Общий взгляд на цифровизацию проектирования
Переход на технологии, упомянутые во вступлении к статье, требует глубокого переосмысления многих традиционных подходов в проектировании, порой — путём отказа от некоторых укоренившихся в сознании сообщества проектировщиков догм и набора привычных действий. Во многих случаях подобная трансформация производится не без оглядки на опыт иностранных коллег и с некоторой опорой на сформированные ими стандарты, практики и примеры.
Нельзя сказать, что процесс перехода идёт гладко и компании, которые начали использовать эти технологии в пилотных проектах, получают значительное увеличение эффективности проектирования. Но уже можно быть уверенным в том, что полученный компаниями опыт позволяет правильно настроить цели цифровой трансформации и в дальнейшем получить значительный эффект от внедрения.
Становится очевидно, что конечной целью использования технологии цифрового информационного моделирования является не ускорение работы, а значительное повышение качества результата. Если поставить скорость работы и снижение расходов главными показателями результата, то, скорее всего, нас будет ожидать лишь разочарование. Почти всегда обеспечение качества информации, реорганизация бизнес-процессов, увеличение требований к аппаратной части применяемого оборудования, недостаточное количество специально обученных сотрудников, обеспечивающих процесс работы, и т.д. не позволят достигнуть поставленных целей в кратчайшие сроки.
Однако переосмысление желаемых результатов позволит компании перейти на совершенно новый уровень качества выполнения проектов, получить экономию при создании более эффективных и функциональных зданий, начать грамотно использовать результаты проектирования в маркетинге и сделать это важным конкурентным преимуществом.
Ведь многие технологии инженерного анализа, результаты которых могут дать значительный эффект для современных зданий, требуют наличия многочисленных, глубоко структурированных данных о проектируемом объекте в цифровом виде, и любая ошибка в них может существенно повлиять на конечный результат.
Например, неверная информация о границах помещений, характеристиках материалов стен, видах процессов в помещениях сведёт на нет усилия в расчётах энергетического моделирования здания (BEM). Это сделает неверной оценку мероприятий, направленных на экономический анализ технических решений с применением дорогостоящего, но энергоэффективного оборудования.
Таких примеров можно привести достаточно много — весьма часто приходится сталкиваться с неправильно подобранным инженерным оборудованием, когда избыточные затраты на его приобретение и эксплуатацию значительно превосходят стоимость проектирования.
Инструменты для создания и анализа цифровых информационных моделей
Отвечая на запросы пользователей, разработчики программного обеспечения постоянно создают новые инструменты для инженерного анализа цифровых моделей. Существует много сценариев использования информации из цифровых моделей: инженерные расчёты, имитационное моделирование, обеспечение процессов жизненного цикла здания, координация проектов, оценка объёмов и количества материалов и т.д.
Для каждого сценария имеются свои решения, которые позволяют существенно повысить качество модели и использовать заложенную в ней при проектировании информацию. В рамках статьи остановимся на таком важном аспекте работы, как координация проекта.
Одним из известных инструментов для создания цифровых моделей инженерных систем зданий является программное обеспечение MagiCAD.
MagiCAD получил свою известность благодаря инновационной технологии моделирования инженерных систем в трёхмерном пространстве с одновременным заданием всех необходимых атрибутов, необходимых для расчётов, инженерного анализа, спецификаций оборудования и инструментов оформления чертежей. Уже около 30 лет MagiCAD является одним из лидеров цифрового проектирования, с его помощью разработаны многие тысячи сложных проектов во всём мире. Появившись в России в начале 2000-х годов, это программное обеспечение завоевало популярность среди проектировщиков и является признанным и надёжным решением для создания цифровых моделей инженерных систем.
Но сегодня мы рассмотрим MagiCAD как уникальный инструмент координации цифровых проектов.
Координация проекта инженерных систем в MagiCAD для Autodesk Revit
В России за последнее время всё бóльшую популярность набирает такой инструмент комплексного моделирования зданий, как Autodesk Revit. Благодаря сочетанию удачного маркетинга и возможностей инструмента у многих специалистов сама концепция BIM стала ассоциироваться с именно его применением. Разумеется, цифровое информационное моделирование зданий появилось задолго до создания Revit, и просто освоение работы в этой программе совершенно не означает владение технологией BIM.
Очень важно отметить, что грамотное встраивание цифровой модели из Revit в процессы инженерного анализа и обеспечения жизненного цикла здания уже демонстрирует достаточный уровень владения технологией информационного моделирования здания.
Давайте последовательно рассмотрим различные прикладные аспекты работы с цифровой моделью и детали процесса координации разделов проектирования.
