Технология BIM-проектирования на основе комплекса Autodesk Building Design Suite 2013

Есть мнение, что лень — двигатель прогресса. Только ленивый мог изобрести пульт для телевизора, стиральную машину и прочие вещи, позволяющие экономить драгоценное время. С другой стороны, придумать идею — лишь небольшая часть работы, гораздо сложнее воплотить ее в жизнь. И разве может ленивый создать стиральную машину или AutoCAD? В этой статье мы рассмотрим возможности программ компании Autodesk, которые помогают сократить время проектирования зданий и сооружений.

Эпоха двумерного проектирования

Для эффективной работы с комплексом программ необходима базовая платформа, от которой и будут «плясать» остальные участники процесса. После появления AutoCAD и повсеместного его распространения стали появляться взаимодействующие с ним программы. Одни расширяют его возможности, другие могут экспортировать или импортировать из него данные через формат .dxf. Таким образом, стали появляться первые программные связки, которые получили достаточно широкое распространение в среде проектирования. Однако то, что мы сейчас воспринимаем как данность (AutoCAD чертит всё, а дополнительные надстройки еще более упрощают процесс черчения и специфицирования), стало таким не за один день. Многие еще помнят, как непросто организации переходили на компьютерное проектирование. Сейчас встретить проектировщика, чертящего на кульмане, так же сложно, как неграмотного человека. Сегодня AutoCAD стал стандартом индустрии и прошел путь от «электронного кульмана» до системы с возможностями двумерного параметрического и достаточно сложного трехмерного проектирования.

Как бы ни была хороша технология двумерного проектирования, она уже прошла стадию становления и сейчас почти достигла предела своих возможностей. Имеющиеся функции программ вполне покрывают все потребности строительного проектирования, а дальнейший рост функционала в большинстве случаев будет лишь усложнять рабочий процесс. Если рассматривать процесс проектирования с точки зрения эффективности труда, то двумерное проектирование имеет ряд существенных недостатков:

  • описание объемной модели двумерными чертежами;
  • проблема специфицирования объекта;
  • обеспечение согласованности документации;
  • отсутствие трехмерной модели для передачи в программы трехмерного моделирования и расчета конструкции.

Описание объемной модели двумерными чертежами

Для проектной организации конечный продукт — это набор рабочей документации на сооружение, которое по нему будет возведено. Однако в более широком смысле процесс проектирования — это попытка точного документального описания объемного здания, которое архитектор держит в своем сознании. Позже, на строительной площадке, идет обратный процесс — построение реального объемного здания по двумерным чертежам. На данный момент мы не можем отказаться от стадии двумерного описания в силу объективных причин, но у нас есть возможность максимально автоматизировать процесс создания двумерных чертежей, исключив тем самым возможность ошибок из-за человеческого фактора.

Сегодня абсолютное большинство организаций перешло к созданию чертежной документации с помощью AutoCAD или его аналогов. По сравнению с черчением руками, этот метод позволяет экономить время на создании чертежей, на их правке, а также передавать их по Интернету заказчикам либо специалистам, работающим удаленно.

Следующий шаг в этом направлении — создание множества отдельных программ и программ-надстроек к AutoCAD, позволяющих еще больше ускорить процесс проектирования за счет использования готовых примитивов для создания чертежа. Это и различные отметки уровней, высот, выноски различных типов, которые создаются двумя щелчками мыши и которые можно впоследствии редактировать. Такие программы достаточно широко распространены, но рынок ими до сих пор не насыщен.

Типичный набор атрибутов для вновь созданного элемента. Набор может быть расширен пользователем. Autodesk Revit
Типичный набор атрибутов для вновь созданного элемента. Набор может быть расширен пользователем. Autodesk Revit

В то время как компании все больше осваивают всевозможные приемы организации двумерного проектирования, компания Autodesk уже предлагает отойти от метода прямого создания чертежей с помощью инструментов рисования и перейти к их генерации из созданной трехмерной модели и последующему их аннотированию. В качестве основы для BIM-проектирования (смотрите врезку «Что такое BIM») Autodesk предлагает программу Autodesk Revit, которая представлена на нашем рынке САПР не первый год и с каждым днем завоевывает все новые и новые ниши, где ее применение становится целесообразным. Автоматическая генерация чертежей позволяет избегать грубых ошибок чертежника, а также экономить время при внесении изменений в объемную конструкцию — чертежи обновляются автоматически, ведь они являются лишь отражением конструкции и генерируются программой. Сама же трехмерная модель — отличный материал для дальнейшей работы смежных специалистов, расчетчиков и визуализаторов.

