Что такое смр в строительстве. Расшифровка СМР: строительно-монтажные работы. Общая стоимость, руб

Одним из важных законов термодинамики считается закон энтропии.

Понятие энтропии характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы. Поэтому в отличие от свободной энергии она представляет собой деградированную, отработанную энергию. Если обозначить свободную энергию через F, энтропию через S, то полная энергия системы Е будет равна Е = F+ ВТ, где Т – абсолютная температура по Кельвину.

Согласно второму закону термодинамики энтропия в замкнутой системе постоянно возрастает и в конечном счете стремится к своему максимальному значению. Следовательно, по степени возрастания энтропии можно судить об эволюции замкнутой системы, а тем самым и о времени ее изменения. Так впервые в физическую науку были введены понятия времени и эволюции, связанные с изменением систем. Но понятие эволюции в классической термодинамике рассматривается совсем иначе, чем в общепринятом смысле. Это стало вполне очевидным после того, когда немецкий ученый Л. Баяьцман(1844–1906) стал интерпретировать энтропию как меру беспорядка (хаоса) в системе.

Таким образом, второй закон термодинамики можно было теперь сформулировать так: замкнутая система, предоставленная самой себе, стремится к достижению наиболее вероятного состояния, заключающегося в ее максимальной дезорганизации. Хотя чисто формально дезорганизацию можно рассматривать как самоорганизацию с отрицательным знаком или самодезорганизацию, тем не менее, такой взгляд ничего общего не имеет с содержательной интерпретацией самоорганизации как процесса становления качественно нового, более высокого уровня развития системы. Но для этого необходимо было отказаться от таких далеко идущих абстракций, как изолированная система и равновесное состояние.

Между тем классическая термодинамика именно на них как раз и опиралась и поэтому рассматривала, например, частично открытые системы или находящиеся вблизи от точки термодинамического равновесия как вырожденные случаи изолированных равновесных систем.

Наиболее фундаментальным из таких понятий, как уже отмечалось выше, стало понятие открытой системы, которая способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Поскольку между веществом и энергией существует взаимосвязь, можно сказать, что система в ходе своей эволюции производит энтропию, которая, однако, не накапливается в ней, а удаляется и рассеивается в окружающей среде. Вместо нее из среды поступает свежая энергия и именно вследствие такого непрерывного обмена энтропия системы может не возрастать, а оставаться неизменной или даже уменьшаться. Отсюда становится ясным, что открытая система не может быть равновесной, потому ее функционирование требует непрерывного поступления энергии и вещества из внешней среды, вследствие чего неравновесие в системе усиливается. В конечном итоге прежняя структура разрушается. Между элементами системы возникают новые когерентные, или согласованные, отношения, которые приводят к кооперативным процессам. Так, схематически могут быть описаны процессы самоорганизации в открытых системах, которые связаны с диссипацией, или рассеянием, энтропии в окружающую среду.

Некоторые особенности термодинамики живых систем. Второе начало термодинамики устанавливает обратную зависимость энтропии и информации. Информация(I) является важным фактором эволюции биологических систем – это мера организованности системы, то есть упорядоченности расположения и движения её частиц. Информация выражается в битах, причём 1 бит информации эквивалентен 10 -23 Дж/К (очень малой величине), но в любой системе имеет место закон сохранения: I + S = const

В биологических системах химические реакции протекают при постоянных объёме и давлении, поэтому, обозначив изменение общей энергии системы как DE , способность системы совершать полезную работу можно выразить уравнением:

Это уравнение можно записать и в другой форме:

означающей, что общий запас энергии в системе расходуется на совершение полезной работы и на рассеяние её в виде теплоты.

Другими словами, и в биологической системе изменение общей энергии системы равно изменениям энтропии и свободной энергии .В системе при постоянных температуре и давлении самопроизвольно могут совершаться только такие процессы, в результате которых энергия Гиббса уменьшается. Самопроизвольный процесс приводит к состоянию равновесия при котором DG = 0. Из этого состояния без внешнего воздействия система выйти не может. Для живого организма состояние термодинамического равновесия означает его гибель. Поэтому для функционирующих открытых систем вводят представление о стационарном состоянии , для которого характерно постоянство параметров системы, неизменность во времени скоростей притока и удаления веществ и энергии.При этом открытая система в каждый данный момент не отвечает условиям стационарного состояния, только при рассмотрении среднего значения параметров открытой системы за сравнительно большой промежуток времени, установлено их относительное постоянство. Таким образом, открытая система в стационарном состоянии во многом сходна с системой, находящейся в термодинамическом равновесии – для них наблюдается неизменность свойств системы во времени (табл. 5).

Минимальное значение свободной энергии соответствует состоянию равновесия – стационарному состоянию .

Таблица 5

Свойства термодинамически равновесных и стационарных систем

Состояние термодинамического равновесия	Стационарное состояние
1. Отсутствие обмена с окружающей средой, веществом и энергией	1. Непрерывный обмен с внешней средой, веществом и энергией
2. Полное отсутствие в системе каких-либо градиентов	2. Наличие постоянных по величине градиентов
3. Энтропия системы постоянна и соответствует максимальному в данных условиях значению	3. Энтропия системы постоянна, но не соответствует максимальному в данных условиях значению
4. Изменение энергии Гиббса равно нулю	4. Для поддержания стационарного состояния необходимы постоянные затраты энергии Гиббса
5. Система нереакционноспособная и не совершает работу против внешних воздействий. Скорости процессов, протекающих в противоположных направлениях равны	5. Реакционноспособность (работоспособность) системы постоянна и не равна нулю. Скорость процесса в одном из направлений больше, чем в другом

		Зависимость между изменениями свободной энергии и изменениями энтропии в системе и окружающей среде в условиях постоянства температуры и давления показана на рис. 8. Если система (в том числе живой организм) претерпевает какие-либо превращения, ведущие к установлению равновесия, то общая энергия системы и окружающей среды остаётся постоянной, а общая энергия самой системы может либо уменьшаться, либо оставаться неизменной, либо увеличиваться. В ходе этих превращений система либо отдаёт тепло внешней среде, либо поглощает извне. Общая энтропия системы и окружающей среды будет увеличиваться до тех пор, пока не будет, достигнут максимум , соответствующий состоянию равновесия. Стремление энтропии к максимуму является истинной движущей силой любых процессов. Однако это не означает, что все процессы, ведущие к установлению равновесия должны сопровождаться увеличением энтропии самой системы. Энтропия самой системы может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменной. Если энтропия системы уменьшается, то, согласно второму закону термодинамики, энтропия окружающей среды должна увеличиваться таким образом, чтобы общая энтропия системы и окружающей среды увеличивалась. Именно это и происходит, когда растёт живой организм: энтропия организма (как системы ) уменьшается, а энтропия окружающей среды увеличивается. Математическими выражениями второго начала термодинамики для открытых систем являются:
Рис. 8. Возможные изменения свободной энергии и энтропии рассматриваемой системы и окружающей среды, когда температура, давление и объём системы постоянны.

где – общее изменение энтропии системы за промежуток времени ; – производство энтропии внутри системы, обусловленное протеканием в ней необратимых процессов (например, деструкция сложных молекул пищевых веществ и образование большого числа более простых молекул); – изменение энтропии, обусловленное взаимодействием открытой системы с окружающей средой;

где – изменение энергии Гиббса, противоположное по знаку изменению энтропии; – изменение энергии Гиббса внутри системы; – разница между изменением энергии Гиббса внутри системы и внешней среде.при стационарном состоянии рассеяние энергии Гиббса открытой системой оказывается минимальным. Живой организм, представляющий открытую систему, поставлен природой в выгодные с точки зрения энергообеспечения условия: поддержание относительного постоянства его внутренней среды, называемого в биологии гомеостазисом требует минимального потребления энергии Гиббса .

Таким образом,живой организм – это открытая система , обменивающаяся с окружающей средой энергией, материей и информацией Жизнедеятельность биологических объектов показывает, что они «не хотят» подчинятся законам линейной термодинамики для изолированных систем , для которых устойчивым является равновесное состояние с минимумом свободной энергии и максимумом энтропии.

Многие системы неживой и особенно живой природы требуют принципиально другого подхода – как к сложным самоорганизующимся объектам , в которых идут неравновесные нелинейные процессы когерентного характера . Физику живого можно рассматривать как феномен пост - неклассической физики. С возникновением теоретической базы биологии, развитием молекулярной биологии и генетики удаётся объяснить механизмы организации живого, передачи генетического кода, синтеза ДНК, аминокислот, белкови других важных для жизни молекулярных соединений физико-химическими причинами .

