Архитектурное формирование научно-производственных зданий инновационного направления

ХРУСТАЛЕВ Дмитрий Александрович

Архитектура зданий и сооружений.

Творческие концепции архитектурной деятельности

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата архитектуры

Работа выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на кафедре «Архитектура промышленных сооружений»

Костогарова Евгения Петровна

Алексашина Виктория Васильевна

Галушко Ольга Юрьевна

исследовательский и проектно-

экспериментальный институт

промышленных зданий и сооружений»

ЦНИИПромзданий
Защита состоится «14» июня 2011 года в 12 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.124.02 при Московском архитектурном институте (государственной академии) по адресу: 107031, г. Москва, ул. Рождественка, д.11
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского архитектурного института (государственной академии)
Автореферат разослан «12» мая 2011 г.
Ученый секретарь

Диссертационного совета,

кандидат архитектуры С.В. Клименко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Здания инновационного направления являются сегодня одним из наиболее востребованных видов рабочих пространств, они должны обеспечивать оптимальные условия для создания и внедрения различного вида новшеств, базирующихся на результатах научных исследований и порождающих значимые изменения в социальной практике.

Развитие прогрессивных форм инновационной деятельности началось с 60-х гг. ХХ века, ускорившись в ХХI в. Инновационные фирмы ведут исследования с привлечением рискового финансирования в новых областях науки, образования и техники, разработку новых технологий, а также внедрение результатов инноваций в практику. Особое внимание уделяется поисковым работам, перспективность которых определяется в течение 2-3-лет. Возрастает рисковая часть капиталовложений в строительство. Строятся здания и комплексы, предназначенные для сдачи во временное (на срок не более 5-7 лет) пользование вероятным, заранее не известным клиентам.

В нашей стране в течение ряда десятилетий также создавались многочисленные внедренческие комплексы; однако вне рыночных экономических условий и в отсутствии конкуренции их деятельность не всегда оправдывала ожидания. Сегодня, в условиях развития в РФ информационного общества и становления «экономики знаний», вновь идет процесс создания отечественных центров инноваций, которые должны иметь большое экономическое и социальное значение. Нуждаются в модернизации и сложившиеся к настоящему времени традиционные формы организации опытно-внедренческой деятельности. Проектирование и строительство научно-производственных зданий инновационного направления должно ответить возрастающим требованиям, что делает особенно актуальным изучение передового мирового опыта и выработку соответствующих рекомендаций.

Диссертационное исследование опирается на работы, посвященные социальным, организационным, функциональным, архитектурно-пространственным аспектам формирования научно-производственных комплексов инновационного направления.

Социальные проблемы инновационной деятельности исследуются в работах А.Г.Аллахвердяна, Ю.А.Карпова, Л. Ш.Лозовского, Е. Б.Стародубцевой.

Общетеоретическим проблемам архитектуры посвящены труды А.К.Буро-ва, В.Л.Глазычева, А.В.Иконникова, А.И.Некрасова, Ю.П.Платонова, Н.А.Сап-рыкиной, С.О.Хан-Магомедова, Я.Г.Чернихова.

Большой вклад в создание концепций формирования новых типов зданий для инновационной высокотехнологической деятельности был внесен теорией и практикой таких мастеров архитектуры, как Мис Ван дер Роэ, Ле Корбюзье, Ф.-Л.Райт, А.Аалто, Ээро Сааринен, Ф.Джонсон, Л.Кан, М.Брейер, Ж.Канди-лис, Р.Роджерс, Н.Фостер, Н.Гримшоу, Р.Пиано, В.Греготти, Д.Перро, Г.Хенн, братья Веснины, И.С.Николаев, А.В.Щусев, И.В.Жолтовский, В.А. Мыслин.

Принципиальным проблемам архитектуры производственных и научных зданий и комплексов посвящены исследования В.В.Алексашиной, И.Г.Гохаря-Хармандаряна, С.В.Демидова, Г.В.Есаулова, К.Н.Карташова, Н.Н.Кима, Л.Б.Ко-логривовой, Е.П.Костогаровой, А.П.Кудрявцева, Д.А.Метаньева, А.А. Хрусталева, Г.Н.Черкасова.

