Архитектурное формирование научно-производственных зданий инновационного направления

Формирование общей концепции ИНПО, их функциональной структуры, архитектурно-пространственной композиции, объёмно-планировочных, конструктивных, образных решений зависят от ряда внутренних и внешних факторов.

Среди факторов размещения:

• 
  положение в границах агломерации (в центре, срединной зоне, на периферии города, в загородных районах) через систему градостроительных регламентов лимитирует профиль, санитарно-защитные мероприятия, высотность, плотность застройки;
  
• 
  положение в функциональной зоне связано со стратегиями градостроительного развития (ориентацией сложившихся научных зон на инновационный путь развития, регенерацией территорий промышленных зон, повышением социальной активности в спальных районах города и организацией многофункциональной застройки);
  
• 
  положение в транспортной структуре связано с требованиями доступности, наличием автопарковок, связями с внешним окружением;
  
• 
  наличие необходимых условий подключения внешних инженерных сетей.
  

Высокие требования к экологии рабочей среды выводят фактор влияния природного ландшафта в разряд решающих, обуславливая желательность размещения вблизи зеленых массивов, парков, рекреационных зон, а также систему благоустройства ИНПО.

По условиям строительства при создании ИНПО можно использовать новое строительство; реконструкцию существующего фонда площадей.

Внутренние факторы (отражающие технологические ограничения) включают: функции и профиль инновационной деятельности; требования технологии и мер защиты; организацию инженерно-технических коммуникаций; форму собственности и размер компаний, снимающих площади во временное пользование.

Функции ИНПО определяется технологией, профилем деятельности, местоположением, мерой развития соседних звеньев, участвующих в процессе и пр. Функциональный состав в свою очередь определяет пространственное соотношение и размещение основных функциональных зон; назначение, параметры и типы зданий в составе ИНПО.

Вопросы взаимной изоляции технологического процесса и внешней среды предполагают применение различных мер изоляции производственных вредностей (конструктивных и планировочных), санитарно-защитных зон («прямых» и «обратных»).

Пространственная организация инженерных коммуникаций влияет на архитектурно-планировочное решение зданий.

В зависимости от условий собственности ИНПО делятся на собственные объекты («резиденты») и на объекты, предназначенные для сдачи во временное пользование на коммерческой основе. Размер компаний, берущих помещения во временное пользование, влияет на архитектурное формирование ИНПО (предусматривается система разделения на отдельные блоки; внаём сдаются помещения (модули) малые (15-200 кв.м), средние (200-600 кв.м), крупные (600-2000 кв.м).

Рассмотренные факторы формируют основу функционально-планировочной и архитектурной организации и обуславливают применение перспективных приёмов формирования ИНПО. Среди них:

• 
  Размещение с обеспечением близости станций скоростного рельсового транспорта, аэропортов, доступности с нескольких автомагистралей, организации удобных подъездов с возможностями визуального раскрытия объекта, близости остановок общественного транспорта, наличия необходимых парковок. Повышению статуса комплекса служит наличие природного ландшафта, близость достопримечательностей, объектов культуры, исторических памятников.
  
• 
  Применение различных компоновочных схем: из отдельных зданий; из зданий, сблокированных в компактные объёмы; их зданий, сблокированных вдоль общей коммуникационной галереи (обычно рабочие пространства блокируются с помещениями инженерно-технического и социально-рекреационного назначения). Выбор той или иной компоновочной схемы зависит от особенностей технологии, ограничений генерального плана, соображений экономики и маркетинга, творческих позиций.
  
• 
  Четкое зонирование на всех пространственных уровнях (генерального плана, здания, помещения); выделение зон – рабочей, инженерно-технической, социальной (в т.ч. открытого и закрытого доступа), с учетом перспективного расширения комплекса; при необходимости – применение приёмов вертикального зонирования.
  