Мера неопределенности распределения состояний биологической системы, определяемая как

где II - энтропия, вероятность принятия системой состояния из области х, - число состояний системы. Э. с. может определяться относительно распределения по любым структурным или функциональным показателям. Э. с. используется для расчета биологических систем организации. Важной характеристикой живой системы является условная энтропия, характеризующая неопределенность распределения состояний биологической системы относительно известного распределения

где - вероятность принятия системой состояния из области х при условии, что эталонная система, относительно которой измеряется неопределенность, принимает состояние из области у, - число состояний эталонной системы. В качестве параметров эталонных систем для биосистемы могут выступать самые различные факторы и в первую очередь система переменных внешней среды (вещественных, энергетических или организационных условий). Мера условной энтропии, как и мера организации биосистемы, может применяться для оценки эволюции живой системы во времени. В этом случае эталонным является распределение вероятностей принятия системой своих состояний в некоторые предыдущие моменты времени. И если число состояний системы при этом останется неизменным, то условная энтропия текущего распределения относительно эталонного распределения определяется как

Э. ж. с., как и энтропия термодинамических процессов, тесно связана с энергетическим состоянием элементов. В случае биосистемы эта связь является многосторонней и трудноопределимой. В целом изменения энтропии сопутствуют всем процессам жизнедеятельности и служат одной из характеристик при анализе биологических закономерностей.

Ю. Г. Антомопов, П. И. Белобров.

ЭНТРОПИЯ И ЭНЕРГИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. БИОФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АКТИВНОСТИ "ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ" МЕРИДИАНОВ

Коротков К. Г. 1 , Виллиамс Б. 2 , Виснески Л.А. 3
E-mail: [email protected]

1 - СПбТУИТМО , Россия ; 2 - Holos University Graduate Seminary, Fairview, Missouri; USA, 3-George Washington University Medical Center, USA.

Ведение

Методы исследования функционального состояния человека путем регистрации электро-оптических параметров кожного покрова можно разделить на две условные группы по характеру вовлекаемых биофизических процессов. К первой группе относятся "медленные" методы, время измерения в которых составляет более 1 с. При этом под влиянием приложенных потенциалов в тканях стимулируются ионно-деполяризационные токи и основной вклад в измеряемый сигнал вносит ионная компонента (Tiller, 1988). "Быстрые" методы, время измерения в которых составляет менее 100 мс, основаны на регистрации физических процессов, стимулированных электронной компонентой тканевой проводимости. Подобные процессы описываются в основном квантово-механическими моделями, поэтому их можно обозначить как методы квантовой биофизики. К последним относятся методы регистрации стимулированной и собственной люминесценции, а также метод стимулированной электронной эмиссии с усилением в газовом разряде (метод газоразрядной визуализации). Рассмотрим более детально биофизические и энтропийные механизмы реализации методов квантовой биофизики.

Электронная схема жизни

"Я глубоко убежден, что мы никогда не сможем понять сущность жизни, если ограничимся молекулярным уровнем… Удивительная тонкость биологических реакций обусловлена подвижностью электронов и объяснима только с позиций квантовой механики".
А. Сент-Дьердьи, 1971

Электронная схема жизни - круговорот и превращение энергии в биологических системах, может быть представлена в следующем виде (Самойлов, 1986, 2001) (рис.1). Фотоны солнечного света поглощаются молекулами хлорофиллов, сосредоточенных в мембранах хлоропластов органоидов зеленых растений. Поглощая свет, электроны хлорофиллов приобретают дополнительную энергию и переходят из основного в возбужденное состояние. Благодаря упорядоченной организации белково-хлорофиллового комплекса, который носит название фотосистемы (ФС), возбужденный электрон не тратит энергию на тепловые превращения молекул, а приобретает способность преодолевать электростатическое отталкивание, хотя расположенное рядом с ним вещество имеет более высокий электронный потенциал, чем хлорофилл. В результате возбужденный электрон переходит на это вещество.

После потери своего электрона хлорофилл имеет свободную электронную вакансию. И он отбирает электрон у окружающих молекул, причем донором могут служить вещества, электроны которых имеют меньшую энергию, чем электроны хлорофилла. Этим веществом является вода (рис.2).

Отбирая электроны у воды, фотосистема окисляет ее до молекулярного кислорода. Так атмосфера Земли непрерывно обогащается кислородом.

При переносе подвижного электрона по цепи структурно связанных между собой макромолекул он тратит свою энергию на анаболические и катаболические процессы в растениях, а при соответствующих условиях, и у животных. По современным представлениям (Самойлов, 2001; Рубин, 1999) межмолекулярный перенос возбужденного электрона происходит по механизму туннельного эффекта в сильном электрическом поле.

Хлорофиллы служат промежуточной ступенькой в потенциальной яме между донором и акцептором электронов. Они принимают электроны от донора с низким энергетическим уровнем и за счет энергии солнца возбуждают их настолько, что они могут переходить на вещество с более высоким электронным потенциалом, чем донор. Это единственная, хотя и многоступенчатая световая реакция в процессе фотосинтеза. Дальнейшие аутотрофные биосинтетические реакции не нуждаются в свете. Они происходят в зеленых растениях за счет энергии, заключенной в электронах, принадлежащих НАДФН и АТФ. За счет колоссального притока электронов из двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и прочих сравнительно простых веществ создаются высокомолекулярные соединения: углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты.

Эти вещества служат основными питательными веществами для гетеротрофов. В ходе катаболических процессов, также обеспечиваемых электрон-транспортными системами, освобождаются электроны примерно в таком же количестве, в каком они захватывались органическими веществами при их фотосинтезе. Электроны, освобождаемые при катаболизме, переносятся на молекулярный кислород дыхательной цепью митохондрий (см. рис.1). Здесь окисление сопряжено с фосфорилированием - синтезом АТФ посредством присоединения к АДФ остатка фосфорной кислоты (то есть фосфорилирования АДФ). Этим обеспечивается энергоснабжение всех процессов жизнедеятельности животных и человека.

Находясь в клетке, биомолекулы "живут", обмениваясь энергией и зарядами, а значит, информацией, благодаря развитой системе делокализованных π-электронов. Делокализация означает, что единое облако π-электронов распределено определенным образом по всей структуре молекулярного комплекса. Это позволяет им мигрировать не только в пределах своей молекулы, но и переходить с молекулы на молекулу, если они структурно объединены в ансамбли. Явление межмолекулярного переноса было открыто J. Weiss в 1942 г., а квантовомеханическую модель этого процесса разработал в 1952-1964 гг R.S. Mulliken.

Вместе с тем важнейшая миссия π-электронов в биологических процессах связана не только с их делокализацией, но и с особенностями энергетического статуса: разность энергий основного и возбужденного состояний для них значительно меньше, чем у π-электронов и примерно равна энергии фотона hν.

Благодаря этому именно π-электроны способны аккумулировать и конвертировать солнечную энергию, за счет чего с ними связано все энергообеспечение биологических систем. Поэтому π-электроны принято называть "электронами жизни" (Самойлов, 2001).

Сопоставляя шкалы восстановительных потенциалов компонентов систем фотосинтеза и дыхательной цепи, нетрудно убедиться в том, что солнечная энергия, конвертированная π-электронами при фотосинтезе, затрачивается преимущественно на клеточное дыхание (синтез АТФ). Так, за счет поглощения двух фотонов в хлоропласте π-электроны переносятся от Р680 до ферредоксина (рис.2), увеличивая свою энергию примерно на 241 кДж/моль. Ее небольшая часть расходуется при переносе π-электронов с ферредоксина на НАДФ. В результате синтезируются вещества, которые затем становятся пищей для гетеротрофов и превращаются в субстраты клеточного дыхания. В начале дыхательной цепи запас свободной энергии π-электронов составляет 220 кДж/моль. Значит, до этого энергия π-электронов понизилась всего на 20 кДж/моль. Следовательно, более 90% солнечной энергии, запасенной π-электронами в зеленых растениях, доносится ими до дыхательной цепи митохондрий животных и человека.