Месту крупных научно-производственных комплексов в городе и городских агломерациях посвящены исследования В.Н.Белоусова, М.П.Березина, Ю.П. Бочарова, А.Э.Гутнова, Г.И.Кулешовой, И.Г.Лежавы, О.В.Лилуевой, К.И. Сергеева, Ю.А.Табунщикова, Н.Р.Фрезинской, И.П.Шумной.

Проблемы совершенствования архитектуры научных, производственных, офисных зданий и комплексов исследуются в работах: Г.М.Аграновича, А.В. Антонова, С.В.Блинкова, В.В.Бургмана, А.Е.Вартапетовой, Р.В.Волкова, А.Л. Гельфонд, Х.Вельзера, И.В.Диановой-Клоковой, А.Н.Комардина, В.О.Кулиша, Е.Г.Кутухтина, Д.К.Лейкиной, О.Р.Мамлеева, А.М.Манькина, Л.А. Меньшикова, Я.Ю.Парецкого, М.Н.Туркатенко, А.И.Финогенова, А.А.Фисенко и др.

Однако, до сих пор не исследованы следующие вопросы:

• 
  особенности архитектурного формирования инновационных научно-производственных зданий для рисковых направлений деятельности;
  
• 
  методические аспекты архитектурно-строительного проектирования инновационных объектов, как объектов рыночной экономики.
  

1. 
   Анализ особенностей и тенденций функционально-пространственного развития инновационных научно-производственных объектов.
   
2. 
   Выявление факторов, влияющих на пространственное формирование и определение принципов архитектурной организации ИНПО.
   
3. 
   Разработка комплексной методики архитектурного проектирования инновационных научно-производственных объектов.
   

Временные и географические границы: процесс развития ИНПО рассмотрен с середины ХХ в. (время начала их массового создания в странах с передовой экономикой) до начала XXI в. на территории ряда зарубежных стран (США, Великобритании, Германии, Франции, Канаде и др.), а также на примерах инновационных комплексов в России.

• 
  натурное обследование ИНПО;
  
• 
  выявление, изучение и анализ научно-технических и социальных факторов, влияющих на развитие пространства для инновационной деятельности; отечественного и зарубежного опыта проектирования и строительства (по литературным источникам, электронным ресурсам, натурным обследованиям);
  
• 
  комплексный анализ и обобщение архитектурно-пространственных характеристик ИНПО;
  
• 
  построение алгоритма проектной деятельности на базе найденных закономерностей для разработки методики проектирования ИНПО;
  
• 
  проектирование ИНПО в различных градостроительных условиях.
  

• 
  система восьми основополагающих принципов архитектурного формирования ИНПО, в числе которых: многофункциональность, резервирование, универсальность и гибкость, кооперирование и долевое использование, социальный инжиниринг, экономичность и энергоэффективность, безопасность, качество архитектурных решений;
  
• 
  методика архитектурного проектирования ИНПО с последовательным формированием функционально-пространственных и инженерно-технологических структур здания;
  
• 
  методика компьютерной визуализации и демонстрации проектных решений многофункциональных комплексов, в т.ч. для инновационной деятельности – на основе послойной трехмерной компьютерной модели.
  

• 
  определении принципиальных закономерностей и особенностей развития ИНПО как отдельного объекта проектирования;
  
• 
  разработке методики проектирования ИНПО, базирующейся на последовательной специализации их архитектурно-пространственной организации;
  
• 
  разработке методических приёмов компьютерной визуализации, направленных на улучшение взаимопонимания между заказчиком и проектировщиком.
  

• 
  Проектирование зданий для рисковых направлений научно-производ-ственной деятельности на основе методики последовательного формирования функционально-пространственных и инженерно-техноло-гических структур будет способствовать повышению универсальности и гибкости решений, снижению затрат и сокращению сроков предоставления пользователю обустроенных площадей для работы.
  
• 
  Положения работы могут быть использованы при составлении научно-практических рекомендаций по проектированию инновационных объектов в составе технопарков, технополисов, деловых и научно-технических центров и проч. как для реального проектирования, так и для учебной деятельности.
  
• 
  Методика компьютерной визуализации актуальна как для оптимизации самого процесса проектирования, в т.ч. при организации комплексного проектирования с участием специалистов смежных специальностей, так и для работы с заказчиком с целью повышения инвестиционной привлекательности и расширения круга потенциальных клиентов.
  