• 
  Организация развитой социально-информационной и рекреационной инфраструктуры (на генеральном плане, в комплексе зданий, в отдельном здании) с применением встроенных, пристроенных, отдельных объектов;
  
• 
  Применение нескольких принципиальных схем пространственной организации инженерных коммуникаций: в вертикальных технических шахтах (встроенных или пристроенных), в технических коридорах (внутренних или периметральных), в горизонтальных технических пространствах (этажах), открытая прокладка (под потолком, по стенам); совмещенные схемы;
  
• 
  Многоуровневое модульное регулирование (на уровнях генплана комплекса, здания и его элементов, помещения, рабочего поста); выделение в объёмно-планировочной организации ИНПО пространства для деятельности и пространства для коммуникаций³.
  
• 
  Унификация различных параметров, строительных элементов, узлов, деталей; применение унифицированных объёмных блоков. Типы, параметры и способы блокировки унифицированных объёмных блоков различны в зависимости от профиля инновационной деятельности.
  

Архитектурно-пространственное формирование ИНПО следует закономерностям, общепринятым при создании современных объектов общественного, научного, производственного назначения. Однако ряд положений являются характерными для ИНПО как самостоятельного, сложного объекта проектирования. Именно это положено автором в основу формулировки системы основополагающих принципов формирования ИНПО, базовых для формирования архитектурно-планировочной структуры и оценки эффективности проектных решений.

Создание высокоэффективной инновационной среды требует объединения различных функциональных элементов в единый взаимосвязанный организм, построенный по принципу многофункциональности и мультидисциплинарности. Современные высокоэффективные ИНПО – качественно новая структура, объединяющая множество функций и направлений: исследования, разработки, опытное производство, маркетинг, информационное и культурно-бытовое обслуживание, просвещение и образование, отдых и развлечения. В их составе необходимо иметь различные типы пространств, соответствующие осуществляемой в них деятельности. В процессе деятельности ИНПО отдельные функции могут видоизменяться и дополняться под влиянием социальных требований и условий рынка. Основной задачей такой интеграции является создание творческой среды, которая будет способствовать зарождению, развитию и внедрению новых идей, их эффективности и конкурентоспособности, обеспечивать пространственный комфорт сотрудников, их здоровье и безопасность.

Принцип многофункциональности обеспечивает соединение разнообразных элементов в целостную структуру пространства, устойчивость и эффективность которого основана на взаимодействии составляющих его элементов.

Резервирование.

Непредсказуемость инновационного процесса и его результатов предполагает возможность расширения и изменения его составляющих, что требует наличия резервов в структуре ИНПО:

• 
  территории (территориальное резервирование для расширения зон и объектов комплекса всех назначений: рабочей, социальной, инженерной, вспомогательной, в т.ч. ёмкости автостоянок);
  
• 
  площадей (создание резервного фонда объектов, разнообразных по пространственным параметрам, готовых принимать новые коллективы исследователей, ведущих различные инновационные разработки);
  
• 
  инженерно-энергетических мощностей (обеспечение возможности наращивания коммуникаций, резервирование пространств для их прокладки);
  
• 
  сервисных возможностей (обеспечение возможности расширения спектра услуг для сотрудников, объёма предоставления материалов, оборудования и вспомогательно-технических служб и резервирование связанных с этим пространств);
  
• 
  конструкций (обеспечение резервов конструктивной несущей способности с учетом изменения полезных нагрузок, связанных со сменой технологии, в зальных пространствах – резервирование возможности установки кранового оборудования).
  

Возможность быстро реагировать на изменения требований рынка – одно из важнейших условий успешной инновационной деятельности. Гибкость и способность к трансформации определяют универсальность решений ИНПО. В связи с короткими (2-3 года) сроками обновления оборудования в инновационном процессе необходимо обеспечение условий для работы часто сменяемых рабочих коллективов и технологий, что требует создания универсальных пространств и обеспечения мер по изменению параметров рабочих пространств (изменения планировки, оборудования и коммуникаций, конструктивных нагрузок). Одним из критериев оценки проектного решения является степень приспособленности к изменениям, происходящим со временем в эксплуатации объекта в связи с требованиями персонала и технологии, при условии, что трансформация первоначального пространственного решения не потребует значительных финансовых затрат.

