На первом этапе командных состязаний по направлению «Проектирование и моделирование» участникам было необходимо разработать в системе Autodesk Revit BIM-модель научно-исследовательского корпуса СПбПУ.
Модель Revit АР+ОВ
Модель Revit ОВ
На втором этапе участники с применением CFD-моделирования в системе Autodesk CFD должны были перекомпоновать обстановку учебных или офисных помещений для снижения риска распространения инфекции среди учеников, студентов и сотрудников.
В связи с последними событиями в мире вопрос защиты людей от различных инфекционных заболеваний встаёт особо остро. Возникает необходимость проектировать новые здания и модернизировать существующие с новым подходом. Основной задачей нашей работы является моделирование воздушных потоков в существующем помещении таким образом, чтобы минимизировать риск распространения инфекции. Также необходимо выполнить эту задачу, затратив минимально возможное количество денежных средств. Для нахождения оптимального решения были поставлены следующие цели:
Изначально мы должны понять, по каким критериям можно проанализировать помещение в плоскости защиты от распространения вирусных заболеваний. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, люди должны находиться минимум в метре друг от друга в общественных местах. Роспотребнадзор предъявляет ещё более жёсткие условия пребывания людей в помещении: необходимо соблюдать дистанцию в 1.5 метра. Таким образом, первое требование к исследуемому помещению – расстояние между сотрудниками. На этом прямые задокументированные указания по поводу планировки заканчиваются. Для определения второго критерия мы обратились к исследованиям врачей вирусных инфекций. Источники заражения могут передаваться воздушно-капельными путём. А такая инфекция, как коронавирус, тяжелее воздуха, следовательно, нужно преградить прямой путь между людьми в помещении. Опираясь на программный комплекс, который может смоделировать движение воздушных потоков от приточной вентиляции до вытяжки, мы сформировали второй критерий. Его суть заключается в расположении рабочих мест таким образом, чтобы траектория движения воздуха не пересекала сразу 2х человек. Выполнив это требование, мы добьёмся того, что человек не заразит коллег.
Исходная модель
При исходной расстановке мебели в заданном помещении расстояние в 1.5 метра между сотрудниками соблюдено. Результат расчетов, в которых наборы трассировок частиц соответствуют местам размещения людей (агентов № 1-10), указывают на то, что исходное размещение людей в заданном помещении не является безопасным в условиях наличия вероятности распространения инфекции.
В 8 из 10 случаев воздушные потоки имеют траекторию, проходящую через несколько агентов сразу, что является недопустимым с точки зрения сформированных требований и критериев безопасности.
Защитные экраны и вентеляция
Результат расчетов, в которых наборы трассировок частиц соответствуют местам размещения людей (агентов № 1-10), показывают эффективность установки защитных экранов и двух вентиляционных отверстий, а также частичной перестановки. В идее данного варианта лежит симметричность расположения вентиляций и отверстий по оси кабинетов
Во всех десяти наборах трассировок, воздушный поток, проходящий через какого-либо агента, не попадал своей траекторией на места расположения других агентов.
Таким образом, вероятность распространения инфекции сокращается к минимуму.
Расстояния между людьми отвечает требованиям Роспотребнадзора и составляет не менее 1,5 метра.
Отсутствие пересечения траекторий воздушного потока сразу нескольких агентов приведены ниже в таблице 3.
3 этап
В финальной части состязания было необходимо с применением системы имитационного моделирования AnyLogic смоделировать движение потоков людей в различных сценариях и предложить решения по повышению уровня безопасности. Участники предлагали свои решения, основываясь на рекомендациях Роспотребнадзора, ВОЗ и результатах собственных исследований
В 2020 году случилась пандемия COVID-19, оставив след в каждой сфере жизни людей. Образование не стало исключением: школьники прекратили посещать школы из-за вероятности заболеть. В ближайшее время образовательные учереждения снова откроются, а значит, необходимо разработать модели поведение людей в нынешних условиях.И сделать это таким образом, чтобы исключить или хотя бы минимизировать вероятность распространения инфекции. Основной задачей нашей работы является проведение имитационного моделирования в программной системе AnyLogic. Целью данного моделирования является формирование решений по снижению концентрации людей в рассматриваемых областях для повышения устойчивости организации к распространению COVID-19. Нами были получены 4 сценария развития событий, для которых нужно построить имитационную модель: вход, перемена, столовая и эвакуация. Для решения задачи необходимо выполнить следующие пункты:
- воссоздать модель в программе AnyLogic согласно всем условиям, прописанным в техническом задании;
- оценить уровень концентрации людей в рассматриваемых областях;
- при наличии повышенной концентрации людей разработать меры безопасности для достижения нормы;
Вход в школу
Количество прибывающих учеников невозможно распределить без образования длинных очередей и скоплений. Причем какие-либо точечные меры также не смогли принести результат. Поэтому было принято решение разграничение прибытия учеников пополам со сдвигом на час. Дальнейшим нашим действием было моделирование прибытия 1 смены учеников. Самым долгим местом пребывания при входе является гардероб. Согласно пункту технического задания ученики должны находиться в гардеробе на протяжении 5 минут. Поэтому для оптимизации притока учеников было выделено 75 человек, которые прибывают в гардероб в первую очередь. Предполагается, что это ученики 11 класса.
Спустя 3 минуты 20 секунд начинают прибывать остальные ученики с интенсивностью 13.5 учеников в минуту. Также были введены меры по разграничению потока во дворе школы, чтобы минимизировать контакты учеников. Чтобы люди не толпились перед гардеробом, была введена зона ожидания, в которой находятся ученики при заполненном гардеробе
Подводя итоги, мы можем сделать вывод, что оптимальным вариантом будет разделение учеников на 2 смены с разницей во времени прибытия на час. Данная мера позволит минимизировать риск передачи инфекции. Если пытаться организовать вход всех учеников в течение одного часа, то риск заразиться возрастает в несколько раз. Оптимальное количество прибывающих людей равняется 700.
Перемена
. Следующим действием было введение ограничений и условий в план в соответствии со сценарием. Данная пояснительная записка выполнена для задания «Перемена»». Предполагаются следующие действия по снижению концентрации людей:
- разграничение потоков
- создание зон ожидания
- смещение в расписании
- разграничение времени выхода из классов
Следующим пунктом проработки задачи является задание условий, прописанных в техническом задании и запуск модели. Ученики должны в течение первых 3 минут выйти из кабинетов и направиться в зону ожидания перед следующим уроком. Общее время перемены – 15 минут. В последние 3 минуты ученики должны проследовать в свои учебные кабинеты. Далее представлены рисунки области моделирования:
Мы видим, что происходит огромное превышение допустимой концентрации людей в коридорах. Также отведённого времени не хватает для полноценного отдыха людей и перемещения в нужный кабинет.
Подводя итоги, мы можем сделать вывод, что данный вариант перемещения учеников по классам подвергает их опасности заразиться. Суть проблемы заключается в перемещении людей между этажами, порой проходить необходимо больше 2 пролётов. Для оптимизации работы школы необходимо сократить до минимума вертикальное перемещение школьников, по возможности проводить все занятия для 1 класса на одном, максимум двух этажах. Таким образом, с помощью имитационного моделирования в программной системе AnyLogic удалось выявить невозможность решения задачи по снижению концентрации людей в рассматриваемых областях для повышения устойчивости организации к распространению COVID-19