• 
  Выполненная в работе постановка архитектурной задачи решения конфликта между универсальностью и специализацией пространства может служить базой для дальнейших научных исследований в области типологии ИНПО.
  

Основные положения диссертации внедрены в научные исследования по темам:

• 
  Исследование проблем пространственной организации новых форм научной и научно-инновационной деятельности, № гос. рег. 0120 0 5044097, УДК 725.4, раздел 1.3. Архитектурное формирование инновационных центров высоких технологий. ОНИР ГИПРОНИИ РАН, М. – 2007 г. (Заключительный отчет о научно-исследовательской работе 2005-2007 гг. по теме 7.2.12, в 2-х т., 63 с., 9 табл., 48 илл.);
  
• 
  Исследование проблем формирования многофункциональных комплексов зданий и сооружений инновационных центров. Учреждение Российской Академии Наук ОНИР ГИПРОНИИ РАН, М. – 2010 г. (Отчет о научно-исследовательской работе 2008-2010 гг.по теме 8.10: Исследование проблем пространственной организации научных комплексов на основе приоритетов технологического развития России, № гос. рег. 0120 0 5044097, УДК 725.4, раздел 1.2., 95 с., 4 табл., 24 илл.).
  

• 
  опубликованы в научных статьях, изложены на научно-практических конференциях – в Московском архитектурном институте (2011, 2010, 2007 гг.), в Киевском политехническом институте (2001 г.), на конференции Международного союза архитекторов UIA “Science and High-Tech Facilities” (г.Черноголовка, 2001 г.), в Варшавском политехническом университете (г.Плоцк, 1996 г.);
  
• 
  использованы в проектной практике в Архитектурном бюро «Ахрус» (в 2002-2010 гг.), ТПО-5 Бюро Платонов (2005-2008 гг.): Офисное здание на ул.Правда (г.Москва, реализовано в 2008г., соавтор); Бизнес-центр с многоэтажной автостоянкой на Ленинском просп. (г. Москва, стадия Проект, 2004 г., соавтор); Бизнес-центр на Третьем транспорт-ном кольце (г. Москва, стадия Предпроектные предложения, 2002 г., соавтор); Офисное здание на Кожевнической улице (г. Москва, стадия Предпроектные предложения, 2008 г., соавтор); Центр науки, информатики и новых технологий на пл.Гагарина (г. Москва, стадия Предпроектные предложения, 2008 г., соавтор);
  
• 
  апробированы автором в дипломном проектировании на тему «Технопарк Михалково» в Северном Административном Округе г.Москвы (МАРХИ, кафедра «Архитектура промышленных сооружений», 1998 г.);
  
• 
  внедрены в учебный процесс МАРХИ в виде Программы-задания на курсовое проектирование для студентов V курса и Методическое пособие по теме «Научно-технологический парк» (в соавторстве с проф. О.Р.Мамлеевым, 2010 г.), цикла лекций для студентов V курса кафедры «Архитектура промышленных сооружений» по теме «Технологический парк. Здание для научно-производственной деятельности» (2009-2011 гг.);
  
• 
  применены автором в экспериментальном проектировании со студенческими коллективами 5-6 курсов МАРХИ в сотрудничестве с проф. Г.Ю.Орловым, доц. А.Л.Нечаевым (2004-2008) и проф. А.А.Фисенко (2011 г.).
  

Диссертация состоит из двух томов. Первый том включает текстовую часть, состоящую из введения, трех глав, выводов (144 страницы), библиографию – 119 наименований. Второй том включает 63 графоаналитических листа по теме исследования, а также материалы четырех приложений.

Определено, что главными особенностями процесса инновационной деятельности, влияющими на её функциональную и пространственную организацию, является рисковый характер и затруднительность формализации самого процесса инноваций и связанная с этим необходимость преодоления социально-психологических барьеров. Определено, что в состав ИНПО входят пространства: основного рабочего назначения (для ведения инновационной научно-производственной деятельности), социально-информационного, административно-представительского, инженерно-технического, бытового, вспомогательного назначения. Широкий спектр направлений и видов инновационной деятельности обуславливает разнообразие современных ИНПО (см. приложение 1 на стр.26).