Конечным продуктом окислительно-восстановительных реакций в дыхательной цепи митохондрий является вода. Она обладает наименьшей свободной энергией из всех биологически важных молекул. Говорят, будто с водой организм выделяет электроны, лишенные энергии в процессах жизнедеятельности. На самом деле запас энергии в воде отнюдь не нулевой, но вся энергия заключена в σ-связях и не может быть использована для химических превращений в организме при температуре тела и других физико-химических параметрах организма животных и человека. В этом смысле химическую активность воды принимают за точку отсчета (нулевой уровень) на шкале химической активности.

Из всех биологически важных веществ вода обладает самым высоким ионизационным потенциалом - 12,56 эВ. У всех молекул биосферы ионизационные потенциалы ниже этой величины, диапазон величин находится примерно в пределах 1 эВ (от 11,3 до 12,56 эВ).

Если принять ионизационный потенциал воды за точку отсчета реакционной способности биосферы, то можно построить шкалу биопотенциалов (рис.3). Биопотенциал каждого органического вещества имеет вполне определенное значение - он соответствует энергии, которая освобождается при окислении данного соединения до воды.

Размерность БП на рис.3 - это размерность свободной энергии соответствующих веществ (в ккал). И хотя 1 эВ = 1,6 10 -19 Дж, при переходе от шкалы ионизационных потенциалов к шкале биопотенциалов нужно учитывать число Фарадея и разность стандартных восстановительных потенциалов между редокс-парой данного вещества и редокс-парой О 2 /H 2 O.

Благодаря поглощению фотонов электроны достигают наивысшего биопотенциала в фотосистемах растений. С этого высокого энергетического уровня они дискретно (по ступенькам) спускаются на самый низкий в биосфере энергетический уровень - уровень воды. Энергия, отдаваемая электронами на каждой ступеньке этой лестницы, превращается в энергию химических связей и таким образом движет жизнью животных и растений. Электроны воды связываются растениями, а клеточное дыхание вновь порождает воду. Этот процесс образует электронный кругооборот в биосфере, источником которого служит солнце.

Еще одним классом процессов, являющихся источником и резервуаром свободной энергии в организме, являются окислительные процессы, протекающие в организме с участием активных форм кислорода (АФК). АФК - это высоко реакционно-способные химические частицы, к которым относят содержащие кислород свободные радикалы (О 2 ¾ · , HО 2 · , НО · , NO · , ROO · ), а также молекулы, способные легко продуцировать свободные радикалы (синглетный кислород, O 3 , ONOOH, HOCl, H 2 O 2 , ROOH, ROOR). В большинстве посвященных АФК публикаций, обсуждаются вопросы, связанные с их патогенным действием, поскольку долгое время считалось, что АФК появляются в организме при нарушениях нормального метаболизма, а в ходе инициированных свободными радикалами цепных реакций неспецифически повреждаются молекулярные компоненты клетки.

Однако сейчас стало ясно, что генерирующие супероксид ферменты имеются практически у всех клеток и что многие нормальные физиологические реакции клеток корре-лируют с увеличением продукции АФК . АФК генерируются и в ходе постоянно протекающих в организме неферментативных реакций . По минимальным оценкам, в состоянии покоя при дыхании человека и животных на производство АФК идет до 10-15% кислорода, а при повышении активности эта доля существенно возрастает [Лукьянова и др., 1982; Vlessis, et al., 1995]. При этом стационарный уровень АФК в органах и тканях в норме очень низок благодаря повсеместной распространенности мощных ферментативных и неферментативных устраняющих их систем. Вопрос о том, зачем организм столь интенсивно продуцирует АФК с тем, чтобы немедленно от них избавиться, в литературе пока не обсуждается.

Установлено, что адекватные реакции клетки на гормоны, нейромедиаторы, цитокины, на физические факторы (свет, температура, механические воздействия) требуют определенного содержании АФК в среде. АФК и сами могут вызывать в клетках те же реакции, что развиваются под действием биорегуляторных молекул - от активации или обратимого ингибирования ферментативных систем до регуляции активности генома. Биологическая активность так называемых аэроионов, оказывающих выраженное терапевтическое действие на широкий круг инфекционных и неинфекционных заболеваний [Чижевский, 1999], обусловлена тем, что они представляют собой свободные радикалы (О 2 ¾ · ) . Расширяется применение в терапевтических целях и других АФК - озона и перекиси водорода.

Важные результаты были получены в последние годы профессором Московского государственного университета В.Л. Воейковым . На основании большого объема экспериментальных данных по исследованию сверхслабого свечения цельной неразведенной крови человека было установлено, что в крови непрерывно протекают реакции с участием АФК, в ходе которых генерируются электронно-возбужденные состояния (ЭВС). Аналогичные процессы могут быть инициированы и модельных водных системах, содержащих аминокислоты и компоненты, способствующие медленному окислению аминокислот, в условиях близких к физиологическим. Энергия электронного возбуждения может излучательно и безызлучательно мигрировать в водных модельных системах и в крови, и использоваться как энергия активации для интенсификации процессов, порождающих ЭВС, в частности, за счет индукции вырожденного разветвления цепей.

Процессы с участием АФК, протекающие в крови и в водных системах, проявляют признаки самоорганизации, выражающиеся в их колебательном характере, устойчивости к действию интенсивных внешних факторов при сохранении высокой чувствительности к действию факторов низкой и сверх-низкой интенсивности. Это положение закладывает основу для объяснения многих эффектов, используемых в современной низкоинтенсивной терапии.

Полученные В.Л. Воейковым результаты демонстрируют еще один механизм генерации и утилизации ЭВС в организме, на этот раз в жидких средах. Развитие представлений, изложенных в данной главе, позволит обосновать биофизические механизмы генерации и транспорта энергии в биологических системах.

Энтропия жизни

В термодинамическом отношении открытые (биологические) системы в процессе функционирования проходят через ряд неравновесных состояний, что, в свою очередь, сопровождается изменением термодинамических переменных.

Поддержание неравновесных состояний в открытых системах возможно лишь за счет создания в них потоков вещества и энергии, что говорит о необходимости рассмотрения параметров таких систем как функции времени.

Изменение энтропии открытой системы может происходить за счет обмена с внешней средой (d e S) и за счет роста энтропии в самой системе вследствие внутренних необратимых процессов (d i S > 0). Э. Шредингер ввел понятие, что общее изменение энтропии открытой системы складывается из двух частей:

dS = d e S + d i S.

Продифференцировав это выражение, получим:

dS/dt = d e S/dt + d i S/dt.

Полученное выражение означает, что скорость изменения энтропии системы dS/dt равна скорости обмена энтропией между системой и окружающей средой плюс скорость возникновения энтропии внутри системы.

Член d e S/dt , учитывающий процессы обмена энергией с окружающей средой, может быть и положительным, и отрицательным, так что при d i S > 0 общая энтропия системы может как возрастать, так и убывать.

Отрицательная величина d e S/dt < 0 соответствует тому, что отток положительной энтропии от системы во внешнюю среду превышает приток положительной энтропии извне, так что в результате общая величина баланса обмена энтропией между системой и средой является отрицательной. Очевидно, что скорость изменения общей энтропии системы может быть отрицательной при условии:

dS/dt < 0 if d e S/dt < 0 and |d e S/dt| > d i S/dt.

Таким образом, энтропия открытой системы уменьшается за счет того, что в других участках внешней среды идут сопряженные процессы с образованием положительной энтропии.

Для земных организмов общий энергообмен можно упрощенно представить как образование в фотосинтезе сложных молекул углеводов из СО 2 и Н 2 О с последующей деградацией продуктов фотосинтеза в процессах дыхания. Именно этот энергообмен обеспечивает существование и развитие как отдельных организмов - звеньев в круговороте энергии. Так и жизни на Земле в целом. С этой точки зрения уменьшение энтропии живых систем в процессе их жизнедеятельности обусловлено в конечном итоге поглощением квантов света фотосинтезирующими организмами, что, однако, с избытком компенсируется образованием положительной энтропии в недрах Солнца. Этот принцип относится и к отдельным организмам, для которых поступление извне питательных веществ, несущих приток "отрицательной" энтропии, всегда сопряжено с продуцированием положительной энтропии при их образовании в других участках внешней среды, так что суммарное изменение энтропии в системе организм + внешняя среда всегда положительно.

При неизменных внешних условиях в частично равновесной открытой системе в стационарном состоянии, близком к термодинамическому равновесию, скорость прироста энтропии за счет внутренних необратимых процессов достигает отличного от нуля постоянного минимального положительного значения.

d i S/dt => A min > 0

Этот принцип минимума прироста энтропии, или теорема Пригожина, представляет собой количественный критерий для определения общего направления самопроизвольных изменений в открытой системе вблизи равновесия.

