ЖЦ ОС);{К-процессы3} ≡ {СПР3kj} ⟶ {КО3} (К-процессы стадии строительства ЖЦ ОС);{К-процессы4} ≡ {СПР4kj} ⟶ {КО4} (К-процессы стадии эксплуатации ЖЦ ОС);{К-процессы5} ≡ {СПР5kj} ⟶ {КО5} (К-процессы стадии утилизации ЖЦ ОС).Следует подчеркнуть чрезвычайно важную роль {ЛРПikj} («actors») в порождении К-процессов, в создании самих условий их функционирования, устранения всех неопределённостей, выполнения творческой составляющей на всех стадиях создания ОС. К-процессы (автоматизированные технологии) на всех стадий ЖЦ ОС не могут функционировать без единой взаимосвязи {ЛРПikj}.Методически {ЛПРikj} при разбиении {СПРikj} и построения {ППikj} разрабатывают три структуры: - структурный граф (СГ), устанавливающий количество {ТПОi2k} и объединяющий синтаксическую последовательность их исполнения в j – слое (прикладной подуровень);- информационный граф (ИГ), представляющий развитие СГ в семантическое множество алгоритмов j – слоя для потенциально осуществимого порождения КОi2j в составе ППi2j (прикладной подуровень);- функциональный граф (ФГ) исполняется на основе ИГ в виде прагматичного использования ППi3j и порождения конкретного КОi3j (исполнительный подуровень).Построение и использование СГ, ИГ, ФГ возможно только при наличии ОООС, созданной ЛПРi1j ‑ на системном подуровне. Основное требование к совокупности ЛПРi1j : владение знаниями, умениями и навыками предметных областей ОС, на основе которых создается ОООС ЖЦ ОС.Расслоение выявляет важный методологический принцип и аксиому построения К-процессов для получения КО, которые заключаются в следующем: не существуют универсальных К-процессов , которые могут породить множества КО различного класса. Иначе, не существуют универсальных К-процессов, которые могут производить все многообразие множества гражданских и промышленных ОС. Другими словами, К-процессы всегда объектно-ориентированы и исполнимы только для конкретного класса ОС.Следствием этого является вывод, что расслоение предметной области для К-процессов может прилагаться только к объектно-ориентированной предметной области с целью получение множества конкретного класса КО. Указанные условия подчёркивают особую роль трех подуровней в эшелонах {Эi} при выполнении расслоения объектно-ориентированной предметной области:- ЛПРi1 на первом системном подуровне Эi1 создает средства ОООС, то есть средства порождения и управления К-процессамиi ;- ЛПРi2 на втором подуровне Эi2 осуществляет расслоение предметной области на множество j - слоев {ЭПРij} и создает схему ППi, используя ОООС порождения и управления К-процессамиi ;- ЛПРi3 на третьем подуровне Эi3 управляет К-процессамиi производства конкретного {КОi} на основе средств ОООС и схем ПП.В целом ОООС - есть основное средство создания и управления объектно-ориентированными автоматизированными технологиями стадий ЖЦ ОС и эта операционная система создается ЛПРi1 по техническим заданиям от ЛПРi2 и ЛПРi3 для использования, соответственно, на прикладном Эi2 и на исполнительном Эi3 подуровнях. Важной итоговой проблемой является разбиения КО на страты (стороны абстрагирования), необходимые при создании средств видов обеспечений для организации К-процессов и порождения соответствующих КО. Для этого вводиться понятие о стратифицировании, выполняемом ЛПРi3. Процедура стратифицирования связана с многосторонней деятельностью {ЛПРikj}, которые обеспечиваются соответствующими предметными сферами ЖЦ ОС: территориальное планирование, архитектура, строительные конструкции, инженерное оборудование и сети, стоимость, технологии и организация строительства, эксплуатация, ремонты, реконструкция, демонтаж, снос ОС и рекультивация пятна застройки. Стратифицирование многосторонней деятельности ЛПРiкj отражается в содержании средств видов обеспечений: методических, системных, технических, программных, информационных, лингвистических, организационных, ‑ для автоматизированных технологий ЖЦ ОС.Средства Методического Обеспечения (МО) включают:- методологию, стандартизацию построения автоматизированных процессов;- нормативы и алгоритмы разработки и поддержки архитектурных, объемно-планировочных, конструктивных решений, инженерного оборудования, строительства, эксплуатации ЖЦ ОС.Средства технического обеспечения (ТО) включают:- автоматизированные рабочие места ЛПРi, компьютерные сети, оргтехнику, комплектующие материалы;- комплекты оборудования (включая робототехнику), механизмы, инструменты, материалы, изделия на этапах подготовки производства, строительства, эксплуатации всех частей ЖЦ ОС.Cредства Системного Программного Обеспечения (СПО) включают:- программы базовой операционной системы, компьютерных сетей и поддержки автоматизированных рабочих мест – ЛПР;- программы, объектно-ориентированной операционная система порождения и управления К-процессамиi;- системные программы формирования инвариантных основ информационных моделей ОС.Средства Прикладного Программного Обеспечения (ППО) включают программы расчётных обоснований архитектурных, объемно-планировочных, конструктивных решений, инженерного оборудования, строительства, эксплуатации ОС на основе соответствующих {ЭПРij}.Средства Информационного Обеспечения (ИО) включают:- множества {ИИМijk} и множества {РИМijk} в составе {ЭПРij}, базы данных и базы знаний строительных нормативов и типовых решений К - процессов;- типовые (повторно-применяемые) информационные модели архитектурных, объемно-планировочных, конструктивных решений, инженерного оборудования, строительства, эксплуатации ОС.Средства Лингвистического Обеспечения (ЛО) включают:- языки программирования разработчиков СПО – ЛПР1k;- языки программирования разработчиков ППО – ЛПРk2;- языки пользователей – ЛПР3k для информационного моделирования ОС.Средства Организационного Обеспечения (ОО) – включают:- структуру организации коллективов {ЛПРk}, отвечающих за технологии автоматизированных процессов на стадиях ЖЦ ОС;- подготовку кадрового состава- {ЛПРk}, для разработки, использования, поддержки (развития) всех стадий ЖЦ ОС;- систему контроля качества на всех стадиях ЖЦ ОС.Практическое воплощение предложенной формализации ЖЦ ОС нацелено на разработку и использование средств МО, ТО, СПО, ППО, ИО, ЛО, ОО для порождения объектно-ориентированных моделей К-процессов конкретного класса ОС. Прагматическая и экономическая целесообразность такого выбора ОС, отвечающих требованиям экологичности, экономичности, энергоэффективности, комфортности проживания, связана с запросами общества, окупаемостью и эффективностью затрат, например с массовым производством ОС класса малоэтажного жилищного строительства [23].Развитие проблемы стратифицирования является предметом рассмотрения следующих статей. Выводы.1. Формализованное построение ООАТ ЖЦ ОС опирается на концептуальную основу понимания ЖЦ ОС и на методологию Конструктивного Направления теории алгорифмов, устанавливающую факт, что любой искусственно созданный виртуальный или материальный КО всегда имеет реализующий его К-процесс.2. Вводится важный методологический принцип и аксиома порождения К -процессов для получения КО: К -процессы всегда объектно-ориентированы и исполнимы только для конкретного класса ОС, то есть не существуют универсальных К-процессов, которые могут производить все многообразное множество жилых, общественных, промышленных ОС.3. Предложена формализованная модель и схема разработки, управления и порождения К-процессов для стадий ЖЦ ОС.