Проведена классификация ИНПО по ряду признаков:

• 
  по преобладающему виду деятельности – объекты индустриальные, технологические, деловые, научные;
  
• 
  по профилю деятельности – объекты, где проводятся исследования в одной или нескольких областях;
  
• 
  по характеру застройки – помещение, здание, комплекс (взаимосвязанная группа зданий на отдельной площадке с общественной и вспомогательно-технической инфраструктурой);
  
• 
  по условиям строительства и собственности – новое строительство, реконструкция; объекты собственные или предназначенные для сдачи во временное пользование неизвестному клиенту;
  
• 
  по размещению в границах городской агломерации – центр города, городская периферия, загородные районы;
  
• 
  по уровню территориальной организации: объект, зона, наукоград (образование, представляющее собой сочетание учебных, научных, конструкторско-технологических, опытно-производственных предприятий с развитой сетью социально-бытового и информационно-культурного обслуживания), региональная территориальная система;
  
• 
  по типу базового предприятия – объекты при ВУЗе, научно-исследова-тельском институте, промышленном предприятии;
  
• 
  по размеру территории – малые (<3 га), средние, крупные (>30 га).
  

• 
  характер общественного устройства и экономических отношений, уровень развития и способы организации производительных сил;
  
• 
  характер поселений (сельские, городские) и род занятости (в аграрном, индустриальном, научно-техническом, сервисном, информационном секторах);
  
• 
  уровень и масштабы образования, уровень развития научных знаний.
  

В нашей стране на базе огромного научного и производственного потенциала процесс создания ИНПО (в виде опытных баз, экспериментально-внедренческих комплексов, научно-исследовательских центров технологий) получил с 1970-х гг. большое распространение. Комплексы создавались на базе производственных предприятий; научно-исследовательских институтов; научных зон; научных городов-спутников; крупных городов – региональных научных центров. Ряд объектов, созданных в те годы, могут служить достойными примерами пространственной организации ИНПО. После периода нестабильности в конце ХХ в. сегодня в РФ вновь усилился интерес к инновационной деятельности. Переход к рыночной экономике, создание конкурентной среды ставит задачу изучения и аналитического осмысления передового зарубежного опыта создания ИНПО и выявления тенденций их пространственного формирования.

Анализ проектов и построек позволил обобщить опыт и на этой основе выявить тенденции их функционально-пространственного формирования. Репрезентативность проанализированного материала обусловлена как его объёмом (около 320 зарубежных и лучших отечественных ИНПО, созданных в течение 50 лет), так и широтой спектра видов инновационной деятельности. Исследованные объекты представляют почти полный спектр научной и производственной деятельности. В настоящее время наиболее востребованы пространства для следующей деятельности: научной (информатика, экология, физика, химия, биология, медицина, образование, экономика) и производственной (производство, распределение и очистка воды, распределение электроэнергии, издательская и полиграфическая деятельность, производства машин и оборудования, электрооборудования, оптического и электронного оборудования, финансовая деятельность, транспорт и связь, торговля и ремонт, здравоохранение и ряд прочих услуг (согласно Общей классификации видов экономической деятельности). Однако востребованность пространств переменна с течением времени и зависит от ряда условий, в т.ч. и экономических.

Происходит постоянное усложнение процесса инновационных исследований и разработок, исследовательский процесс значительно продвинулся вперед во всех областях науки; новый инструментарий, технологии и реактивы требуют постоянной специализации инфраструктуры; современные исследования все чаще бывают мультидисциплинарными, требуя участия в них большого числа специалистов разных профилей.

Усложняется функциональная организация ИНПО: объекты развиваются на базе разных предприятий (университет, ВУЗ, НИИ, промышленное предприятие); являются частью структуры инновационного парка или расположены в городе в виде отдельных объектов (научно-технических, индустриальных отелей).

Широкий спектр инновационной деятельности, функциональные и территориальные аспекты развития ИНПО определяют типологическое разнообразие объектов – от отдельного здания, группы зданий – до крупных территориальных комплексов.

Многофункциональность определяет разнообразие технологических, конструктивных, инженерных требований к архитектурным параметрам объектов разного назначения в составе ИНПО:

• 
  рабочих (лаборатории теоретических, виртуальных, общенаучных исследований, залы экспериментально-модельных установок, опытного производства);
  
• 
  социально-информационного обслуживания (администрация и управле-ние, научная информация, учеба и просвещение, выставки и реклама, конференции, семинары, отдых и спорт, бытовое обслуживание);
  
• 
  вспомогательно-технического обслуживания (службы научных приборов и оборудования, связи, общие инженерно-технические и специализированные инженерно-технологические службы, складское хозяйство, логистика).
  