Выявлены обобщенные виды пространств с группами параметров, универсальными для определенной инновационной деятельности:

А) для экспериментальных процессов, связанных с работой на крупногабаритном оборудовании – сетки (12-24)*(6-18), высоты 4,8-10,0м;

Б) для процессов общелабораторного типа, связанных с работой на лабораторном оборудовании – сетки (9-12)*(9-12), высоты 3,6-6,0м;

В) для процессов офисного типа, связанных с работой на компьютере – сетки (6-9)*(6-9), высоты 3,3-4,2м;

Внутри каждой группы параметров гибкость и трансформируемость пространства может достигаться с помощью мобильных перегородок, кабин-«боксов», инвентарных стеллажных конструкций и иных планировочных средств.

Изначальное заложение качеств повышенной универсальности и гибкости в пространственные решения ИНПО ведет к повышению единовременной стоимости их строительства, однако снижает впоследствии стоимость работ по перепланировке и трансформации.

Для бесперебойности и повышения эффективности инновационной деятельности необходимо развитие системы служб кооперированного и долевого использования (вспомогательного, технического, экспериментально-модельно-го, а также культурно-информационного, общественного, социально-бытового, спортивно-рекреационного и иного назначения). В зависимости от частоты использования (постоянное, периодическое, разовое) соответствующие службы могут входить в состав ИНПО или располагаться в зоне удобного доступа.

Дополнительные возможности использования перечисленных служб даёт выделение в структуре ИНПО трех основных рабочих блоков:

• 
  единого центра генерирования идей (зоны теоретических офисов главных исследователей);
  
• 
  общей исследовательской зоны лабораторий для разработки новых идей;
  
• 
  общего универсального пространства для размещения тяжелого, крупногабаритного, полупроизводственного оборудования.
  

Развитие служб кооперированного и долевого использования ведет к повышению эффективности инновационной деятельности и снижению капитальных и производственных затрат.

В ИНПО должно быть обеспечено взаимодействие, обмен информацией и знаниями между коллективами работников и компаниями.

Принципиальная позиция – включение социального окружения (в т.ч. зон, что ранее считались местами бытовой деятельности) составной частью инфраструктуры ИНПО – как на уровне генплана, так и в составе здания, т.е. придание ему качеств социального инжиниринга. Продуктивность коллегиального общения в деле выработки новых идей повышает значимость зон неформального общения, отдыха и спорта, залов для конференций, семинаров, выставок, а также объектов просвещения.

Важные составляющие инновационного процесса:

• 
  развитие площадей рекламного и выставочного назначения, ориентированных на привлечение клиентов и потребителей;
  
• 
  развитие объектов просвещения (классов для обучения, аудиторий), предназначенных в т.ч. и для широкого круга заинтересованных лиц.
  

Важно обеспечение сочетания в ИНПО зон ограниченного доступа и зон, открытых для широкого круга посетителей.

Необходимость обеспечения охраны интеллектуальной («know-how») и физической собственности, персональной безопасности, защиты от чрезвычайных ситуаций, в т.ч. терроризма – предполагает обеспечение комплекса организационных мер, а также создание объектов и зон недоступности для посторонних, автономных входов, отсеков; сведение к минимуму пространств, где постороннему человеку можно спрятаться, большое количество остекленных перегородок внутри.

Вместе с тем повышается ценность понятия «открытость» как жизненно необходимой для инноваций категории. Свободное перемещение информации как основная задача функционирования и развития современных компаний осуществляется в архитектуре, максимально открытой новым идеям, тенденциям, изменениям. Успешный и устойчивый ИНПО должен обеспечивать возможность прямого диалога с клиентом, гибкость и открытость.

Экономичность ИНПО является определяющим условием их создания. Строительные экономичные решения позволяют начинающим фирмам с помощью ограниченного венчурного капитала разворачивать инновационную деятельность. Здания инновационного назначения сами часто создаются с применением венчурного капитала, что обостряет вопросы экономичности.

