Параметричне моделювання будівель: основа технології BIM

У статті коротко описується параметричне моделювання будівель, наводяться критерії, яким повинна задовольняти архітектурна САПР, підтримуюча параметричне моделювання, а також пояснюється, чому параметризація так важлива для інформаційного моделювання будівель.

Що таке параметричне моделювання?

Раніше для побудови моделей проектувальники використовували елементи геометрії з відомими значеннями координат. Їх ручне редагування було трудомістким процесом і часто призводило до помилок. Технічна документація створювалася шляхом вилучення значень координат елементів моделі і створення 2D креслень на їхній основі. У міру вдосконалення методів комп'ютерної обробки стало можливим об'єднувати окремі графічні елементи, формуючи з них більш складні компоненти (стіни, отвори і т.п.) .. Моделі ставали більш інтелектуальними, а їх редагування спрощувалося. З'явилася можливість створювати елементи моделей складної форми на основі поверхонь і тіл.

Проте результатом все одно залишалася модель з явними координатами елементів, яку було складно редагувати. Модель практично не мала зв'язку з кресленнями, створеними на її основі: при зміні моделі їх доводилося формувати заново. Потім з'явилися системи, що підтримують параметричне моделювання, суть якого – у параметризації елементів моделі. Параметри визначають поведінку кожного елемента моделі та його взаємозв'язок з іншими елементами. Розглянемо два приклади: "діаметр цього отвору завжди дорівнює 2,5 см" і "центр цього отвору розташований посередині між цими крайками" Це означає, що проектні критерії та наміри, які визначають на основі параметрів, підтримуються протягом всього робочого процесу. Такий підхід значно спрощує редагування моделей і скорочує число помилок.

Цифрове параметричне моделювання зробило переворот в світі САПР.

САПР, підтримують такий спосіб моделювання, стали широко застосовуватися при машинобудівному проектуванні.

Моделювання будівель

На жаль, параметричні машинобудівні САПР не підходять для моделювання будинків. Вони підтримують дві основні технології поширення змін: на основі історії змін (з повтором операцій, створюють модель або її елементи) і варіаційну (з підтриманням заданих умов для перебудовуваною геометрії).

Використання цих технологій при моделюванні навіть невеликих будівель значно уповільнює роботу. Крім того, машинобудівні САПР вимагають від користувача пов'язувати всі елементи моделі виробу залежностями, описують їх взаємодія. Це виправдано при проектуванні машин і механізмів, але є зайвим для будівель, які зазвичай складаються із збірних компонентів, пов'язаних невеликим числом залежностей.

Для моделювання будинків необхідна параметрична система, здатна автоматично координувати будь-які зміни. Спеціально для цієї мети була розроблена платформа Revit.

Спеціалізована архітектурно-будівельна САПР

Revit – це платформа параметричного моделювання з контекстним механізмом змін, що підтримує залежності між елементами. Одна частина залежностей задається користувачем, інша встановлюється програмою автоматично. Модель сприймає всі зміни, керуючись цими залежностями. При додаванні нових компонентів в модель Revit зберігає внутрішні залежності цих елементів, не вибудовуючи їх, проте, в якомусь певному порядку. Якщо елемент змінюється, програма сама визначає, які пов'язані з ним елементи вимагають модифікації, і яким способом це потрібно робити.

Такий підхід виправданий при роботі з моделями будівель, які завжди створюються послідовно з окремих елементів. Поширення змін в моделях є вибірковим і зачіпає мінімальне число елементів, підвищуючи швидкість роботи програми.


Рис. 1 Зистема інформаційного моделювання будинків, підтримуюча параметричне моделювання, здатна координувати всі внесені в модель зміни, в тому числі вироблені в документації. Коригуються 3D види та аркуші креслень, специфікації і фасади, розрізи та плани поверхів.

Ознаки системи параметричного моделювання

Сутність архітектурного проектування полягає у формуванні та впровадженні в модель залежностей між елементами будинку. По суті справи, проектування – це процес створення залежностей та маніпуляції ними. Параметричне моделювання забезпечує безпосередній доступ до залежностей. Тому саме системи параметричного моделювання дозволяють проектувати будівлі так само легко, як працювати з текстом в текстовому редакторі або виконувати розрахунки в електронній таблиці.

Однак не всі системи інформаційного моделювання будинків реально підтримують параметричне моделювання. Нижче наводяться критерії, які допоможуть показати відмінності параметричного моделювання від інших технологій. Ці критерії дозволяють перевірити, чи підтримує ваша САПР параметричне моделювання в повному обсязі.

1) Хто керує зміною елементів моделі – ви чи програма?

У традиційній САПР користувач повинен сам визначити елементи моделі, на які поширюються зміни. Наприклад, він може вибрати ці елементи за допомогою рамки. Якщо елемент моделі невидимий або недоступний, то користувачеві доведеться знайти і відновити його вручну. У системі параметричного моделювання, подібної Revit, користувач може, наприклад, просто вибрати і перемістити стіну на плані першого поверху.

Всі пов'язані з нею елементи будуть оновлені автоматично. Дах переміщається, зберігаючи задану залежністю величину звису. Зовнішні стіни подовжуються автоматично, так як вони повинні завжди примикати до переміщуваної стіні. Підтримка асоціативності елементів моделі дуже важлива для систем інформаційного моделювання будинків.

2) Креслення генеруються користувачем на основі моделі вручну?

Якщо так, то ви працюєте в традиційній САПР. Деякі програми містять бібліотеки команд або утиліт, що виконують створення / оновлення креслень і специфікацій на основі змін, внесених в модель будівлі. Однак це односпрямована операція, і користувачі САПР повинні переконатися в тому, що всі зміни внесені. Такі програми працюють аналогічно програмам автоматизації бухгалтерського обліку – ви повинні повторити отримання всіх відомостей після внесення в систему нових первинних даних, оскільки отримані до внесення даних відомості безнадійно застаріли. Відмітною ознакою параметричного моделювання є здатність координувати всі внесені зміни і забезпечувати постійну узгодженість всіх елементів моделі. Система працює подібно електронних таблиць, що змінює значення осередків на основі формул. Змінити модель будівлі, і система автоматично модифікує всі види, креслення і специфікації, створені на її основі.

3) оновляється розріз при переміщенні лінії розрізу на плані?

У традиційних САПР, як правило, пояснювальні елементи не включаються до складу моделі. Тим часом відомо, що від ступеня інтеграції пояснювальних елементів і моделі будинку безпосередньо залежить зв'язок документації з моделлю. У традиційних САПР, наприклад, розміри являють собою звичайний текст. У кращому випадку вони оновлюються при зміні елементів моделі. У сучасних системах, соддержівающіх координацію змін, можливо і зворотне: редагування розмірного числа призводить до відповідної зміни елемента моделі, до якої відноситься розмір.

У традиційних САПР розріз і лінія розрізу представляють собою окремі об'єкти. Лінія розрізу є звичайним пояснювальним елементом. У системі параметричного моделювання будинків зовнішній вигляд розрізу визначається положенням лінії розрізу. При переміщенні лінії розрізу розріз миттєво змінюється.

4) Чи підтримує система інформаційного моделювання роботу з інтелектуальними об'єктами?


Системи моделювання, що дозволяють працювати з елементами моделі як c окремими об'єктами, сьогодні широко поширені. На елементарному рівні вони дозволяють виділити в моделі трубопровідну мережу або предмети меблів, полегшуючи тим самим ручні побудови. Оскільки в галузі прийнято пов'язувати такі дані, як найменування і позначення, з об'єктами моделі, останні отримали назву "інтелектуальних". У деяких випадках додаткові дані, наприклад значення висоти, можуть впливати на геометрію об'єкта – дані стають параметром, а об'єкт параметричним. Інші базові залежності, такі як залежність підлеглих елементів моделі від головних, впливають на елементи моделі. Це дозволяє, наприклад, переміщати в моделі стіну разом з розташованими в ній вікнами.

Необхідність наявності залежностей між усіма елементами будинку відчувається зараз найбільш гостро. Сильною стороною араметріческого моделювання є автоматичне керування залежностями при кожному зміні моделі. Ефективна система параметричного моделювання підтримує роботу з об'єктними даними на рівні компонентів і, що ще більш важливо, підтримує залежності між усіма компонентами, пояснювальними елементами і видами. Користувач може задати умову, що двері на сходову клітку завжди знаходиться на певній відстані від ступенів або від іншої стіни. Модель містить повну інформацію про будівлю, а не просто окремі об'єкти.

Чому параметричне моделювання будівель має таке значення? Чому параметричне моделювання так важливо при інформаційному моделюванні будівель? Характерною рисою інформаційного моделювання будівель є створення і використання скоординованої, внутрішньо узгодженої, системно-розраховується інформації про проектований будинок. Отримання достовірних відомостей про будівлю є важливою гідністю інформаційного моделювання. Підтримка параметричного моделювання в САПР, призначених для інформаційного моделювання будівель, підвищує надійність, якість і внутрішню узгодженість створюваних моделей та будівельної документації.

Використання спеціалізованих САПР Revit є розробленої спеціально для інформаційного моделювання будинків платформою, в повному обсязі підтримуючої параметричне моделювання. Традиційні САПР також дозволяють створювати креслення і тоновані зображення. Однак використовувані в них моделі не відрізняються високим рівнем координації, внутрішньої узгодженості і надійності, характерним для параметричного моделювання.

Традиційні САПР рідко використовуються для інформаційного моделювання будинків через необхідність витрачати багато зусиль на внесення і узгодження такої актуальної для будівництва інформації, як специфікації, кошториси, графік робіт, експлуатаційні параметри і т.п.

Більш досконалі САПР підтримують роботу з елементами 3D моделі як з окремими об'єктами та їх атрибутами. Користувачі таких САПР можуть створювати 2D креслення на основі 3D моделей. Атрибути об'єктів використовуються для створення будівельної документації. Але навіть такі системи дозволяють створити тільки графічну модель будівлі. Для узгодженого зміни моделі і її атрибутів, що зберігаються в базі даних, доводиться використовувати додаткові кошти. Одне з таких засобів – програма Solibri Model Checker, що виявляє невідповідності і помилки в даних. Чим масштабніша проект, тим більше зусиль доводиться докладати для узгодження даних, і тим вище ймовірність помилок.

Параметрична модель будівлі об'єднує власне 3D модель і зовнішні дані. Модель коректно оновлюється при зміні її окремих елементів. На її підставі формується вся робоча документація. Всі елементи моделі пов'язані залежностями; при зміні моделі документація оновлюється автоматично.

Узгоджене зміна моделі нагадує зміна осередків електронної таблиці, значення яких задані формулами. Зміни в будь-якій комірці автоматично відображаються у всій таблиці. Подібним же чином система параметричного моделювання будинків забезпечує узгоджене зміна моделі будинку та будівельної документації в реальному часі.

Формули в електронних таблицях дозволяють автоматизувати обчислення на основі внесених змін. Системи параметричного моделювання будинків ведуть себе аналогічно, автоматизуючи випуск будівельної документації. Двонаправлена асоціативність і миттєве внесення змін в модель підвищують якість проектування і спрощують рутинну роботу, пов'язану з проектуванням, розрахунками та формуванням документації.

Сутність проектування

Параметричне моделювання будівель дозволяє зосередитися безпосередньо на проектуванні. Крім спрощення самого процесу проектування, простота редагування параметричної моделі дозволяє більш ретельно дослідити можливі варіанти проекту, що веде до підвищення його якості.

Revit забезпечує оптимізацію процесу проектування, дозволяючи архітектору вибрати найбільш ефективне проектне рішення, всі можливі варіанти якого зберігаються в одній моделі. Користувач може включити або відключити візуалізацію, підготовку специфікацій і розрахунки для різних варіантів проекту. Система підтримує взаємозв'язки всередині кожного варіанту проекту і виконує автоматично узгоджене зміна елементів моделі.


Рис. 2 Параметричне моделювання підвищує ступінь деталізації моделей будинків. Модель на малюнку розроблена австралійською компанією Architectus (www.architectus.com.au).

Виконання розрахунків

На сьогоднішній день більшість моделей не містять достатньої кількості інформації для розрахунку експлуатаційних характеристик будівель. Це відноситься до моделей, розробленим у традиційних САПР. Користувачі таких САПР змушені проводити розрахунки вручну, витрачаючи багато часу і коштів.

Параметрична модель будівлі полегшує завдання, тому що містить всі дані, необхідні для виконання розрахунків. Детальна і надійна модель дозволяє здійснювати їх уже на ранніх стадіях проектування. Проектувальники можуть самі розраховувати енергоспоживання, змінюючи конструкцію будинку згідно з отриманими результатами.

Документація


На думку фахівців компанії Autodesk, Тільки використання спеціалізованих архітектурних САПР, підтримують параметричне моделювання, дозволяє швидко отримувати точну і надійну робочу документацію. Такі САПР виконують узгоджене зміна моделі та документації на її основі, дозволяючи приділяти більше часу творчої стороні проектування. Вбудовані можливості внесення змін вкрай важливі для забезпечення якості документації.

Надійна платформа для інформаційного моделювання будинків

Технологія комп'ютерного моделювання будівель застосовується досить давно. Останнім часом особливий інтерес викликає інформаційне моделювання, що забезпечує нові можливості підвищення ефективності і зростання конкурентоспроможності організацій. Однак не всі САПР придатні для інформаційного моделювання будівель.

Найкращі результати забезпечує застосування спеціалізованих архітектурних САПР, підтримують параметричне моделювання.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*