Инструменты для экспорта информации в формате IFC
Уже более трёх десятилетий строительные и проектные компании применяют в своей работе различные программные продукты для решения конструкторских и инженерных задач. В основном большинство разработчиков создают свой собственный формат хранения данных, но сразу возникает вопрос обмена данными между разными программами. Почти всегда форматы и структура данных существенно различаются, и передача информации производится вручную, что неизбежно приводит к значительным затратам времени и требует обеспечения контроля качества информации. Наиболее типичными примерами является коммуникация между чертёжными и расчётными приложениями: конструктор создал модель здания, и её необходимо проверить на прочность, или инженер сделал модель системы отопления, и необходимо провести её расчёт. Также возникает вопрос перехода от хранения бумажных чертежей к хранению цифровых моделей, которые содержат все необходимые информационные атрибуты для формирования рабочей конструкторской документации.
Начиная с 1993 года крупные компании-разработчики инженерного программного обеспечения начали обсуждение единого формата обмена строительной информацией. С этой целью в 1995 году была создана ассоциация International Alliance for Interoperability (IAI), целью которой стала разработка межотраслевых стандартов открытого обмена строительной информацией. В результате активной работы уже в июне 1996 года был представлен первый вариант открытого формата IFC (Industry Foundation Classes) версии 1.0. В 2008 году ассоциация изменила своё название на buildingSMART.
Открытый стандарт стал активно поддерживаться сообществом разработчиков программного обеспечения и с 2013 года был принят как международный стандарт, получив сертификацию ISO (International Organization for Standardization).
В России стандарт также получил распространение и был включён в национальные стандарты Российской Федерации как ГОСТ Р 10.0.02–2019. Важно отметить, что на этом открытом стандарте основан обмен информацией с различными государственными экспертизами РФ.
Стоит отметить, что стандарт IFC не предназначен для оперативной работы при создании цифровой модели в каком-либо программном обеспечении, а необходим только при передаче информации из одного ПО в другое.
MagiCAD для Revit обладает уникальными возможностями по настройке наборов данных и экспорту в формате IFC. Важно отметить, что MagiCAD также имеет соответствующую сертификацию по схемам IFC 2×3 и IFC 4.0 для инженерных систем зданий [4].
Рис. 1. Отображение цифровой модели в Autodesk Navisworks Manage
В качестве примера результата процесса обмена информацией в формате IFC для представленной выше части цифровой модели здания воспользуемся специализированным программным обеспечением Autodesk Navisworks Manage (рис. 1). С работой этого инструмента и других, рассмотренных в данной статье, вы можете ознакомиться, посмотрев короткие видео на YouTube, ссылки на которые размещены в виде QR-кодов.
После настройки наборов свойств для различных компонентов цифровой модели информационные атрибуты, например, для заданий на отверстия (поз. 1), можно увидеть в палитре свойств (поз. 2) на соответствующей вкладке в интерфейсе Navisworks.
Инструменты по работе с коллизиями информационной модели
При создании цифровой модели здания и инженерных систем проектировщики неизбежно сталкиваются с вопросами взаимодействия в случае геометрического пересечения элементов, принадлежащих к разным разделам, — то, что стали называть «коллизиями». Появление коллизий в проекте может привести к последующему изменению стоимости строительства, а в ряде случаев — к изменению концепции в тех или иных разделах инженерных систем. Поэтому удобство, гибкость и эффективность средств по проверке коллизий становятся крайне важными. Всеми этими качествами обладают инструменты MagiCAD для Revit.
Рис. 2. Фрагмент цифровой информационной модели здания
На рис. 2 представлен фрагмент цифровой модели здания, который мы будем использовать в качестве примера при поиске коллизий. Для начала работы нужно настроить, какие коллизии необходимо будет отображать в модели (рис. 3). В проверку коллизий могут быть включены любые элементы модели, включая компоненты, расположенные во внешних ссылках. При работе с инструментом доступна функция «Проверка в реальном времени». В этом случае коллизии в модели будут отображаться в момент их появления.
Коллизии в модели делятся на два вида: «сильные» и «слабые». Появление сильных коллизий обусловлено непосредственным пересечением объектов в модели. В случае слабых коллизий определяется допустимое значение зазора между объектами (рис. 4).
Рис. 4. Определение типов коллизий
Пример отображения коллизий в реальном времени представлен на рис. 5. В этом случае пример 1 — сильная коллизия при пересечении трубами воздуховода, а пример 2 — слабая коллизия, которая сообщает о недостаточном зазоре между лотком электроснабжения и трубой.
Рис. 5. Отображение коллизий в реальном времени в программе MagiCAD
Если над проектом работают несколько специалистов, и коллизии возникают между несколькими разделами, то появляется необходимость в специальном механизме управления изменениями. Необходимость в таком средстве ещё больше в масштабных проектах, которые разрабатываются с применением нескольких разных САПР.