Принцип экономичности связан с высокой эффективностью всех инновационных процессов. Как часть комплексного подхода к формированию инновационной среды, экономичность влияет на весь цикл существования объекта – проектирование, строительство, эксплуатацию и утилизацию. Количественным параметром оценки эффективности пространственных решений зданий ИНПО является соотношение величин их рабочей и общей площади: для нового здания 55-60%, для реновируемых зданий – 50-55%. Экономичность решений комплекса повышается с применением унифицированных пространственных блоков-модулей и строительных элементов заводского изготовления.

Принцип экономичности связан с концепцией энергоэффективных зданий, обеспечивающих снижение эксплуатационных расходов и повышение качества рабочей среды (светового, акустического, температурно-влажностного микроклимата) и продуктивности работы сотрудников. В современных ИНПО, ориентированных на устойчивость и успех в будущем, вопросы экологии и энергоэффективности включаются в общую идеологическую стратегию.

Вопросы качества архитектурных решений оказывают существенное влияние на успешность и устойчивость ИНПО и определяют не только их архитектурную, но культурную, социальную и экономическую ценность. Необходимость обеспечения комфортности условий труда диктует высокий качественный уровень архитектуры, выражаемый в общей концепции планировочных, конструктивных, инженерных, художественных решений, применяемых строительных материалах и технологиях, элементах благоустройства. Требования клиентов, инвесторов и сотрудников обуславливают преобладание в ИНПО таких образных характеристик, как представительность, солидность, надежность; необходимость ощущения сопричастности культуре компании, информирования, привлечения клиентов, создания инициирующей работу архитектурно-образной среды. Значительное внимание уделяется решениям интерьеров, происходит т.н. «обращение архитектуры внутрь здания». Сосредоточение ярких, броских образных элементов – преимущественно в репрезентативных зонах (головные офисы, штаб-квартиры компаний). Все это ставит перед архитектором необходимость особо тесного взаимодействия в процессе проектирования и строительства как со специалистами смежных областей (конструкторами и инженерами), так и с инвестором и маркетологом.

Совокупность перечисленных принципов соответствует качественно новому этапу развития ИНПО как территорий для инновационной деятельности с высокой социальной ответственностью в рыночных условиях, задает направление развития творчества и появления новых идей.
В третьей главе «Методика архитектурного проектирования и компьютерной визуализации проектов научно-производственных комплексов инновационного направления» предлагается методика архитектурного проектирования ИНПО для рисковой деятельности, подразумевающая последовательное пространственное формирование конструктивных, функциональных и инженерно-технологических структур здания, и включающая их проектирование отдельными проектно-строительными комплексами; на этой основе предлагаются методические приёмы компьютерной визуализации проектных решений как средство повышения инвестиционной привлекательности проектируемых объектов; приводятся результаты апробации предлагаемой методики в реальном и экспериментальном проектировании.

Широкое распространение в условиях рынка должно получить строительство зданий для рисковой инновационной деятельности – инкубаторов инноваций, научно-технических, научных, индустриальных отелей и пр. Эти объекты представляют собой наиболее гибкие структуры, специально созданные для ускорения процесса инноваций, привлечения высокотехнологичных предприятий и способствования их развитию. Принцип многоцелевого использования и универсальности закладывается в пространственное решение этих объектов изначально. Отличительной особенностью процесса создания таких объектов является отсутствие на начальных этапах проектирования конкретного заказчика-пользователя⁴ и отсутствие конкретного задания на проектирование. Это ставит задачу разработки методики архитектурно-строительного проектирования ИНПО, позволяющей снизить затраты на проектирование и строительство, расширить диапазон возможных потребителей, ускорить процесс приспособления планировочных, инженерных и технологических решений к пожеланиям конкретного потребителя.