Это условие можно представить по-другому:

d/dt (d i S/dt) < 0

Это неравенство свидетельствует об устойчивости стационарного состояния. Действительно, если система находится в стационарном состоянии, то она не может самопроизвольно выйти из него за счет внутренних необратимых изменений. При отклонении от стационарного состояния в системе должны произойти внутренние процессы, возвращающие ее к стационарному состоянию, что соответствует принципу Ле-Шателье - устойчивости равновесных состояний. Иными словами, любое отклонение от устойчивого состояния вызовет увеличение скорости продуцирования энтропии.

В целом уменьшение энтропии живых систем происходит за счет свободной энергии, освобождаемой при распаде поглощаемых извне питательных веществ или за счет энергии солнца. Одновременно это приводит к увеличению их свободной энергии. Таким образом, поток отрицательной энтропии необходим для компенсации внутренних деструктивных процессов и убыли свободной энергии за счет самопроизвольных реакций метаболизма. В сущности, речь идет о круговороте и превращении свободной энергии, за счет которой поддерживается функционирование живых систем.

Диагностические технологии, основанные на достижениях квантовой биофизики

На основании рассмотренных выше представлений был развит целый ряд подходов, позволяющих исследовать прижизненную активность биологических систем. Это прежде всего спектральные методы, среди которых необходимо отметить методику одновременного измерения собственной флуоресценции НАДН и окисленных флавопротеидов (ФП), развитую коллективом авторов под руководством В.О. Самойлова. Эта методика основана на использовании оригинальной оптической схемы, разработанной Е.М. Брумбергом, позволяющей одномоментно измерять флуоресценцию НАДН на длине волны λ = 460 нм (синий свет) и флуоресценцию ФП на длине волны λ = 520-530 нм (желто-зеленый свет) при возбуждении ультрафиолетом (λ = 365 нм). В этой донорно-акцепторной паре донор π-электронов флуоресцирует в восстановленной форме (НАДН), а акцептор - в окисленной (ФП). Естественно, что в покое преобладают восстановленные формы, а при усилении окислительных процессов - окисленные.

Методика была доведена до практического уровня удобных эндоскопических приборов, что позволило разработать раннюю диагностику злокачественных заболеваний желудочно-кишечного тракта, лимфатических узлов в процессе хирургических операций, кожи. Принципиально важной оказалась оценка степени жизнеспособности тканей в процессе хирургических операций для проведения экономной резекции. Прижизненная флуометрия дает, кроме статических показателей, динамические характеристики биологических систем, так как позволяет проводить функциональные пробы и исследовать зависимость типа "доза-эффект". Это обеспечивает в клинике надежную функциональную диагностику и служит инструментом экспериментального изучения интимных механизмов патогенеза заболеваний.

К направлению квантовой биофизики можно отнести и метод газоразрядной визуализации (ГРВ). Стимулирование эмиссии электронов и фотонов с поверхности кожного покрова происходит за счет коротких (10 мкс) импульсов электромагнитного поля (ЭМП). Как показали измерения при помощи импульсного осциллографа с памятью, во время действия импульса ЭМП развивается серия импульсов тока (и свечения) длительностью примерно 10 нс каждый (рис.4). Развитие импульса обусловлено ионизацией молекул газовой среды за счет эмитированных электронов и фотонов, срыв импульса связан с процессами зарядки диэлектрической поверхности и возникновением градиента ЭМП, направленного противоположно исходному полю (Коротков, 2001). При подаче серии стимулирующих импульсов ЭМП с частотой следования 1000 Гц эмиссионные процессы развиваются в течение времени действия каждого импульса. Телевизионное наблюдение временной динамики свечения участка кожного покрова диаметром несколько миллиметров и покадровое сравнение картин свечения в каждом импульсе напряжения свидетельствует о возникновении эмиссионных центров практически в одних и тех же точках кожи.

За столь короткое время - 10 нс - ионно-деполизационные процессы в ткани развиться не успевают, поэтому ток может быть обусловлен транспортом электронов по структурным комплексам кожи или иной исследуемой биологической ткани, включенной в цепь протекания импульсного электрического тока. Биологические ткани принято разделять на проводники (в первую очередь биологические проводящие жидкости) и диэлектрики. Для объяснения эффектов стимулированной электронной эмиссии необходимо рассматривать механизмы транспорта электронов по непроводящим структурам. Неоднократно высказывались идеи применить к биологическим тканям модель полупроводниковой проводимости. Полупроводниковая модель миграции электрона на большие межмолекулярные расстояния по зоне проводимости в кристаллической решетке хорошо известна и активно применяется в физике и технике. В соответствии с современными представлениями (Рубин, 1999), полупроводниковая концепция не получила подтверждения для биологических систем. В настоящее время наибольшее внимание в этой области привлекает к себе концепция туннельного транспорта электронов между отдельными белковыми молекулами-переносчиками, отделенными друг от друга энергетическими барьерами.

Процессы туннельного транспорта электронов хорошо экспериментально изучены и промоделированы на примере переноса электронов по белковой цепи. Туннельный механизм обеспечивает элементарный акт переноса электрона между донорно-акцепторными группами в белке, находящимися друг от друга на расстоянии порядка 0,5 - 1,0 нм. Однако существует много примеров, когда электрон переносится в белке на гораздо большие расстояния. Существенно, что при этом перенос происходит не только в пределах одной молекулы белка, но может включать взаимодействие разных белковых молекул. Так, в реакции переноса электрона между цитохромами с и цитохромом-оксидазой и цитохромом b5 оказалось, что расстояние между геммами взаимодействующих белков составляет более 2,5 нм (Рубин, 1999). Характерное время переноса электрона составляет 10 -11 - 10 -6 с, что соответствует времени развития единичного эмиссионного акта в методе ГРВ.

Проводимость белков может носить примесный характер. По данным экспериментов, значение подвижности u [м 2 /(В см)] в переменном электрическом поле составили для цитохрома ~ 1*10 -4 , для гемоглобина ~ 2*10 -4 . В целом оказалось, что для большинства белков проводимость осуществляется в результате прыжков электронов между локализованными донорными и акцепторными состояниями, разделенными расстояниями в десятки нанометров. Лимитирующей стадией в процессе переноса является не движение заряда по токовым состояниям, а релаксационные процессы в доноре и акцепторе.

В последние годы удалось рассчитать реальные конфигурации такого рода "электронных троп" в конкретных белках. В этих моделях белковая среда между донором и акцептором разбивается на отдельные блоки, связанные между собой ковалентными и водородными связями, а также невалентными взаимодействиями на расстоянии порядка Ван-дер-вальсовых радиусов. Электронная тропа, таким образом, представляется комбинацией тех атомных электронных орбиталей, которые дают наибольший вклад в величину матричного элемента взаимодействия волновых функций компонентов.

В то же время общепризнанно, что конкретные пути переноса электрона не носят строго фиксированный характер. Они зависят от конформационного состояния белковой глобулы и могут соответственно меняться в различных условиях. В работах Маркуса был развит подход, в котором рассматривается не одна-единственная оптимальная траектория переноса в белке, а их набор. При вычислении константы переноса принимались во внимание орбитали целого ряда электронно-взаимодействующих атомов аминокислотных остатков белка между донорной и акцепторной группами, которые дают наибольший вклад в суперобменное взаимодействие. Оказалось, что для отдельных белков получаются более точные линейные зависимости, чем при учете одной-единственной траектории.

Трансформация электронной энергии в биоструктурах связана не только с переносом электронов, но и с миграцией энергии электронного возбуждения, которая не сопровождается отрывом электрона от молекулы донора. Наиболее важными для биологических систем, по современным представлениям, оказываются индуктивно-резонансный, обменно-резонансный и экситонный механизмы переноса электронного возбуждения. Эти процессы оказываются важными при рассмотрении процессов переноса энергии по молекулярным комплексам, как правило, не сопровождающихся переносом заряда.

Заключение

Рассмотренные представления показывают, что основным резервуаром свободной энергии в биологических системах являются электронно-возбужденные состояния сложных молекулярных комплексов. Эти состояния непрерывно поддерживаются за счет кругооборота электронов в биосфере, источником которого является солнечная энергия, а основным "рабочим веществом" - вода. Часть состояний тратится на обеспечение текущего энергоресурса организма, часть может запасаться впредь, подобно тому, как это происходит в лазерах после поглощения импульса накачки.