В настоящее время разработано много решений для обмена информацией о коллизиях от разных производителей программного обеспечения. Все они основаны на различных протоколах обмена, но особую ценность представляют открытые стандарты, поддерживаемые как на уровне профессиональных ассоциаций, так и на уровне государства. Примером подобного стандарта является формат BCF (BIM Collaboration Format) [1] от ассоциации BuildingSMART, который позволяет организовать взаимодействие в цифровой форме между участниками процесса работы над информационной моделью здания. Одним из важнейших аспектов подобного взаимодействия является, конечно же, передача информации о коллизиях между элементами модели.
Разработка формата BCF началась в 2009 году и первоначально была задумана двумя членами «Международной группы поддержки внедрения» ISG (International Implementation Support Group), BuildingSMART, Solibri, Tekla, а также Институтом прикладной строительной информатики (Institute for Applied Building Informatics, IABI) Мюнхенского университета прикладных наук (Munich University of Applied Sciences) в Германии. Их желание использовать открытую технологию взаимодействия для рабочих процессов на основе IFC привело к созданию прототипа и, в конечном итоге, к разработке BCF совместно с остальными членами ISG [3, 4].
Стандарт BCF на сегодняшний день является международным стандартом openBIM — таким же, как IFC, и открытым для всех.
BCF представляет из себя структурированный формат передачи данных, основанный на формате XML (Extensible Markup Language). Ключевой его особенностью является то, что данные о коллизии могут включать: подробное описание и комментарии, которые дают участники процесса взаимодействия, информацию о пересекающихся элементах, картинки с изображением проблемного участка, а также непосредственно координаты места пересечения и настройки вида.
Сохранение координат и вида особенно ценно, так как позволяет не тратить время на поиск коллизии в модели, а мгновенно переместить точку обзора в нужную позицию и взглянуть на проблему глазами того, кто её зарегистрировал.
MagiCAD позволяет экспортировать и импортировать информацию в формате BCF [2]. Для этого в арсенале данной программы присутствует специальный инструмент под названием «Менеджер BCF» (рис. 6).
Рис. 6. Обмен коллизиями в формате BCF
После экспорта создаётся специальный архив, в котором расположены вложенные папки, содержащие информацию о каждой коллизии, координаты в модели, текст описания и картинку, отображающую проблему.
Пример содержания приведён в табл. 1.
Имена папок являются автоматически сгенерированным случайным, статически уникальным кодом, называемым GUID (Globally Unique Identifier). Это необходимо для правильной идентификации проблемы в разных системах управления изменениями и координацией. Информация в файлах описания содержится в текстовых файлах в формате XML (Extensible Markup Language), представляющем собой расширяемый язык разметки и позволяющем компактно и эффективно представить большие объёмы данных в структурированно-иерархическом виде.
Если же отчёт о коллизиях в формате BCF был сформирован с помощью другого программного обеспечения, то вы можете продолжить работу с отчётом средствами MagiCAD. Для этого достаточно загрузить файл в «Менеджер BCF» с помощью кнопки «Импортировать».
Детали работы инструмента можно увидеть с специальном видео, ссылка на которое приведена в QR-коде на рис. 6.
Инструменты для создания строительных отверстий
Одной из важных частей координации разделов является обмен информацией в процессе создания и утверждения строительных отверстий в цифровой модели здания. В MagiCAD для Revit есть специальные инструменты для автоматического создания заданий на строительные отверстия, обмена информацией с различными приложениями, а также бесплатный инструмент для архитектора и конструктора, позволяющий вырезать проёмы в строительных конструкциях.
Инструмент создания заданий на отверстия позволяет гибко настраивать зазоры для различных типов инженерных систем и оборудования (рис. 7). Также организована возможность создания заданий и отверстий в случае расположения слоёв стен в нескольких связанных файлах Revit. В случае, если различные инженерные системы проходят на расстоянии менее заданного в параметре H5, то несколько отверстий объединяются в одно автоматически.
Рис. 7. Настройка инструмента генерации строительных заданий
После генерации заданий их можно увидеть как на плане (рис. 8), так и в трёхмерном представлении цифровой модели. Каждый элемент строительного задания содержит всю необходимую информацию для принятия решения архитектором или конструктором.
Рис. 8. Автоматическая генерация заданий на строительные отверстия
Разумеется, возможности MagiCAD для Revit этим не ограничиваются — существует множество инструментов моделирования, расчётов по различным разделам, работы с информационными моделями. Всё это позволяет существенно упростить внедрение и эффективное использование Autodesk Revit в проектных компаниях [5].
Общая демонстрация возможностей MagiCAD для Revit доступна по ссылке в QR-коде ниже.