Создание ИНПО для рисковой деятельности преследует главную цель – максимальное ускорение предоставления потребителю площадей, пригодных для развертывания инновационных работ. Применение быстровозводимых зданий полностью поставленную проблему решить не может. Организация процесса проектирования и строительства ИНПО имеет ряд отличительных особенностей. Главной особенностью является "сдвижка" момента вступления пользователя в инвестиционный цикл на более поздние этапы, и деление инвестиционного цикла на два периода: до и после начала участия в нем пользователя. После вступления пользователя сокращение сроков создания объекта может быть достигнуто традиционными мерами, в т.ч. параллельным ведением работ. До вступления пользователя перед инвестором и проектировщиками встает проблема придания качеств разнообразия и универсальности предлагаемой продукции. Широта выбора, предоставляемая пользователю в поздние этапы вступления в инвестиционный цикл – своего рода "компенсация" за утраченные возможности влиять на ход всего процесса формирования объекта, что пользователь мог бы иметь в случае своего участия в процессах проектирования и строительства. Чем позже пользователь вступает в инвестиционный цикл, тем большая степень универсальности и разнообразия объектов должна быть ему предложена.

Предлагаемая на промежуточных этапах продукция (здания, помещения) является незавершенной ("полуфабрикатом") и нуждается в дальнейшем доформировании с участием пользователя; его требования могут быть учтены в процессе доформирования объектов – "полуфабрикатов" (например, допроектирование, достройка, дооснащение инженерными системами или технологическим оборудованием). При вступлении в инвестиционный цикл в конце пользователь получает готовое "под ключ" здание (помещение).

Пользователю предлагаются построенные здания в различных состояниях готовности их функционально-пространственной и инженерно-технологичес-кой структуры; в работе эти состояния названы "ступенями специализации" пространства ИНПО. Ступени специализации характеризуются последовательной готовностью следующих структур:

1. основные конструкции и технологическое пространство;

2. социальная инфраструктура;

3. инженерная инфраструктура;

4. объёмно-планировочная организация помещений;

5. технологическое оборудование и мебель.

На каждой из ступеней специализации объект может быть сдан пользователю и принят в эксплуатацию после соответствующего дооборудования. С возрастанием степени готовности снижается универсальность пространства, и оно приобретает больше качеств специализации – приспособленности к конкретным функциям (приложение 2). На более низких ступенях специализации здание может быть использовано более широким кругом пользователей, однако потребуется большее время на работы по приспособлению пространства к конкретным требованиям заказчика. На высших ступенях специализации пространство конкретного здания, ограниченное рамками универсальности и специализации принятых проектно-строительных решений, востребовано более узким кругом пользователей. Для инновационных процессов с относительно более предсказуемыми требованиями пространственной трансформации (офисная деятельность, компьютерные технологии) объекты высших ступеней специализации оказываются более востребованными (приложение 3).

Для создания ИНПО требуемой ступени специализации предлагается нестандартная методика ведения работ отдельными проектно-строительными комплексами. До вступления пользователя в инвестиционный цикл работы идут с участием рискового инвестора. На этом этапе перед архитектором-проекти-ровщиком стоит важная задача проведения предварительных исследований, обоснований и разработок для уменьшения финансовых рисков строительства. При этом, чтобы предоставить потребителю расширенный выбор объектов, разных по характеристикам и в различной степени завершенности пространственной организации, необходимо обеспечить универсальность и разнообразие их решений. Комплекс работ завершается при достижении ступени специализации здания, обоснованной предпроектными и маркетинговыми исследованиями. По мере необходимости доформирование объекта-полуфабриката (допроектирование, достройка, дооборудование) производится после передачи здания пользователю.

Алгоритм предлагаемой методики в основном отвечает последовательности строительных операций при возведении зданий, и данная методика может быть полезна при ведении строительных работ параллельно с проектированием.

С помощью предлагаемой методики и на основе собранного обширного статистического материала по конкретным объектам-представителям по заданной программе может осуществляться постоянный мониторинг развития типов зданий инновационного назначения, что послужит базой для дальнейших исследований в области типологии ИНПО, проводимых с помощью методов машинной обработки данных