Протекание импульсного электрического тока в непроводящих биологических тканях может обеспечиваться за счет межмолекулярного переноса возбужденных электронов по механизму туннельного эффекта с активированным перескоком электронов в контактной области между макромолекулами. Таким образом, можно предположить, что формирование специфических структурно-белковых комплексов в толще эпидермиса и дермиса кожи обеспечивает формирование каналов повышенной электронной проводимости, экспериментально измеряемых на поверхности эпидермиса как электропунктурные точки. Гипотетически можно предположить наличие таких каналов и в толще соединительной ткани, что может быть ассоциировано с "энергетическими" меридианами. Иными словами, понятие переноса "энергии", характерное для представлений Восточной медицины и режущее слух человеку с европейским образованием, может быть ассоциировано с транс-портом электронно-возбужденных состояний по молекулярным белковым комплексам. При необходимости совершения физической или умственной работы в данной системе организма электроны, распределенные в белковых структурах, транспортируются в данное место и обеспечивают процесс окислительного фосфорилирования, то есть энергетического обеспечения функционирования локальной системы. Таким образом, организм формирует электронное "энергетическое депо", поддерживающее текущее функционирование и являющееся базисом для совершения работы, требующей мгновенной реализации огромных энергоресурсов или протекающей в условиях сверхбольших нагрузок, характерных, например, для профессионального спорта.

Стимулированная импульсная эмиссия также развивается в основном за счет транспорта делокализованных π-электронов, реализуемых в электрически непроводящей ткани путем туннельного механизма переноса электронов. Это позволяет предположить, что метод ГРВ позволяет косвенным образом судить об уровне энергетических запасов молекулярного уровня функционирования структурно-белковых комплексов.

Литература

1. Goldstein N.I., Goldstein R.H., Merzlyak M.N. 1992. Negative air ions as a source of superoxide. Int. J. Biometeorol., V. 36., pp. 118-122.
2. Khan, A.U. and Wilson T. Reactive Oxygen Species as Second Messengers. Chem. Biol. 1995. 2: 437-445.
3. Koldunov V.V., Kononov D.S., Voeikov V.L. Sustained chemiluminescence oscillations during Maillard reaction proceeding in aqueous solutions of amino acids and monosaccarides. In: Chemilumunescence at the Turn of the Millenium. Stephen Albrecht, Tomas Zimmerman and Herbert Brandl (eds.) SCHWEDA-WEBERDRUCK GmbH, Druckerei & Verlag, Dresden, 2001, pp. 59-64.
4. Mullarkey CJ, Edelstein D, Brownlee M Free radical generation by early glycation products: a mechanism for accelerated atherogenesis in diabetes. Biochem Biophys Res Commun 1990 Dec 31 173:3 932-9
5. Novikov C.N., Voeikov V.L., Asfaramov R.R., Vilenskaya N.D. Comparative study of peculiarities of chemiluminescene in non-diluted human blood and isolated neutrophiles. In: Chemilumunescence at the Turn of the Millenium. Stephen Albrecht, Tomas Zimmerman and Herbert Brandl (eds.) SCHWEDA-WEBERDRUCK GmbH, Druckerei & Verlag, Dresden, 2001, pp. 130-135.
6. Sauer H., Wartenberg M, Hescheler J. (2001) Reactive Oxygen Species as Intracellular Messengers During Cell Growth and Differentiation. Cell Physiol Biochem;11:173-186.
7. Tiller W. On the evolution of Electrodermal Diagnostic Instruments. J of Advancement in Medicine. 1,1, (1988), pp. 41-72.
8. Vlessis AA; Bartos D; Muller P; Trunkey DD Role of reactive O2 in phagocyte-induced hypermetabolism and pulmonary injury. J Appl Physiol, 1995 Jan, 78:1, 112
9. Voeikov V. Reactive Oxygen Species, Water, Photons, and Life. // Rivista di Biologia/Biology Forum 94 (2001), pp. 193-214
10. Воейков В.Л. Благотворная роль активных форм кислорода. // "Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии" 2001 год, том XI, № 4, С. 128-135.
11. Воейков В.Л. Регуляторные функции активных форм кислорода в крови и в водных модельных системах. Автореферат Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М. МГУ. 2003
12. Коротков К. Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. Ст. Петербург. СПбГИТМО. 2001.
13. Лукьянова Л.Д.. Балмуханов Б.С., Уголев А.Т. Кислород-зависимые процессы в клетке и ее функциональное состояние. М.: Наука, 1982
14. Рубин А.Б. Биофизика. М. Книжный дом "Университет". 1999.
15. Самойлов В.О. Электронная схема жизни. Ст. Петербург, Институт физиологии РАН. 2001. Самойлов В.О. Медицинская биофизика. Ленинград. ВМА. 1986.
16. Сент-Дьердьи А. Биоэлектроника. М. Мир. 1971.
17. Чижевский А.Л. Аэроионы и жизнь. М. Мысль. 1999

Основная масса крупных и средних проектов, так или иначе, связана со строительством производственных и сельскохозяйственных объектов, жилья, мостов, дорог и т.д. Возводимые здания либо сами по себе являются целью замысла, либо являются его неотъемлемой частью, без которой продолжение проекта невозможно. Как правило, самый большой объем затрачиваемых финансовых и материальных ресурсов приходится на СМР - строительно-монтажные работы. Соответственно, и регламентация этой деятельности в законодательстве занимает особое место.

Что означает СМР, и чем они регламентируются

Строительство как таковое включает в себя широкий комплекс понятий. Это не только возведение новых строений и зданий, но также и деятельность по их ремонту (текущему и капитальному), реставрации, реконструкции и реновации. Сам процесс многогранен и состоит из таких этапов:

• организационный (маркетинговые исследования, разработка концепции проекта, выбор заказчика и подрядчика);
• изыскательский (геодезические, геологические, экологические, геотехнические, гидрометеорологические);
• проектный (подготовка проектной и );
• фаза материального обеспечения (заготовка необходимых изделий и сырья, их перевозка к площадкам);
• строительно-монтажный (подготовительные, основные и отделочные);
• пусконаладочный (контрольные мероприятия и проведение необходимых испытаний).

Толкований термина "строительно-монтажные работы" существует несколько в зависимости от словаря, справочника или законодательного акта, где упоминается этот термин. При этом все они сходятся в том, что СМР в строительстве – это определенный перечень операций, направленных на возведение новых зданий, помещений и монтаж (установку) в них необходимого оборудования (вентиляции, отопления, газовых и водопроводных систем, канализации и т.д.). Для сокращения в технической документации чаще используют аббревиатуру СМР, а не полное название.

Основным документом, регламентирующим все строительно-монтажные действия в России, является СНиП, что расшифровывается, как Строительные нормы и правила.

Он включает в себя пять разделов:

1. Общие вопросы, классификация и терминология. Управление, организация и экономика.
2. Требования и нормы для проектирования конструкций, основ и оборудования.
3. Подготовка, проведение и прием выполненных операций. Рекомендации по СМР.
4. Нормы для составления смет на все виды операций с разъяснениями.
5. Нормы трудовых и материальных затрат, расценки на выполнение манипуляций.

Также производство стройматериалов, конструкций и изделий регламентируются ГОСТ (Государственными стандартами), разрабатываемыми государственными учреждениями и учеными. Утверждаются ГОСТы Госстандартом и Госстроем РФ. На отдельные технологии и материалы, особенно новые, производителями разрабатываются ТУ (Технические условия), которые согласовываются с госучреждениями. С развитием передового опыта и новых технологий вся нормативная база регулярно пересматривается, в нее вносятся изменения.

Существующие виды

Возведение нового здания или его глубокая реконструкция требует выполнения огромного количества действий разной направленности и интенсивности с применением всего многообразия материалов и специализированной техники. Строительство может вестись несколькими разными методами:

• подрядным (наиболее распространенным в России), когда все операции выполняются специализированными организациями в соответствии с заключенным соглашением с заказчиком;
• хозяйственным , когда весь объем СМР проводится силами собственных подразделений предприятия;
• смешанным , когда одна часть операций выполняется самостоятельно, а для другой приглашают подрядчиков.

Исходя из направленности и ожидаемого результата, выделяют такие основные виды СМР:

• общестроительные;
• транспортные;
• разгрузочно-погрузочные;
• специальные.

Обычно выделяют монтажные или строительные работы в зависимости от того, какие операции на конкретном этапе преобладают. Монтажные представляют собой деятельность с использованием готовых частей или деталей, к примеру, монтаж силовой электропроводки и других кабелей, железобетонных и металлических конструкций, различного оборудования (насосного, энергетического, транспортного, технологического), окраска и изоляция трубопроводов.

Общестроительные действия, исходя из перерабатываемых материалов и возводимых элементов конструкции, подразделяют на такие виды:

Часть из этих действий объединяется в привычный для каждого строителя термин "нулевой цикл". Он представляет собой начальную фазу стройки и включает в себя подготовку стройплощадки и подъездных путей к ней, проведение земляных работ, закладку фундамента. Нулевой цикл заканчивается, когда возведена подземная часть здания и проведены инженерные сети. После него следуют надземный и отделочный циклы.

К числу специальных относятся действия, выполняемые особым способом или с особыми материалами, требующими специфических знаний и навыков. К таким можно отнести, например, монтаж сложных приборов и систем, лифтов, телефонных линий, облицовка агрегатов огнеупорной или кислотоупорной кладкой, устройство стволов шахт.

Погрузочно-разгрузочные и транспортные манипуляции подразумевают доставку на рабочее место конструктивных элементов и деталей разного размера, инструмента и необходимого инвентаря. В связи с разнообразием перемещаемых грузов задействуется специализированная техника, такая как панелевозы, трайлеры, автосамосвалы, конвейеры, погрузчики, экскаваторы, краны.

Иногда также выделяются заготовительные операции, состоящие в изготовлении полуфабрикатов (бетонной смеси, арматурного каркаса, раствора, сборных конструкций, в том числе крупноузловых). В зависимости от требуемых объемов и сложности изготовления, они могут производиться как профильными предприятиями (типа завода железобетонных изделий), так и непосредственно на стройплощадке.

Кроме возведения зданий, в перечень строительных операций также включается благоустройство и озеленение, мелиорация, дноуглубление, создание природоохранных сооружений (противооползневых, противоэрозионных, противоселевых), берегоукрепление, бурение, откачка воды и др.

Договорные отношения

Учитывая сложность и разноплановость действий, проводимых во время реализации проекта, особенно крупного (возведение промышленного комплекса, военного или сельскохозяйственного объекта), для выполнения всех необходимых действий необходимо нанимать подрядные организации. Некоторые из них охватывают большую часть общестроительных процессов, другие специализируются на отдельных направлениях, требующих наличия специального оборудования и подготовленных профессиональных кадров.

Соответственно, самым распространенным видом соглашения является договор подряда, имеющий две договаривающиеся стороны:

• заказчик, уполномоченный инвестором, который задает параметры для проведения определенных процессов, принимает результаты и оплачивает их;
• подрядчик, выполняющий требования заказчика в оговоренные сроки.

Сторонами соглашения могут быть юридические, физические лица или же третьи лица, которые действуют от имени и в интересах заказчика. Подрядчики, как правило, строительные организации или лицензированные индивидуальные предприниматели.

Если подрядчик не способен в полной мере выполнить весь объем взятых на себя обязательств собственными силами, то он имеет право (если это не запрещено соглашением) в рамках утвержденного бюджета заключить договор субподряда, то есть привлечь для выполнения отдельных процессов другие организации.

Часто для осуществления всего комплекса строительства определяется генеральный подрядчик, который обеспечивает и гарантирует весь процесс строительства, выполняя заказ частично своими силами, частично с участием субподрядчиков. За все недоработки субподрядчиков несет ответственность генеральный подрядчик.

Кроме общих положений, таких как наименование сторон, дата и место подписания, реквизиты, юридические адреса и подписи сторон, типовой договор подряда включает в себя следующие основные разделы:

Кроме того, договор своей неотъемлемой частью имеет ряд приложений, перечень которых указывается в основном теле соглашения. К ним относятся:

• календарный план;
• перечни необходимого оборудования и материалов;
• копия правоустанавливающих документов заказчика на земельный участок;
• копия разрешения заказчика на проведение строительства;
• копия лицензии подрядчика;
• акты приема-передачи технической документации, материалов и оборудования;
• копия страхового полиса;
• регламент проводимых работ;
• сметная документация;
• акт приемки.

В случае необходимости стороны могут заключать дополнительные договора по отдельным вопросам в рамках исполнения генерального соглашения. Возникающие в производственном процессе проблемы отображаются в протоколах разногласий и согласования разногласий.

В зависимости от объема выполняемых действий и масштаба проекта договор может иметь разное содержание.

Так, соглашение на возведение небольшого жилого дома и крупного завода могут отличаться между собой кардинально, как по объему, так и по детализации всех выполняемых действий.

Договор подряда в строительстве накладывает на исполнителя большую ответственность, так как низкое качество исполнения, применение некачественных материалов и несоблюдение утвержденных норм может стать причиной разрушения конструкций, больших финансовых убытков или гибели людей. Поэтому особое значение имеет качество СМР на каждой фазе строительства.

Качество продукции строительства влияет на стоимость и эксплуатационные характеристики сооружения, их долговечность и экономичность. Если объект построен из непроверенных материалов или с нарушением технических регламентов, то это приводит к удорожанию всех процессов за счет необходимости постоянно исправлять выявляемые недостатки, повышению эксплуатационных расходов на поддержание объекта в рабочем состоянии, снижению уровня комфорта жителей.

Контроль осуществляется путем проверки соответствия показателей продукции утвержденным требованиям, зафиксированным в техусловиях, стандартах, проектах, договорах поставок, паспортах изделий. Основная задача – недопущение брака и дефектов, соблюдение должного качества продукции. Существует две формы осуществления контроля над качеством:

• система производственного (внутреннего) контроля;
• внешний контроль.

Внутренний контроль осуществляется непосредственно работниками предприятий (проектных, индустриальных), которые производят необходимую продукцию. Заводы и фабрики, выпускающие стройматериалы, на свои изделия выдают паспорта, подтверждающие, что при их изготовлении выдерживался государственный стандарт. Наличие такого паспорта при поставках продукции является обязательным.

Внутренний контроль имеет несколько направлений, отличающихся по своим характеристикам и направленности.

По времени осуществления:

• Входной . Это изучение (внешний осмотр) поступающих на стройплощадку материалов, конструкций и изделий, а также сопроводительной и технической документации. В основном используется метод регистрации (анализ паспортов, накладных, сертификатов), иногда – измерительный метод.
• Операционный . Производится в ходе проведения процессов или сразу после их окончания, имеет вид измерения или технического осмотра, его результаты обязательно заносятся в специальные журналы. Основные фигуры на этом этапе – мастера, прорабы, начальники участков.
• Приемочный . Проводится после завершения определенного вида операций (каменных, облицовочных), к проверке часто присоединяются представители заказчика или проектировщика, поэтому он имеет элемент внешнего контроля. По итогу принимается решение степени пригодности объекта и возможности продолжать строительство.

По объемам проверок:

• Сплошной . Осматриваются все конструктивные элементы или единицы продукции (сваи, металлоконструкции и т.д.).
• Выборочный . Изучается определенная часть продукции, выбранная случайным путем, ее объемы определяются СНиП (Строительными нормами и правилами).

По периодичности:

• Постоянный . Информация о состоянии параметра, который контролируется, подается непрерывно.
• Периодический . Параметр контролируется через определенные промежутки времени.
• Летучий . Проверка эпизодически (в любое время), используется при отсутствии необходимости более глубоких форм контроля.

По методам проведения:

• Визуальный . Основой его является ГОСТ 16501-81.
• Измерительный . Выполняется с применением необходимых измерительных приборов, при необходимости проводится лабораторный анализ при помощи соответствующего оборудования. Методы могут применяться самые различные: механический (разрушающий), импульсный (акустический, вибрационный) и радиационный.
• Регистрационный . Это анализ данных, которые фиксируются в разных документах (журналах, сертификатах, актах освидетельствования). Применяется в случаях, когда по техническим причинам доступ к объекту контроля невозможен.

Чтобы обеспечить соответствующее качество продукции, на крупных предприятиях создаются специализированные службы, которые обычно подчинены главному инженеру (техническая инспекция, строительная лаборатория, геодезическая служба).