Проблема специфицирования объекта

Корректно отразить геометрию сооружения — только половина задачи. Все конструкции, на которые мы создаем чертежи, надо специфицировать: необходимо указать их наименования, количество, объемы и цены, — и это лишь вершина айсберга данных, которые необходимо отражать в документах. При выполнении всех чертежей вручную ни о каком автоматическом создании спецификации речи не идет: как можно специфицировать набор отрезков, дуг и текста? Выход из этого положения предложили опятьже те самые программы-надстройки к AutoCAD. И это, пожалуй, одно из самых важных нововведений в процесс проектирования, позволяющее сократить время на подсчет спецификаций.

Для возможности подсчета спецификаций программой-надстройкой (например, Project Studio CS Конструкции) пользователю в процессе создания чертежей необходимо указывать программные элементы, которые нужно будет включить в ту или иную конструкцию. Это хорошее подспорье чертежнику, однако теперь ему необходимо держать в голове не только объемную конструкцию, которую он чертит, но и дополнительно структурировать чертежи.

Вернемся к технологии BIM-проектирования на основе Autodesk Revit. В процессе построения трехмерной модели проектировщик указывает все необходимые атрибуты элементов. Программа может оперировать не только геометрическими параметрами элементов, но и их физическим, функциональным и аналитическим назначениями. Другими словами, в базе данных конструкции хранятся системные имена, марки, линейные размеры, параметры материалов, функции элементов (колонна, балка, плита и т.п.). Более того, многие недостающие атрибуты пользователь может создать самостоятельно для конкретных элементов или целых семейств.

Объемная BIM-модель Autodesk Revit содержит в себе как физическое, так и аналитическое описание элементов
Объемная BIM-модель Autodesk Revit содержит в себе как физическое, так и аналитическое описание элементов

Для BIM-модели задача специфицирования конструкции сводится к извлечению необходимых данных из проекта, будь то количество колонн на этаже, объемы материала или количество арматуры. Соответствующий функционал позволяет не только формировать поля спецификации с готовыми значениями параметров, взятыми из проекта, но и создавать поля с расчетными значениями. Важно отметить, что готовая спецификация не является статичной таблицей, а представляет собой набор правил для ее формирования. Это означает, что изменение исходных данных после внесения корректив в трехмерную модель повлечет за собой автоматическое обновление спецификации.

Обеспечение согласованности документации

Изменения, корректировки и исправления — операции, в которых BIM-моделирование даст фору любым средствам традиционного проектирования. Много ли вы знаете проектов, где все делалось с первого раза, без многочисленных правок рабочей документации? А если к этому прибавить неувязки, выявленные уже в ходе строительства, то становится понятно, что решить эту проблему при традиционном проектировании практически нереально.

Программы-надстройки к AutoCAD не позволяют в полной мере решить эту проблему, однако те из них, которые строят трехмерную модель (обычно металлокаркас), позволяют проверять саму конструкцию на наличие коллизий. Однако это абсолютно не помогает при поиске нестыковок между смежными специалистами (например, прокладка вентиляции). Согласование чертежей между собой достаточно трудоемкая вещь. Если изначально все идет достаточно хорошо, то после внесения корректив сложность внесения поправок значительно возрастает.

Решить эту задачу позволяет подход к проектированию по технологии BIM. Все специалисты, по большому счету, работают над одной моделью здания. Поэтому можно отследить все коллизии, касающиеся геометрии. А благодаря возможности удаленной и коллективной работы над одним файлом, сокращается время выполнения правок. Программа Autodesk Revitсостоит из трех модулей: Architecture, Structure и MEP. Каждый из модулей предлагает специализированный набор инструментов для работы конкретного специалиста над трехмерной моделью здания. В результате, модель здания даже не выходит за рамки одной программы, все специалисты могут работать над одним файлом, что позволяет в режиме реального времени отслеживать все неувязки проекта, а, главное, специалист имеет возможность сосредоточить свое внимание только на рабочих вопросах.

Модель, экспортированная из среды Autodesk Revit в программу Autodesk Robot Structural Analysis Professional
Модель, экспортированная из среды Autodesk Revit в программу Autodesk Robot Structural Analysis Professional

Отсутствие трехмерной модели для передачи в программы трехмерного моделирования и расчета конструкции

Не ошибусь, если скажу, что все задумывались над тем, как было бы хорошо, если бы все вопросы проектирования решала одна большая программа. Исчезли бы проблемы совместимости форматов, обеспечивалось бы качественное взаимодействие специалистов, работающих над одним проектом. Однако даже если бы такая программа была создана, сразу же возник бы вопрос о ее рациональном использовании, ведь полный набор функционала не нужен ни одному работающему с ней специалисту. В результате логичным выходом из такого положения будет разделение этой программы на модули с функционалом для различных специалистов. Но в реальности мы видим, что компании зачастую используют программы от разных производителей, что значительно снижает уровень интеграции между программами.

Autodesk пошел по пути объединения программ в комплексы, которые решают набор задач для отдельной отрасли. Для строительства был создан комплекс Building Design Suite. Благодаря полной русификации, глубокой интеграции программ и соответствию российским нормам Building Design Suite занимает лидирующие позиции на российском рынке в области BIM-проектирования.