Повсеместное использование информационных технологий, преимущественное развитие микропромышленности, возможности виртуального проведения исследования и эксперимента приводят к возрастанию в ИНПО доли помещений для работы на персональном компьютере и снижению доли зальных пространств для размещения крупного экспериментального оборудования.

В инструментальных лабораториях происходит переход к высокотехнологичному пространству; развитие инструментальной базы идет по «боксовому» типу, что позволяет отказаться от сложных и дорогостоящих строительных приёмов организации изолированных рабочих пространств.

В результате сглаживания функциональной специфики организации пространства для разных видов инновационной деятельности и возрастания роли человеческого фактора имеет место тенденция изменения соотношения пространственных параметров ИНПО.

Повышаются требования к организации инженерной инфраструктуры, возможностям её наращивания и трансформации. Сложность систем инженерного обеспечения постоянно возрастает. Их стоимость может составлять до 50% стоимости всего строительства. Службы технической поддержки требуют гибких решений, удовлетворяющих постоянно меняющимся требованиям многих исследователей. В результате тенденцией является рост требований к инженерной инфраструктуре.

Эффективность инновационной деятельности в большой мере зависит от человеческого фактора. Для работы в ИНПО привлекаются ученые с мировым именем и самые блестящие студенты, которые, в свою очередь, имеют повышенные требования к инструментарию, инфраструктуре, условиям труда, проживания и отдыха. Социальное окружение становится составной частью инфраструктуры объекта. Продуктивность коллегиального общения в деле выработки новых идей повышает значимость зон неформального общения и отдыха, залов для конференций, семинаров, выставок, а также объектов просвещения: классов для обучения, аудиторий и пр. Повышение значимости социального пространства (т.н. «социального инжиниринга») ведет к повышению уровня инновационных достижений в целом. Это определяет тенденцию роста требований к социальной инфраструктуре.

Для повышения эффективности деятельности и снижения капитальных затрат предусматриваются службы кооперированного использования, предназначенные для разных пользователей ИНПО, причем объём и стоимость этих служб постоянно повышается. К кооперированным относятся следующие обслуживающие инновационный процесс службы: вспомогательные и технические (аналитические, инструментальные, виварии, дорогостоящие экспериментальные установки и пр.); социально-информационные (административно-вспо-могательные, информационно-просветительские, общественно-культурные, ре-креационные). Имеет место тенденция развития служб долевого и кооперированного использования.

В структуре ИНПО увеличивается доля площадей для рисковых работ. Здания для временного пользования составляют сейчас до 70% в структуре ИНПО. Это здания для сдачи во временное пользование, инкубаторы инноваций, научно-технические отели. Средняя продолжительность инновационной программы составляет 3 года, и имеет тенденцию к сокращению. Сроки сдачи помещений во временное пользование снижаются в среднем до 3-5 лет. За это время более 30% элементов здания претерпевают различные внедрения и переделки. Возрастает роль использования средств динамической архитектуры¹. Затраты на переделки в структуре здания могут увеличиваться в полтора раза из-за убытков вследствие простоя деятельности. Соответственно возрастают требования к универсальности, гибкости и трансформации рабочего пространства. Можно говорить о тенденции увеличения доли площадей временного использования и сокращения временного интервала между потребными трансформациями пространства.

Решение вопросов безопасности, энергоэкономичности и экологичности определяют выбор архитектурных форм, технологий и материалов².

Эффективность инновационной деятельности напрямую зависит от связи ИНПО с научными, информационными, социально-культурными центрами, транспортной инфраструктурой. Состав требований к размещению непрерывно усложняется в связи с необходимостью удобной связи с университетами, библиотеками, культурно-зрелищными учреждениями. Возрастает роль взаимосвязей с природно-ландшафтной средой, достопримечательностями. Тенденцией является повышение требований к условиям размещения.

Таковы основные наиболее устойчивые тенденции, к настоящему времени определяющие направления архитектурного формирования ИНПО.