Анализ данных, полученных в результате инструментального исследования, и сопоставление их с действующей правовой и проектной документации носит название строительная экспертиза. Она может быть внесудебной и судебной. Все выявленные нарушения, отклонения и дефекты фиксируются в экспертном заключении, куда также прилагают фотографии обнаруженных недоработок. По итогам экспертизы определяются:

• оценка износа элементов, инженерных сетей и конструкций в процессе эксплуатации;
• определение размера ущерба от нештатных ситуаций (пожар, затопление);
• соответствие проекту, ГОСТ или СНиП;
• испытание используемых материалов и конструкций;
• изучение несущих элементов при подготовке к реконструкции или перепланировке.

Международная практика контроля качества предполагает несколько иной подход к этому вопросу, основой которого являются:

• материальная заинтересованность и ответственность каждого исполнителя за надлежащее исполнение всех манипуляций, что регламентируется внутренним руководством – это своего рода стандарт, установленный на предприятии;
• четкие инструкции на каждый трудовой процесс;
• наличие высококвалифицированного персонала;
• оснащение современным высокотехнологичным оборудованием.

К внешнему контролю качества относятся проверки, проводимые организациями, имеющими право надзора и не зависящими от организации-подрядчика. Основными формами его являются:

• технадзор заказчика;
• авторский надзор проектной организации;
• государственный архитектурно-строительный надзор;
• контроль при приеме в эксплуатацию объекта со стороны разных приемочных комиссий: пожарный, санитарно-эпидемиологический, промышленный и горный надзор, проверка инспекции труда.

Технический надзор со стороны заказчика . Проводится постоянно в течение всего времени СМР. Представитель заказчика участвует в освидетельствовании всех проведенных скрытых действий, приемочных комиссиях, промежуточных приемках важнейших конструктивных элементов. Если нет одобрения заказчика, то дальнейшие операции не проводятся. Представители технадзора наделены правом принятия решения о приостановке строительства и отказа в оплате процессов, выполненных с нарушениями проектных расчетов и технологии. Если же качество оказывается в итоге недостаточным, то работники технадзора заказчика несут ответственность наряду с подрядчиками.

Авторский надзор со стороны проектировщика также ведется на постоянной основе. Его основным отличием от контрольных функций ГАСНа и технадзора заказчика является то, что на его исполнение заключается отдельный договор между заказчиком и проектировщиком с соответствующей оплатой. Авторский надзор заключается в наблюдении за точным следованием всех действий подрядной организации нормативным документам и утвержденному проекту.

Все изменения в проекте, рационализаторские предложения в обязательном порядке согласовываются с представителем авторского надзора. Также он присутствует на промежуточных приемках и освидетельствованиях, решает вопросы по проектно-сметной документации, указывает на недоработки и следит за их устранением. Все замечания авторского надзора заносятся в специальный журнал, который затем передается заказчику.

Государственный архитектурно-строительный надзор проводит общий контроль на всех фазах (изыскания, разработка проекта, строительство). Его представители должны проверять предпроектные документы, выдавать разрешение на строительство и проверять его реализацию в любой момент. Они наделены правами приостанавливать стройку, штрафовать и инициировать возбуждение уголовных дел.

Сертификация и лицензирование как составные части контроля над качеством

С бурным развитием новых технологий, разработкой новаторских стройматериалов и способов их крепления возник вопрос соответствия этих разработок утвержденным стандартам и качественным показателям. Поэтому в последние десятилетия большое значение придается сертификации изготавливаемой продукции и лицензированию проектно-изыскательной и строительной деятельности.

– это деятельность, направленная на установление соответствия качественных показателей продукции требованиям утвержденных нормативов и стандартов. Она направлена на защиту прав потребителя и окружающей среды, а также для безопасности здоровья, жизни и имущества людей. Объектами сертификации в строительстве могут быть:

• проектная продукция;
• промышленная продукция, изготовленная предприятиями стройиндустрии и стройматериалов;
• возведенные сооружения и здания;
• соответствующие услуги и работы;
• импортируемые элементы.

Сертификация бывает по своей форме:

• Добровольная , основанная на инициативе изготовителя изделий, желающего подтвердить соответствие своей продукции для потенциальных клиентов.
• Обязательная , применяемая для отдельной законодательно утвержденной номенклатуры товаров, которые в случае низкого качества могут быть опасны для здоровья людей и сохранности их имущества (балконные двери, окна, конструкции для частных домов, замки, герметики).

В общих чертах сертификация какого-либо вида продукции происходит следующим образом:

• заявитель подает декларацию на проведение сертификации;
• определяется схема проведения и методика проведения испытаний, а также испытательная лаборатория;
• отбор и идентификация проб, экспертиза изделий и изучение состояния производства;
• анализ полученных результатов;
• оформление, регистрация и выдача сертификата соответствия.

Лицензирование представляет собой экспертизу заявителя (юридического или физического лица) и поданных ним документов относительно готовности их к выполнению видов деятельности, указанных в заявлении. Специальная комиссия проводит проверку наличия необходимой технической базы и законодательных актов, выполнение заявленных технологических процессов и уровень контроля над ними, квалификацию и стаж работы кадров, отзывы клиентов соискателя.

Положением о лицензировании предусмотрено, что соискатель должен иметь не меньше половины штатной численности специалистов и руководителей в области проектирования и строительства со стажем по специальности от 3 до 5 лет. Кроме того, на правах собственности (или на других законных основаниях) у кандидата должны быть необходимые объекты, инструменты и средства производства (специальная техника, ручной или автоматический инструмент, транспорт, энергоустановки, средства измерения).

В классификаторе проектных и строительно-монтажных работ четко определен перечень действий и необходимого оборудования. Вместе сведены действия по возведению объектов различного назначения (функциональные и отраслевые), например дорог, объектов авиакосмического или сельскохозяйственного назначения. Лицензируются не только непосредственно СМР, но и функции генподрядчика и застройщика.

Как правило, лицензионный период после первого обращения устанавливается короткий (1 год), если за это время анализ не показал нарушений со стороны заявителя, то следующая лицензия может действовать на протяжении 5 лет, при повторном обращении вся процедура полностью повторяется. За нарушение организацией норм действующего законодательства, лицензия может быть отозвана.

Организация проведения строительно-монтажных работ

В процессе возведения крупных объектов, таких как многоэтажные здания, мосты, дороги, заводы, как правило, принимают участие разные специализированные и общестроительные организации. Для того чтобы обеспечить бесперебойность процессов и планомерный поэтапный законченных частей объекта, необходима система непрерывного планирования и выполнения работ.

В практике различают три главных метода организации производства СМР:

• Последовательный . При его применении отдельные виды деятельности проводятся один за другим, то есть следующий начинается не раньше окончания предыдущего. Такой подход плохо применим к масштабным проектам, поскольку требует большого количества времени, однако подходит для возведения одиночных зданий, так как можно обойтись малым количеством работников.
• Параллельный . Базируется на максимально возможном совмещении в единый период времени различных процессов (монтажных и строительных). Он дает возможность возводить несколько зданий одновременно, но требует значительного количества рабочей силы и техники.
• Поточный . Он заключается на дроблении сложных процессов, совмещенных во времени, на ряд простейших операций, выполняемых последовательно. Все действия разбиваются на потоки, исполняемые в четко определенные сроки. В каждом объекте, который включен в поток, СМР выполняются комплексными бригадами, перемещающимися из одного здания в другое. Это обеспечивает равномерную нагрузку на персонал и ритмичную сдачу объектов, включаемых в поток.

В проекты производства работ (ППР) включены главные решения по организации СМР. ППР разрабатывается специализированными трестами или другими организациями и состоит из:

• календарного плана, в котором отмечены все работы разных исполнителей, увязанные со сроками;
• генеральный план с указанием места расположения самого объекта, вспомогательных площадок, механизированных установок, складов, сетей тепло- и энергоснабжения, подъездных путей;
• график потребности в поступлении изделий, материалов, конструкций, специальной техники, рабочих кадров.

На процессы, проводимые по новым методикам и высокой сложности, в ППР содержатся технологические карты.

В них указываются экономические и технические показатели, требования к необходимой технике безопасности, графики и рекомендации по методам организации труда работников, потребность в ресурсах (детали, инвентарь, оборудование), расчеты трудовых затрат.

Часто на площадке одновременно проводится ряд не связанных друг с другом работ, например, электромонтажные, сантехнические, столярные, облицовочные. Ритм рабочего процесса требует поставки определенных материалов в нужное время в достаточном количестве и в правильной технологической последовательности. Чтобы не допустить простоя, с учетом мнения подрядчиков разрабатываются часовые графики, руководствуясь которыми завод-изготовитель отгружает, а автокомбинат доставляет на площадку требуемые элементы.

Чтобы увязать между собой поставку деталей и их монтаж, составляются транспортно-монтажные графики. Исходя из технологической последовательности монтажа здания и стандартного времени на установку каждого элемента, четко расписывается время прибытия транспортных средств на площадку и номенклатура грузов, которые доставляются каждым рейсом. Составляются недельные, суточные и часовые графики, благодаря которым разные подразделения могут видеть общую картину и действовать согласованно. Это позволяет спланировать время окончания каждого вида работ и приблизительно рассчитать срок сдачи объекта.

Чтобы более полно охватить весь комплекс выполняемых процессов, при работе на всех видах объектов применяется календарное планирование. Оно дает общее понимание последовательности действий в разные временные периоды (от дня до нескольких месяцев), хотя планы регулярно требуют корректировки в зависимости от возникающих обстоятельств. Продолжительность строительства рассчитывается по нормам СНиП и сильно варьируются от сложности сооружения. Сокращение или увеличение длительности выполнения работ всегда должно быть обоснованным, поскольку при увеличении продолжительности могут быть сорваны сроки сдачи и заказчиком понесены убытки, а необоснованное сокращения нередко становится причиной несоблюдения стандартов выполнения технологических операций.

В зависимости от масштабности проекта, могут применяться такие виды планирования:

• упрощенные методы;
• календарные линейные графики;
• сетевые графики.

Упрощенные методы используются при выполнении текущих задач, обычно на несколько ближайших недель или дней. В таких схемах лишь указываются виды выполняемых действий и сроки их завершения, они недостаточно наглядны и не оптимизированы. Также к упрощенным формам можно отнести планирование в самом обобщенном денежном виде.

Календарный линейный график, иначе называемый график Ганга, представляет собой шкалу с отмеченными горизонтальными линиями разной длины, отображающими продолжительность каждого дела. Чтобы полноценно и качественно составить его, нужно учесть такие моменты:

• составить перечень необходимых работ;
• определить их объемы и методы производства;
• рассчитать их трудоемкость, исходя из норм и предыдущего опыта;
• сделать предварительный график с ориентировочными сроками исполнения каждого дела;
• оптимизировать его с учетом реальных возможностей распределения рабочей силы, техники и других условий.

Чтобы правильно рассчитать объем работы и затрачиваемое на нее время, следует, кроме предусмотренных норм, учитывать и другие существенные факторы, например, местные погодные условия или особенности рельефа. Если на стартовом этапе из-за неверных расчетов возникнет задержка по времени, то компенсировать ее будет практически невозможно, поскольку линейный график корректировать очень сложно.

Сетевой график составлен по более современной методике граф (карты, лабиринта, сети). Нанесенная на лист бумаги или выведенная на монитор компьютера, такая схема выглядит как множество вершин, соединенных между собой отрезками (ненаправленными и направленными). Кружки на начальной и конечной части отрезка означают начало и окончание работ. В таком виде планирования между стартовым и конечным событием может быть ряд разных путей. Самый долгий путь носит название критического, и по нему определяется общая продолжительность выполнения проекта. Соответственно, в других путях есть временные резервы и возможность варьировать скорость исполнения процессов.

Сильная сторона такого планирования – это возможность его корректировки по ходу.

Если строительство не укладывается в оговоренные сроки, то есть возможность сократить время критического пути за счет перераспределения рабочей силы и материальных ресурсов с этапов некритического пути, привлечения резервов или изменения последовательности процессов (если это технологически допустимо). Для облегчения составления графиков и их уточнения создан ряд компьютерных программ.

Расчет сметной стоимости

Неотъемлемой составляющей проектной документации является смета, то есть ориентировочная стоимость СМР. Правильные финансовые расчеты способствуют ритмичному и бесперебойному проведению строительных этапов. Если же были допущены неточности, то это может привести к убыткам, срыву сроков, возникновению задолженности или необходимости привлечения дополнительных финансовых ресурсов, часто кредитных.

К сметной стоимости обычно относят несколько составляющих и рассчитывают по такой формуле: Ссмр=ПрЗ+НР+ПН(Спр), где Ссмр – это сметная стоимость всех работ, ПрЗ – общая сумма прямых затрат, ПН(Спр) – плановые накопления, или сметная прибыль. Чтобы лучше понимать, каким образом производятся расчеты, следует остановиться подробнее на каждой из составных частей.

Сумма всех прямых затрат рассчитывается с учетом общего объема работ (в натуральных измерительных единицах) и применяемых на данный момент расценок за единицу измерения согласно сметных нормативов. Прямые затраты, как правило, составляют от 65 до 80% общей стоимости и состоят из:

• заработной платы сотрудников , которые непосредственно занимаются СМР (10-15%);
• стоимости всех стройматериалов , которые применяются при возведении сооружения (50-55%);
• затрат на эксплуатацию используемых транспортных средств , специальной техники, механизмов и машин, в том числе зарплата специалистов, управляющих ими (5-10%).

К накладным расходам относят возмещение подрядной или субподрядной организации всех затрат, которые связаны с организацией и поддержанием соответствующих условий быта и производства на стройплощадке. Размер накладных расходов устанавливается в зависимости от фонда оплаты труда и сильно зависит от масштаба возводимого объекта, способа производства, вида строительства. Обычно этот показатель варьируется в пределах 13-20%. Для их расчета используются нормы с учетом особенностей производства. Применять повышающий коэффициент для накладных расходов запрещено.

В состав накладных расходов включают:

• Расходы на административно-хозяйственные нужды . Здесь учитывают оплату командировок, затраты на канцелярию, почту и телефонную связь, содержание и обслуживание легкового автотранспорта, покупку необходимой специальной литературы (нормативной, технической, экономической), подписка на требуемую периодику.
• Расходы на обслуживание трудовых кадров . Это подготовка и переподготовка руководителей и специалистов, создание должных бытовых и санитарно-гигиенических условий, охрана труда. Сюда же относят дополнительные выплаты работникам (выслуга лет, дополнительные отпуска за стаж), социальное страхование.
• Затраты на необходимую организацию процесса . К ним относятся содержание охраны, обеспечение пожарной безопасности, расходы на содержание проектировочных групп и строительных лабораторий, амортизационные отчисления, геодезические мероприятия, благоустройство.
• Другие затраты (страхование имущества, лицензирование, аудиторские, консалтинговые, рекламные услуги, обслуживание в банках).

Сметная прибыль (часто используется термин "плановые накопления") представляет собой плановую прибыль подрядной организации. Она должна покрывать расходы на материальное стимулирование персонала, а также на развитие и модернизацию производственных мощностей. Ее объем исчисляется для каждой организации отдельно, исходя из контрактной стоимости строительства, и колеблется в передах 7-11% общей суммы. Сметная прибыль не относится к расходам, учитываемым в сметной себестоимости. Для ее расчета руководствуются соответствующими Методическими указаниями.

Существуют отраслевые нормативы сметной прибыли, зависящие от вида операций:

• Общие нормативы для отрасли, применяющиеся ко всем предприятиям. Для ремонтно-строительных работ они составляют 50% от фонда оплаты труда работников, входящего в прямые затраты, заложенные в смете. Относительно СМР этот показатель составляет 65%.
• Нормативы, зависящие от видов выполняемых процессов. Они применяются на этапе составления рабочей документации и прописаны в приложении №3 Методических указаний.
• Индивидуальные нормативы для отдельных организаций. Не применяются к предприятиям, выполняющим заказы за средства Федерального бюджета.

В структуре плановых накоплений учитываются такие расходы:

• переоборудование и модернизация основных фондов предприятия;
• материальное стимулирование сотрудников: финансовая помощь, лечение в санаторно-курортных комплексах, покупка билетов на культурные мероприятия и абонементов в спортзалы, помощь в погашении ипотеки и приобретении отдельных услуг и товаров;
• налоговые выплаты (на имущество, на прибыль, местные налоги) по ставке, не превышающей 5%;
• помощь отдельным учебным заведениям-партнерам.

Правильно составленная продуманная смета позволяет организовать СМР на должном уровне, не допуская перерасхода средств и задержек в выплатах в ходе строительства. Кроме того, возможно достижение себестоимости СМР за счет использования более производительных механизмов, разумной экономии материалов, смены режима труда или улучшения управления. Для точного расчета себестоимости применяется факторный анализ – это методика изучения влияния на расходы каждого отдельного фактора строительства.