В максимальной комплектации комплекс состоит из более чем десятка специализированных программ. Основой для построения BIM-модели является Autodesk Revit. В ней пользователь осуществляет подготовку строительной документации на объект, компонуя набор итоговой документации из сгенерированных программой планов, разрезов, спецификаций.

Для проведения расчетов сооружения достаточно импортировать модель или ее часть в расчетную программу Autodesk Robot Structural Analysis Professional. Использование общих баз данных материалов и сечений профилей позволяет передавать на расчет не только «голую» конечно-элементную модель, но и сохранять все данные, начиная с геометрии и функционального назначения элементов и заканчивая указанием граничных условий и нагружений. После расчета и коррекции модели она может быть экспортирована обратно в Autodesk Revit, где в автоматическом режиме будут обновлены все виды, разрезы и спецификации.

Для проведения расчетов сооружения достаточно импортировать модель или ее часть в расчетную программу Autodesk Robot Structural Analysis Professional. Использование общих баз данных материалов и сечений профилей позволяет передавать на расчет не только «голую» конечно-элементную модель, но и сохранять все данные, начиная с геометрии и функционального назначения элементов и заканчивая указанием граничных условий и нагружений. После расчета и коррекции модели она может быть экспортирована обратно в Autodesk Revit, где в автоматическом режиме будут обновлены все виды, разрезы и спецификации.

Аналогично ситуация обстоит и в вопросе визуализации проектируемого объекта. Если при традиционном проектировании архитектор или другой специалист были вынуждены строить отдельную трехмерную модель здания для рендеринга, чтобы предоставить качественные изображения заказчику, то теперь здание можно экспортировать из среды Autodesk Revit в Autodesk 3ds Max Design. После этого специалисту остается настроить освещение и провести рендеринг сцены. Autodesk добилась глубокой интеграции программ между собой в комплексе Building Design Suite, так как программы используют одни и те же библиотеки и базы данных. Например, библиотека материалов Autodesk Material Library является общей для программ компании Autodesk.

Autodesk Revit. Модель здания для импорта из Autodesk Revit в Autodesk 3ds Max Design
Autodesk Revit. Модель здания для импорта из Autodesk Revit в Autodesk 3ds Max Design
Autodesk Revit в Autodesk 3ds Max Design. Рендеринг импортированной модели без ее дополнительной обработки
Autodesk Revit в Autodesk 3ds Max Design. Рендеринг импортированной модели без ее дополнительной обработки

Конечно, никто не собирается отказываться от нашего любимого AutoCAD — он входит во все комплекты Building Design Suite. В случае необходимости, пользователи всегда могут использовать возможности этой программы для решения своих задач. Прежде всего, это возможность работы с форматом *.dwg, который повсеместно используется для передачи данных и работы над отдельными чертежами. Также есть возможность подготовить чертежи AutoCAD для использования в качестве подложки для построения трехмерной модели здания в Autodesk Revit. Даже при использовании самых передовых технологий еще не время полностью отказываться от AutoCAD — старый друг лучше новых двух.

Мы рассмотрели роль основных программ комплекса и увидели, как работа над зданием в единой среде может сократить время проектирования и свести к минимуму возможность ошибок из-за человеческого фактора. Несмотря на существующие трудности внедрения таких систем, технология проектирования на основе BIM все больше распространяется на нашем рынке. И если сегодня компании решают, какие части и этапы работ можно выполнять с помощью Autodesk Revit, то уже завтра они задумаются над тем, как полностью отказаться от двухмерного проектирования. Немаловажным фактором здесь является то, что в процессе проектирования объекта зачастую задействовано множество независимых организаций. Поэтому переход на проектирование на основе BIM-модели, скорее всего, заставит выбирать новых, более прогрессивных партнеров. Представьте, что вы взяли на подрядные работы организацию, где до сих пор основным чертежным инструментом является кульман. Не получилось? А в скором времени начнет появляться аналогичная пропасть между компаниями, использующими BIM-моделирование, и теми, кто решил остаться с прежней технологией.

Два слова о завтрашнем дне

В заключение приведу небольшой пример из области машиностроения. Прогресс не стоит на месте и то, что мы внедряем в массовое производство сегодня, изобретено далеко не вчера. В машиностроении многие производства уже полностью «оцифрованы», то есть совершенно отказались от бумажной документации. Ярким примером этого является АКБ «Сухой». Конечно, специфика технологического процесса позволяет реализовать это там уже сегодня, но технологии для аналогичной «оцифровки» строительной индустрии уже существуют, однако их массовое внедрение — вопрос завтрашнего дня. Сегодня на повестке дня стоит внедрение технологии BIM-проектирования.

Александр Поваляев
CSoft
Тел.: (495) 913−2222
E-mail: