На основе календарных планов выявляется потребность в рабочей силе, строительных машинах, материально-технических и энергетических ресурсах, транспортных средствах, временных зданиях и сооружениях. Календарными планами устанавливаются сроки и очередность поставки технологического оборудования и комплектующих изделий, разработкипроектно — сметной документации, распределение во времени капитальных вложений и объемов СМР.
Основная задача календарного планирования состоит в составлении таких расписаний выполнения работ, которые удовлетворяют всем организациям, отражающим в технологических моделях строительства взаимо увязку, сроки и интенсивность ведения работ, а также рациональный порядок использования ресурсов, и быть оптимальными по одному или нескольким заранее установленным критериям (экономическим, организационным, технологическим и др.)
Для получения оптимального плана, удовлетворяющего всем ограничениям (временным, ресурсным и др.) необходимо использование математических методов и ЭВМ. В простых случаях можно получить хорошее решение вручную.
Нужна ли Вам BIM модель по закону?
Модели строительного производства
Понятие “модель” весьма многозначно (> 30 опр.) Наиболее часто под этим словом понимается нечто подобное реальному объекту, его копия, Обладающая теми или иными сходными с ним свойствами.
Модель обычно заменяет реальный объект в тех случаях, когда это возможно, необходимо или удобно. В календарном планировании, при котором главным является информация, модели создаются для получения информации о свойствах и поведении реальных систем в определенных условиях. Поэтому за основу примем определение модели Как системы, исследование Которой служит средством для получения информации о другой системе-оригинале.
* модель всегда представитель определенного оригинала. Она охватывает не все свойства оригинала, а только те, которые исследователь считает существенными
* модель однозначно соответствует оригиналу
Модели бывают физические и символные (математические).
В календарном планировании применяются только символические модели. Они физического свойства с оригиналом не имеют, однако содержат и порождают информацию, адекватную той, которую порождает и содержит оригинал.
Дополнительные требования к моделям:
На легкость восприятия и удобство анализа
Затраты разработку и эксплуатацию модели должны быть оправданы
Организация и планирование строительного производства предполагают согласование работ во времени и пространстве, т. е. разработку модели выполнения проекта.
Слово “модель” происходит от латинского слова “ modus”- копия, образец. Модель является условным образом отображаемого объекта (процесса, явления).
Теория моделирования в планировании получила достаточное развитие последние несколько десятилетий.
При разработке модели должны учитываться следующие требования:
Целенаправленность— наличие четко сформулированной цели, которой модель создается;
2.Адекватность— соответствия модели объекту относительно поставленой цели
Бизнес план / финансовая модель строительства. Какие исходные данные нужны?
Степень адекватности (лат”adaequatus”-приравненный, равный, тождественный) должна оцениваться не вообще, а по отношению к наиболее существенным свойствам, главным образом определяющим достижение цели, ради которой создается модель.
3. Адаптивность— (лат.”adaptatio”-приспособление), т. е. возможность перестройки модели при изменении требований и условии моделирования
А также должны обеспечиваться:
Полнота модели, обеспечивающая необходимых пользователю задач;
Простота, обеспечивающая хорошее понимание модели пользователем и защищенность от выдачи далеких от истины решений; Экономичность, т. е. максимальная экономия затрат на создание и исследование модели; Удобство обращения к модели пользователя.
Организационно-технологическая модель строительного производства
(возведение зданий и сооружений)адекватно отражают организационные условия и принятую технологию строительства объектов и их комплексов.
Виды ОТМ(организационно-технологическая модель):
1. Линейные модели
3. Сетевые модели
Линейные модели (календарные графики)
Предложены к конце прошлого столетия Г. Л. Гантом как календарный график.
Достоинства и недостатки линейного графика
1) прост в исполнении и нагляден;
1)отсутствие наглядно обозначенных взаимосвязей между отдельными операциями ;
2)жесткость структуры линейного графика, сложность его корректировки;
3)при изменении условии, необходимость многократного пересоставления
4)ограниченная возможность прогнозирования работ;
4. Сложность применения современных математических методов и ЭВМ для механизации расчетов параметров графика.
Все это снижает эффективность процесса управления при использовании линейных графиков.
Непосредственно на сетку графика наносятся горизонтальные линии, отображающие ход и сроки выполнения работ.
Перечень работ (гр.1) заполняется в технологической последовательности выполнения с группировкой их по видам и периодам исполнения.
Работы группируются, если:
1)работы выполняются одним исполнителем (звеном, бригадой, подразделением);
2)работы выполняются без разрывов в технологической последовательности;
3)ни одна из укрупняемых работ не открывает фронта работ соисполнителям.
Т. о. укрупнение перечня работ в графике ограничено факторами :
1) последовательностью процессов и организационными;
2) распределением работ по исполнителям.
Объем работ (гр.2,3) определяется :
1)по проектной и рабочей документации;
2)по сметной документации;
3)по удельным нормативам.
Объемы работ следует указывать в единицах, принятых в нормативной документации, которая используется для определения трудоемкости работ.
Трудоемкость работ (гр.4) и затраты машинного времени подсчитываются по различным нормам :
1) по удельная выработке, измеряемой:
А) в натуральном;
2)по нормативным источникам:
* Укрупненные комплексные нормы (УКН);
* Калькуляция на основе ЕНиР;
* Сметные нормативы( СНиП ч.4-2 ЭСН, СНиП ч.4-5 , ЕРЕР
Продолжительность работ ( гр.7)
Выполняемых вручную: Tр.=Q/nр.
Минимальное число рабочих определяется по ЕНиР (гр.7(прод.)) .
Минимизация продолжительности имеет предел в виде Трех ограничений:
А) величина фронта работ
Б)наличие рабочих кадров
В) технология работ
Максимальное число рабочих в смену (гр.9) может быть определена по
Где Ф-фронт работ ; В-дневная выработка.
Число смен при механизированных работах принимают не менее двух (если нет ограничений). Сменность ручных работ должна приниматься не менее двух (если нет ограничений).
Численность рабочих в смену и состав бригады (гр.9,10)
При расчете состава бригады исходят из того, что переход с одной захватки на другую не должен вызывать изменений в численном и квалификационном составе бригады. Поэтому устанавливают рациональную структуру совмещения профессий:
1) определяют затраты труда по профессиям и разрядам рабочих;
2) устанавливают рекомендации по рациональному совмещению профессий;
3) рассчитывают численный состав звеньев в бригаде:
Количественный состав бригады определяют суммированием звеньев.
Затраты труда по профессиям и разрядам устанавливают путем выборки из калькуляции трудовых затрат.
Численность рабочих по профессиям и разрядам определяют по формуле:
Где d — удельный вес трудозатрат по профессиям и разрядам в общей трудоемкости работ.
Желательно, чтоб нормативная трудоемкость работ, выполняемых в порядке совмещения не превышала 15% суммарной трудоемкости.
График производства работ
Календарные сроки выполнения отдельных работ устанавливают из условия соблюдения строгой технологической последовательности с учетом необходимости в минимально возможный срок представить фронт работ для начала выполнения последующих работ.
Технологическая последовательность работ зависит от:
· Периода года и района строительства
· Порядка ввода в эксплуатацию отдельных узлов
Степень совмещения работ в пределах одного объекта зависит от:
· Принятого метода организации работ (последовательный, параллельный, поточный, смешанный)
При составлении графика нужно выделить ведущий процесс и его принять за основу. Все не ведущие процессы принимают продолжительностью равной или кратной ведущему.
132. Сетевые модели: сущность, виды, достоинства, область применения.
Планирование и управление комплексом работ по проекту представляет собой сложную и, как правило, противоречивую задачу. Оценка временных и стоимостных параметров функционирования системы, осуществляемая в рамках этой задачи, производится различными методами. Среди существующих большое значение имеет метод сетевого планирования.
Сетевое планирование — метод анализа сроков (ранних и поздних) начала и окончания нереализованных частей проекта, позволяет увязать выполнение различных работ и процессов во времени, получив прогноз общей продолжительности реализации всего проекта.
Методы сетевого планирования:
Детерминированные сетевые методы
· Диаграмма Ганта с дополнительным временным люфтом 10-20 %
· Метод критического пути (МКП)
Вероятностные сетевые методы
· Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло)
· Метод оценки и пересмотра планов (ПЕРТ, PERT)
Метод графической оценки и анализа (GERT)
Сетевое планирование это метод управления, который основывается на использовании математического аппарата теории графов и системного подхода для отображения и алгоритмизации комплексов взаимосвязанных работ, действий или мероприятий для достижения четко поставленной цели.
Сетевое планирование позволяет определить, во-первых, какие работы или операции из числа многих, составляющих проект, являются «критическими» по своему влиянию на общую календарную продолжительность проекта и, во-вторых, каким образом построить наилучший план проведения всех работ по данному проекту с тем, чтобы выдержать заданные сроки при минимальных затратах.
Сетевое планирование основываются на разработанных практически одновременно и независимо методе критического пути МКП (СРМ — Critical Path Method) и методе оценки и пересмотра планов ПЕРТ (PERT — Program Evaluation and Review Technique).
Методы сетевого планирования применяются для оптимизации планирования и управления сложными разветвленными комплексами работ, требующими участия большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов.
Основная цель сетевого планирования — сокращение до минимума продолжительности проекта.
Задача сетевого планирования состоит в том, чтобы графически, наглядно и системно отобразить, и оптимизировать последовательность и взаимозависимость работ, действий или мероприятий, обеспечивающих своевременное и планомерное достижение конечных целей. Для отображения и алгоритмизации тех или иных действий или ситуаций используются экономико-математические модели, которые принято называть сетевыми моделями, простейшие из них — сетевые графики. С помощью сетевой модели руководитель работ или операции имеет возможность системно и масштабно представлять весь ход работ или оперативных мероприятий, управлять процессом их осуществления, а также маневрировать ресурсами.
Важная особенность СПУ (сетевого планирования и управления) заключается в системном подходе к вопросам организации управления, согласно которому коллективы исполнителей, принимающие участие в комплексе работ и объединенные общностью поставленных перед ними задач, несмотря на разную ведомственную подчиненность, рассматриваются как звенья единой сложной организационной системы.
Использование методов сетевого планирования способствует сокращению сроков создания новых объектов на 15-20%, обеспечению рационального использования трудовых ресурсов и техники.
В основе сетевого планирования лежит построение сетевых диаграмм. Сетевая диаграмма (сеть, граф сети, PERT-диаграмма) — графическое отображение работ проекта и зависимостей между ними. В СПУ под термином «сеть» понимается полный комплекс работ и вех проекта с установленными между ними зависимостями.
Выделяют два типа сетевых диаграмм – сетевая модель типа «вершина-работа» и «вершина-событие» или «дуги-работы».
Сетевые диаграммы первого типа отображают сетевую модель в графическом виде как множество вершин, соответствующих работам, связанных линиями, представляющими взаимосвязи между работами. Так же этот тип диаграмм называют диаграммой предшествования—следования. Он является наиболее распространенным представлением сети (рис. 1)
Другой тип сетевой диаграммы — сеть типа «вершина—событие», на практике используется реже. При данном подходе работа представляется в виде линии между двумя событиями (узлами графа), которые, в свою очередь, отображают начало и конец данной работы. PERT-диаграммы являются примерами этого типа диаграмм (рис. 2).
Следует выделить следующие понятия, необходимые для сетевого планирования.
Работа – производственный процесс, требующий затрат времени и материальных ресурсов и приводящий к достижению определенных результатов.
По своей физической природе работы можно рассматривать как действие (например, заливка фундамента бетоном, составление заявки на материалы, изучение конъюнктуры рынка), процесс (пример — старение отливок, выдерживание вина, травление плат) и ожидание (процесс, требующий только затраты времени и не потребляющий никаких ресурсов; является технологическим (твердение цементной стяжки) или организационным (ожидание сухой погоды) перерывом между работами, непосредственно выполняемым друг за другом.
По количеству затрачиваемого времени работа может быть:
· действительной, то есть протяжённым во времени процессом, требующим затрат ресурсов;
· фиктивной (или зависимостью), не требующей затрат времени и представляющей связь между какими-либо работами: передача измененных чертежей от конструкторов к технологам, сдача отчета о технико-экономических показателях работы цеха вышестоящему подразделению.
Событие — это факт окончания одной или нескольких работ, необходимых и достаточных для начала следующих работ. События устанавливают технологическую и организационную последовательность работ. События ограничивают рассматриваемую работу и по отношению к ней могут быть начальными и конечными.
Начальное событие определяет начало работы и является конечным для предшествующих работ. Исходным считается событие, которое не имеет предшествующих работ в рамках рассматриваемого сетевого графика. Завершающее – событие, которое не имеет последующих работ в рамках рассматриваемого сетевого графика. Граничное событие — событие, являющееся общим для двух или нескольких первичных или частных сетей.
Путь — это любая последовательность работ в сети, в которой конечное событие каждой работы этой последовательности совпадает с начальным событием следующей за ней работы. Путь от исходного до завершающего события называется полным. Путь от исходного до данного промежуточного события называется путем, предшествующим этому событию. Путь, соединяющий какие-либо два события, из которых ни одно не является исходным или завершающим, называется путем между этими событиями.
Продолжительность пути определяется суммой продолжительностей составляющих его работ. Путь, имеющий максимальную длину, называют критическим.
Для сетевой модели типа «работы-вершины» используются такие обозначения, как веха – некое ключевое событие, обозначающее окончание одного этапа и начало другого; дуга – связь между работами.
Различают различные типы связей в сетевой модели:
— работы (операции) дробления;
— работы (операции) слияния;
Независимо от вида строительства в его проведении участвуют организации, связанные с друг с другом правовыми отношениями.
133. Участники строительства и их функции.
Участники строительства (общий случай)
Инвестор — организация, финансирующая строительство. Как правило, инвестор не вмешивается в строительные вопросы и все права в распоряжении денежными средствами на это строительство передаются заказчику.
Заказчик — организация, которая формирует состав генеральных исполнителей ведет с ними денежные расчеты, осуществляет общее руководство строительством, организует приемку законченных объектов. Иными словами, заказчик — это как бы «хозяин-распорядитель» стройки в целом. Возможны ситуации, когда заказчик одновременно является и инвестором, т.е. строительство ведется за счет средств самого заказчика, полученных им, например, в результате предшествующей коммерческой деятельности (может быть и не связанной со строительством).
Застройщик — владелец земельного участка, на котором будет вестись строительство. Возможны ситуации, когда застройщик может быть одновременно и заказчиком и инвестором. Термин «застройщик» не является общепринятым, и некоторыми специалистами он понимается как термин свободного пользования, т.е. «застройщиком» могут иногда называть и заказчика, и инвестора, и владельца участка.
Генеральный подрядчик — главный исполнитель строительных работ, формирующий состав исполнителей более низкого иерархического уровня -субподрядчиков, ведущий с ними денежные расчеты, принимающий у них законченные работы. Чаще всего это крупная строительно-монтажная организация.
Субподрядчики — строительные организации, привлекаемые генеральным подрядчиком для выполнения специальных видов работ, например, земляных, электромонтажных, сантехнических, отделочных и т.д.
Генеральный проектировщик — главный исполнитель проектных работ, выполняющий основную их часть собственными силами, а остальную — силами привлекаемых субподрядных проектных организаций «проектировщиков». Генеральный проектировщик обычно сам формирует состав исполнителей (проектировщиков), ведет с ними денежные расчеты, принимает у них законченные проектные работы (по аналогии со строительным генподрядчиком). Чаще всего это крупная проектная организация, специализированная на каком-либо виде строительства (промышленном, гидротехническом, гидромелиоративном и т.д.).
Проектировщик (субподрядный) — организация, привлекаемая генеральным проектировщиком для выполнения той или иной части проекта «на правах субподряда» (т.е. является как бы исполнителем у исполнителя).
Изыскатель — организация, привлекаемая проектировщиком (генеральным или субподрядным), реже непосредственно заказчиком, для выполнения инженерных изысканий на территории строительства. Обычно изыскания выполняют специализированные (изыскательские) организации, реже изыскательские отделы крупных проектных организаций.
134. Сущность, назначение и состав материально-технической базы строительства.
Что такое материально-техническая база строительства?
Строительство является наиболее материалоёмкой отраслью народного хозяйства как по объёму, так и по разнообразию номенклатуры потребляемых материалов, конструкций и оборудования. В капитальном строительстве потребляется 15-20% всей промышленной продукции, расходуемой в сфере материального производства (75% производства цемента, 70% стальных труб, 20% металлов, 60% мягких кровельных материалов, значительная доля других материальных ресурсов).
Материально-техническая база строительства – это система предприятий по производству строительных материалов, предприятий по эксплуатации и ремонту строительных машин и механизмов, транспортных средств, энергетическое и складское хозяйство строительных организаций, научно-исследовательские, проектные, учебные и другие учреждения и хозяйства, обслуживающие строителей.
Масштабы капитального строительства требуют не только тщательной согласованности действий всех организаций, принимающих участие в строительном производстве, но и обеспечение строительства материально-техническими ресурсами в необходимом количестве и в сроки, определяемые технологией строительного производства.
Все предприятия, входящие в состав материально-технической базы строительства, условно можно подразделить на четыре группы:
– предприятия промышленности строительных материалов: это предприятия, добывающие нерудное сырьё и, перерабатывая его, изготовляют вяжущие (цемент, гипс, известь и др.), тепло- и гидроизоляционные материалы, стекло, керамические изделия, санитарно-техническое оборудование, отделочные и другие виды строительных материалов. Эти предприятия выпускают условно безадресную строительную продукцию;
– предприятия строительной индустрии, к которым относятся заводы по производству бетонных и железобетонных конструкций, предприятия и цехи строительных и технологических металлоконструкций, электрои санитарно-технического оборудования, узлов и заготовок, арматурные цехи и установки по изготовлению бетона, раствора, асфальтобетона. В отличие от предприятий первой группы, которые производят массовую продукцию, предприятия этой группы производят адресную продукцию для конкретных объектов по конкретным заказам и спецификациям;
– предприятия и организации, непосредственно обслуживающие строительство и входящие в состав строительных организаций: бетонно-растворные узлы, обслуживающие парк строительных машин и транспортных средств, различные механические, арматурные и плотничные мастерские, производственно-комплектовочная база снабженческих организаций строительного треста;
– промышленные предприятия других отраслей народного хозяйства, поставляющие часть своей продукции строительным организациям (металл, полимерные материалы и др.).
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Источник: cyberpedia.su
29. Моделирование в организационно-технологическом проектировании. Виды моделей. Модели, применяемые в организации строительства.
Модель – это любой упрощенный образец или аналог какого-либо сложного объекта, процесса или явления («оригинала» данной модели), используемый в качестве его «представителя». Модель должна удовлетворять следующим требованиям: наличие сходства между двумя объектами, отражение лишь существенных связей, наглядность, понятность используемого языка, не слишком большая сложность.
Моделирование – процесс исследования на моделях, должным образом представляющих изучаемую систему.
Моделирование строительного производства – исследование строительных процессов путем построения и изучения их моделей, являющихся упрощенным представлением о некотором объекте, более удобном для восприятия, чем сам объект.
В современной практике выделяют несколько видов моделей: статические, динамические, физические, математические, графические, топологические, информационные, логико-лингвистические и так далее.
строительный процесс и вид работы могут быть представлены в виде мысленной описательной или графической модели. Известны различные виды организационно-технологических моделей, для каждой из них можно установить наиболее рациональные области применения.
В качестве графических моделей строительного производства служат:
— линейные (ленточные) графики Г.Л. Ганта – наглядно отображают однозначную взаимосвязь и последовательность работ, но при сложных зависимостях между работами данная модель мало эффективна;
— циклограммы М.С. Будникова – наглядно изображается развитие строительного процесса во времени и пространстве, модель наиболее эффективна при возведении однотипных зданий и сооружений;
— таблицы (матрицы) – используются при возведении крупных промышленных комплексов, отличающихся сложными взаимосвязями работ, когда применение циклограмм неэффективно;
— сетевые модели – позволяют лучше всего отобразить порядок возведения сложного объекта, осуществлять научно-обоснованные методы строительства, определять и разрешать многие проблемные ситуации, возникающие в процессе производства строительных работ.
Все эти модели взаимно дополняют друг друга и применяются в тех случаях, где они наиболее целесообразны.
30.Сущность поточной организации строительного производства. Основные принципы проектирования потоков.
Задачей проектирования строительного потока является определение таких параметров потока, которые с учётом рациональной технологии и организации работ по всем объектам обеспечивают строительство объектов в пределах нормативной продолжительности, непрерывную загрузку ресурсов (бригад, машин, механизмов) и непрерывность ведения строительно-монтажных работ по каждому объекту.
Методы организации работ:
Основной задачей расчёта потока является сокращение продолжительности строительства, которое обеспечило бы наиболее производительное использование рабочих и механизмов за счёт насыщения фронта работ максимальным количеством ресурсов. При этом все расчёты должны базироваться на реальном количестве ресурсов, которые могут быть выделены соответствующими строительными организациями для выполнения объёма работ по потоку.
Поточным методом называется такой метод организации строительства, который обеспечивает планомерный ритмичный выпуск готовой продукции (законченных зданий, сооружений, видов работ и др.) на основе непрерывной и равномерной работы трудовых коллективов (бригад, звеньев) неизменного состава, снабжённых своевременной и комплектной поставкой всеми необходимыми материально-техническими ресурсами.
Строительство зданий можно организовать одним из трёх методов: последовательным – одно за другим последовательное возведение всех зданий (минус: большая продолжительность строительства; плюс: распределённость во времени финансирования); параллельным – одновременное строительство всех зданий (плюс: очень быстрое строительство, минус: необходимы значительные финансовые и другие ресурсы в короткие сроки); поточным методом – сочетание двух первых, в нём устранены недостатки и сохранены достоинства методов.
Для поточного метода характерны черты: а) расчленение работ на составляющие процессы в соответствии со специальностью и квалификацией исполнителей; б) расчленение фронта работ на отдельные участки для создания наиболее благополучных условий работ отдельным исполнителям; в) максимальное совмещение процессов по времени.
Источник: studfile.net
Проектирование инженерных систем. Технологические проекты. BIM проектирование.
После прочтения этой статьи у Вас больше не возникнет вопроса что же такое BIM технология в проектировании.
Рубеж конца ХХ — начала XXI веков, связанный с бурным развитием информационных технологий, ознаменовался появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте.
Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни. В современных условиях стало невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование.
Причем поток этой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект вступает в стадию эксплуатации, происходит его взаимодействие с другими объектами и окружающей средой, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания.
Так что возникшая в результате реакции на сложившееся положение концепция информационного моделирования здания – это намного больше, чем просто новый метод в проектировании.
Это также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания.
Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще.
Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.
Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.
Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо организованное структурирование и достоверность используемых данных – залог успеха информационного моделирования.
Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при такой концепции принципиальные решения по проектированию снова остаются в руках человека, а компьютер опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по обработке информации.
Но главное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возникающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с ним уже не справиться.
Новый подход к проектированию объектов получил название Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).
Краткая история терминологии
Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше. С конца ХХ века такой подход в проектировании постепенно «вызревал» внутри бурно развивающихся CAD-технологий.
Понятие Информационной модели здания была впервые предложено профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания).
В конце 1970х – начале 1980х эта концепция развивалось параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model», а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model». При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что не сложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению «Building Information Model».
Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980-х применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel», которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model».
Эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.
Чуть раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время – создатель программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systemes, недавно перешедший в Autodesk, в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как информационного моделирования зданий.
Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании: трехмерное моделирование; автоматическое получение чертежей; интеллектуальная параметризация объектов; соответствующие объектам базы данных; распределение процесса строительства по временным этапам и т.д.
Роберт Эйш проиллюстрировал новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу. По всей видимости, этот опыт 25-летней давности — первый случай использования технологии BIM в мировой проектно-строительной практике.
Примерно с 2002 года благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании концепцию «Building Information Model» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения, сделав это понятие одним из ключевых в своей терминологии.
В дальнейшем, в результате деятельности таких компаний, как в первую очередь Autodesk, аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и ее теперь знает весь мир.
Исторически сложилось, что некоторые разработчики компьютерных программ, относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой, пользуются еще и своей собственной терминологией.
Например, компания Graphisoft, создатель широко распространенного пакета ArchiCAD, ввела понятие VB (Virtual Building) – виртуальное здание, которое в сущности перекликается с BIM.
Иногда можно встретить сходное по значению словосочетание электронное строительство (e-construction).
Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующим в этой области.
Что понимается под BIM
Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.
Думается, это вызвано в первую тем, что разные специалисты приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, поэтому одни понимают под BIM модель как продукт, для других BIM – это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM».
Наша цель – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию.
Теперь сформулируем определение, которое в большей степени соответствует сегодняшнему подходу к BIM компании Autodesk и, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия.
Информационная модель здания (BIM) (Building Information Model) – это:
● хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная,
● поддающаяся расчетам и анализу,
● имеющая геометрическую привязку,
● пригодная к компьютерному использованию,
● допускающая необходимые обновления
числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте, которая может использоваться для:
1. принятия конкретных проектных решений,
2. создания высококачественной проектной документации,
3. предсказания эксплуатационных качеств объекта,
4. составления смет и строительных планов,
5. заказа и изготовления материалов и оборудования,
6. управления возведением здания,
7. управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла,
8. управления зданием как объектом коммерческой деятельности,
9. проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания,
10. сноса и утилизации здания,
11. иных связанных со зданием целей.
Рис. 1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение.
Иными словами, BIM — это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса.
Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для процесса информационного моделирования, при этом, как правило, никаких недоразумений не возникает.
В ряде литературных источников употребляется и уменьшенный вариант этого сокращения bim (так называемое «малое BIM») – общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого BIM» — информационного моделирования зданий.
Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия, которой сегодня активно пользуется практически вся индустрия машиностроительного САПР.
При этом в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т.п.
Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три основных компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт — Процессы – Ресурсы, а также связи между этими компонентами.
Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку.
Так что с большой уверенностью можно говорить, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – архитектурно-строительном проектировании. Вполне логично, что по аналогии с PLM даже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания.
При этом, в силу специфики архитектурно-строительного производства и его отличия от машиностроения, стоит признать, что BIM – это все-таки не PLM.
Практическая польза от информационной модели здания
Однако терминология – это не главное. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.
Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества, а также избежать самого неприятного для проектировщиков — внутренних нестыковок (коллизий) (рис.2).
Рис. 2. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM (начало проектирования в 2006). Отдельно показаны компоненты единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений.
В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.
Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в два этапа.
Сначала разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при возведении объекта не делится на части.
Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных элементов, например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.
Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить.
Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а затем и эксплуатантов.
Что касается деления на этапы (первый и второй) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.
Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта затем становится основой и активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации (рис.3).
Рис. 3. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony (начато в 2008) и его будущий внешний вид (окончание строительства планируется в 2010). Здание площадью 10 000 кв. м, зал рассчитан на 700 зрителей, приспособлен для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также — видеопроекций на 360 градусов, на верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и шесть – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта 200 млн. долларов.
Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания.
Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а «4D плюс информацию» принято обозначать уже 5D. Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации».
Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств.
Например, при создании сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально разработанная для этого объекта информационная модель.
По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов (рис.4).
Рис. 4. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006.
Но одно из самых главных достижений BIM – возможность добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика.
Поскольку технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения.
Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще происходит) – правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно.
При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания — это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется по мере ее поступления, и модель становится более насыщенной.
Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений».
А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью.
При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.
BIM и обмен информацией
Результатом развития компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной.
Сейчас, спустя примерно 25 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место неофициального, но общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и уже начал жить независимой от своего создателя жизнью.
То же относится и к формату DXF, разработанному Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами и другими, в том числе вычислительными, комплексами.
Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних.
Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов, создаваемых пакетом AutoCAD, стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире.
Поскольку повсеместное внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, еще не выработан единый стандарт для файлов программных систем, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между ними, хотя такое понимание назревает и попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются.
Думается, должно пройти еще какое-то время, чтобы мировое сообщество проектировщиков выработало общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила передачи, хранения и использования информации.
Возможно, решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным.
К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую без потери данных и существенных переделок (часто почти все надо повторить заново) пока невозможен.
Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».
Конечно, такое положение дел не способствует развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Это плохо, но ничего другого пока нет.
С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации во многом стимулируют развитие станкостроения.
Напрашивается парадоксальный вывод – дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития программирования. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность.
Как и то обстоятельство, что задачи, возникающие в проектировании, стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано.
Формы получения информации из модели
Информационная модель здания сегодня – это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа здания и всех входящих в него компонентов и систем.
Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.
Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.
Поэтому современные BIM-программы предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов, минимальный перечень которых на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом и не вызывает никаких дискуссий (рис.5).
Рис. 5. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture.
НГАСУ(Сибстрин), 2009.
К таким общепризнанным формам вывода или передачи содержащейся в BIM информации о здании прежде всего относятся:
1. чертежная 2D рабочая документация и чертежные 3D-виды моделей;
2. плоские 2D файлы и объемные 3D модели для использования в различных CAD-программах;
3. таблицы, ведомости, спецификации;
4. файлы для использования в Интернет;
5. файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций;
6. файлы-заказы на поставку оборудования и материалов;
7. результаты тех или иных специальных расчетов;
8. видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы;
9. файлы с данными для расчетов в других программах;
10. файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис.6),
13. виды объемных разрезов и других полных или не полных фрагментов проектируемого здания (рис.7);
14. файлы для трехмерной печати;
15. данные для изготовления модели или ее частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах;
16. любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания.
Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем.
Рис. 6. Елена Коваленко. Проект Центра современного искусства. Дипломная работа. Модель выполнена в Revit Architecture.
НГАСУ(Сибстрин), 2009.
Рис. 7. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.
Опровержение основных заблуждений о BIM
Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий полезно будет также уточнить, чего BIM не может и чем не является.
BIM не является единичной моделью здания или единичной базой данных . Обычно это – целый взаимосвязанный и сложноподчиненный комплекс таких моделей и баз данных, вырабатываемых различными программами и взаимосвязанных с помощью этих же программ. А восприятие BIM как односложной модели – одно из ранних и наиболее распространенных заблуждений.
BIM не является «искусственным интеллектом» . Например, собранная в модели информация о здании может анализироваться на предмет обнаружения в проекте возможных нестыковок и коллизий. Но способы устранения этих противоречий находятся всецело в руках человека, поскольку сама логика проектирования еще не поддается математическому описанию.
Например, если вы в модели уменьшите количество утеплителя на здании, то BIM-программа не будет думать за вас, как поступить: то ли добавить (закупить) еще утеплителя, то ли уменьшить площадь помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т.п. Это проектировщик должен решать сам.
Почти наверняка в будущем компьютерные программы начнут постепенно заменять человека и в наиболее простых (рутинных) интеллектуальных операциях в проектировании, как сейчас уже заменяют в черчении, но пока в реальной практике об этом говорить рано. Когда это произойдет, справедливо будет утверждать о начале нового этапа развития проектирования.
BIM не идеальна . Поскольку она создана людьми и получает от людей информацию, а людям свойственно ошибаться, в все равно будут встречаться ошибки. Эти ошибки могут появляться непосредственно при внесении данных, при создании BIM-программ, даже при работе компьютеров. Но этих ошибок возникает принципиально меньше, чем в случае, когда человек сам манипулирует информацией. И гораздо больше внутренних уровней программного контроля корректности данных. Так что сегодня BIM — это лучшее из того, что есть.
BIM – это не конкретная компьютерная программа . Это – новая технология проектирования. А компьютерные программы ( Revit , Digital Project , Bently Architecture , Allplan , ArchiCAD и т.п.) – это лишь инструменты ее реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла.
BIM – это не только 3D . Это еще и масса дополнительной информации (атрибутов объектов), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия этих объекта. Какой бы хорошей не была геометрическая модель и ее визуализация, у объектов должна быть еще количественная информация для анализа. Если кому-то удобнее, можно считать, что BIM – это 5D. И все же дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM.
BIM – это не обязательно 3D . Это еще и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса и т.п. И если для решения проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то 3D и не будет. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо, плюс числовые данные для анализа.
BIM – это параметрически заданные объекты . Поведение (свойства, геометрические размеры, расположение и т.п.) создаваемых объектов определяется наборами параметров и зависит от этих параметров.
BIM – это не набор 2D проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание . Наоборот, все проекции получаются из информационной модели.
У BIM какое-либо изменение модели одновременно проявляется на всех видах . В противном случае создаются условия для возможных ошибок, которые трудно будет отследить.
BIM – это не завершенная (застывшая) модель . Информационная модель любого здания постоянно находится в развитии, по мере необходимости пополняясь все более новой информацией и корректируясь с учетом изменяющихся условий и нового понимания проектных или эксплуатационных задач. В подавляющем большинстве случаев это – «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании срок ее жизни полностью перекрывает жизненный цикл реального объекта.
BIM приносит пользу не только на больших объектах . На больших объектах много пользы. На маленьких абсолютная величина этой пользы меньше, но самих маленьких объектов обычно больше, так что опять пользы много. Информационная модель здания эффективна всегда.
BIM не заменяет человека . Более того, технология BIM не может существовать без человека и требует от него большего профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. Но BIM делает работу человека более эффективной.
BIM не работает автоматически . Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации) по тем или иным проблемам все равно придется проектировщику. Но технология BIM существенно автоматизирует и поэтому облегчает процесс сбора, обработки, систематизации, хранения и использования такой информации. Как и весь процесс проектирования здания.
BIM не требует от человека «тупой набивки данных» . Создание информационной модели осуществляется по обычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме.
Что, впрочем, совершенно не отвергает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры.
BIM не делает ненужной «старую гвардию» специалистов . Конечно, любая гвардия рано или поздно становится «старой». Но опыт и профессиональное мастерство нужны в любом деле, особенно при проектировании в технологии информационного моделирования зданий, а они обычно приходят с годами. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придется приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении новых инструментов и переходе на новую технологию. Но практика показывает, что это все – из области реального.
Освоение BIM не является делом избранных и не требует большого времени . Если точнее, времени на освоение BIM требуется ровно столько же, сколько уходит на профессиональное освоение любой другой технологии – «период первоначального обучения плюс вся жизнь».
Свяжитесь с нами
Независимо от вашего запроса, большого или малого, пожалуйста, не стесняйтесь связываться.
Адрес: 124489, г. Москва, г. Зеленоград, пр.4807, д. 1, стр.1
Телефон: +7 (495) 966-41-42
Часы работы: с 09:00 до 18:00 (Сб, Вс: выходной)
Источник: techholod.com
Что такое 4d-моделирование в строительстве, зачем и когда оно полезно
График проведения работ, линейный или сетевой, подготавливается специалистом заранее, так как программа моделирования сама его составить не может. Сейчас в мире есть задача автоматизировать данный процесс. Например, с помощью технологий искусственного интеллекта (https://www.alicetechnologies.com/). Но такие продукты довольно дороги и поэтому имеют мало примеров реализации (хотя мы активно следим за их развитием). Таким образом, достаточно подробный и грамотно разработанный график строительства обеспечивает качественное моделирование и далее – качественный менеджмент в процессе строительства объекта.
Устройство строительного 3D принтера, принцип работы
Стоит отметить, что аддитивные технологии и способы 3D печати бывают разные: лазерное плавление, спекание, стереолитография, наплавления. Следовательно, устройства принтеров тоже различны.
В строительстве используется два типа печати:
- метод экструзии LDM, аналогичный FDM, но без нагрева;
- 3DP или 3D печать сухим порошковым материалом. Данный способ аналогичен SLS (лазерному спеканию), но вместо лазера материал склеивают связующим раствором.
Метод экструзии является самый распространённым. С его помощью можно создавать отдельные строительные элементы, а также полностью возводить здание непосредственно на участке. Второй способ применяется в основном для изготовления декоративных строительных элементов, малых архитектурных форм.
Печать осуществляется специально печатающей головкой, оснащённой шнековым экструдером и бункером для смеси. Специальная мелкозернистая смесь подаётся в бункер вручную или с помощью насоса и послойно выдавливается на участок согласно проектной документации. Таким образом формируются отдельные детали или стены дома.
Существует три основных вида строительного принтера:
- портальный;
- с дельтовидным приводом;
- кранового типа;
- манипулятор.
Портальный строительный принтер
Наиболее перспективный вид строительного 3D принтера. Он напоминает козловой кран, но вместо крюка на тросе у него ферма с печатающей головкой. Этот тип ещё называют XYZ-принтер, поскольку при печати он перемещается по трём взаимно перпендикулярным осям.
В качестве привода обычно используются шаговые двигатели. Такие принтеры способны печатать отдельные детали, малые архитектурные формы, а также небольшие здания целиком, при условии, что они помещаются под аркой устройства.
Простота и надёжность конструкции, а также возможность возведения здания непосредственно на участке являются важными преимуществами данного оборудования. В тоже время, большие габариты и трудоёмкий процесс сборки ограничивают возможность оперативного перемещения.
Трёхосевой (дельтовидный) принтер
Конструкция трёхосевых принтеров похожи на портальную. Основой конструкции также является металлическая ферма. Но она не перемещается на рельсах, а фиксирована. Также отличается крепление печатающей головки. Бункер с экструдером закреплены на рычагах, представляющих собой перевёрнутый штатив с телескопическими «ногами», которые закреплены на направляющих.
Таким образом обеспечивается большая подвижность печатающего устройства, но ограничивается площадь печати.
Именно небольшое пространство рабочей зоны дельтавидного 3D принтера и трудоёмкий процесс сборки существенно сужают сферу применения данного оборудования.
Крановый принтер и манипулятор
Иногда печатающее устройство ставят не по периметру, а в середину объекта. Такие принтеры напоминают башенные строительные краны. Их обычно размещают внутри здания, поскольку рабочая зона такого оборудования ограничена вылетом стрелы. Однако они имеют небольшие габариты и вес, что позволяет легко транспортировать. К тому же подготовка такого оборудования к работе происходит достаточно быстро.
Принтеры-манипуляторы используют роботизированную руку для перемещения печатающей головки. Они мобильны, имеют большую гибкость по сравнению с оборудованием кранового типа. Но из-за своей технологичности их цена гораздо выше аналогов.
Стоит отметить, что разработчики не останавливаются на стандартных решениях. Кроме создания непосредственно 3D принтеров, существует оборудование для печати строительных конструкций, являющееся сменным оборудованием. Например, французская компания оснастила кран-паук бетононасосным оборудованием, которое подаёт раствор на закреплённую на конце стрелы печатающую головку. Таким образом базовая машина может выполнять функции крана или возводить бетонные внутренние перегородки.
Краткое описание проектов, выполненных инженерной компанией «НГКИ» в сегменте точного 3D моделирования зданий и сооружений:
Специалисты инженерного предприятия «НГКИ» выполнили обмеры и 3D моделирование исторического особняка в центре Ярославля на площади Челюскинцев для целей подготовки проекта его реставрации и реконструкции. Заброшенный исторический особняк был выкуплен в частное пользование, но по действующему законодательству при приспособлении здания к современному использованию в качестве жилого строения должен быть сохранён его исторический внешний вид и интерьеры.
В связи с этим новые собственники обратились к реставраторам, которые для обмеров и 3D моделирования привлекли нашу компанию. Обмерные работы были произведены по технологии лазерного сканирования. Заброшенное и сильно захламлённое здание со сложным подвалом было отсканировано за два рабочих дня. Сшивка сканов в единое облако точек лазерного сканирования также заняла у нас два дня. А вот построение точной обмерной 3D модели в ArchiCAD (формат PLN) заняла гораздо больше времени из-за того, что программное обеспечение для проектирования зданий предоставляет очень немного возможностей для точного моделирования далеко не идеальных стен старинных зданий и сооружений.
Специалисты инженерной компании «НГКИ» провели лазерное сканирование фасадов Американского университета в Каире (Арабская Республика Египет) и по данным обмерных работ построили точную обмерную модель для целей 3D mapping. 3D мэппинг (видео-мэппинг) — современная технология проведения световых и лазерных представлений, главный принцип которой заключается в проецировании аудиовизуального или же статичного изображения на какой-либо физический объект с учётом его геометрии, размеров и расположения. Лазерное сканирование было проведено системой Leica ScanStation P40 всего за четыре часа, столько же потребовалось на сшивку облаков точек, а создание обмерной модели фасадов здания университета заняло три дня.
Инженерная компания «НГКИ» завершила выполнение крупного проекта по точным обмерам и 3D моделированию производственной площадки предприятия по производству синтетических смол широкого спектра применения в Пермском крае. Обмерные работы химического завода были произведены по технологии лазерного сканирования.
Целью работы являлось создание исполнительной трёхмерной цифровой модели для целей проектирования новых сооружений и замены оборудования на объекте. Полевой этап длился 4 дня при низких температурах и обильных осадках в виде снега. 3D моделирование объекта на камеральной стадии работ заняло ещё 25 дней. Заказчику была передана актуальная исполнительная модель объекта в формате DWG с точностью 1 см.
Моделирование квартиры по чертежу
Для начала подготавливаем наш план. Убираем с него все лишние надписи, чтобы не мешались. Мой чертеж выглядит вот так:
Далее запускаем 3д макс и выбираем визуализатор — у меня это Corona Renderer. Не забудьте также настроить единицы измерения. Создаем на виде Top плоскость Plane, пока что произвольных размеров. Create – Geometry — Standard Primitives – Plane.
Переключаемся в режим Shaded отображения вьюпорта, чтобы план стал виден.
Вставляем чертеж в 3д макс
Открываем редактор материалов Material Editor и выбираем чистый слот. Меняем тип материала Standard на CoronaMtl (или VrayMtl, если вы работаете в Вирей).
Теперь жмем на пустой квардатик около Color (или пустой квадратик около Diffuse для Vray) и выбираем тип карты Bitmap.
Находим на компьютере наш план, файл формата jpg или png, и применяем готовую текстуру к созданной плоскости. Если чертеж не отображается на Plane, в редакторе материалов нажимаем на кнопку Show Shaded Material in Viewport.
Начинаем подгонять размеры. Для этого нарисуем полосочку Plane нужной нам длины. Той, которая указана на чертеже (у меня это длина стены).
Сейчас видно, что размеры указанные на чертеже и размер Plane не совпадают. Накидываем на чертеж модификатор UVWMap.
Выбираем тип редактирования Box и растягиваем план, регулируя параметр Length так, чтобы размер на плане совпал с размером полосочки.
Затем растягиваем по вертикали, параметром Width (нужно снова создать полосочку Plane). Кстати, существует целых 10 способов, как делать замеры в 3ds max.
Теперь нашу «линейку» можно удалить. Если подогнанный по размерам чертеж не влазит на подложку, нужно увеличить ее. Для этого выделяем план, возвращаемся на уровень Plane и меняем размеры.
Как вставить чертеж в 3ds maх разобрались, теперь переходим к построению стен.
Возводим стены по чертежу
Построение стен будем производить с помощью сплайнов. Выбираем Create – Shapes – Splines – Line и начинаем обводить внутренний контур стен. Чтобы линии получались ровными, рисовать их нужно с зажатой клавишей Shift. Обозначаем края дверей и окон точками.
В конце замыкаем сплайн с первой точкой. Получается вот такой контур:
Перенести контуры нам удалось, теперь нужно сделать стены объемными. Выделяем сплайн, переходим во вкладку Modify и выбираем модификатор Extrude из списка модификаторов.
В разделе Amount вводим высоту стен.
Вот как выглядит наша «коробка». Проставленные заранее точки на сплайне помогли построить 3-d объект, с уже обозначенными границами оконных проемов и дверей.
Если все соответствует плану, конвертируем модель в Editable Poly. ПКМ — Convert to – Convert to Editable Poly.
Давайте пока отделим верхнюю крышку коробки и скроем ее, чтобы удобнее было работать. Выделяем «коробку», переходим во вкладку Modify, затем на уровень Polygon и выбираем потолок квартиры. Жмем кнопку Detach. Теперь потолок — это отдельный объект.
Скроем его. Выбираем потолок, затем ПКМ — Hide Selection. В принципе, также можно поступить и с полом (выделить, сделать Detach и скрыть), чтобы стало видно подложку-план.
Теперь создадим проемы. Выбираем стены. Переходим в Modify и на уровень Edge. Выбираем три грани там, где предполагается окно и дверь.
Жмем кнопочку Connect. Появится Edge, соединяющий вертикальные линии горизонтальной. Это будет верхний край окна и двери.
Его можно сразу же поднять, прописав ему координату Z 2000 мм.
Теперь выделяем грани, относящиеся только к окну.
И снова жмем Connect, затем прописываем высоту.
По такому принципу делаем все окна и двери. Затем переходим на уровень Polygon и выбираем все созданные проемы.
И выдавливаем их с помощью копки Extrude. В разделе Amount указываем насколько.
Затем жмем Delete на клавиатуре и удаляем эти полигоны.
Осталось только заполнить проемы.
Наполняем интерьер мебелью
Такая работа по чертежам также поможет при визуализации, так как мебель в реальных размерах уже расставлена по своим местам. Не удаляя подложку, загружаем модель. И подгоняем ее по размерам.
Кстати, если понадобится сделать диван поменьше без возни с полигонами или создать для него кресло, читайте вот этот урок.
По такому же принципу, на основе готовых чертежей в трех проекциях, в 3-d графике моделируются автомобили и другие сложные модели.
Автор урока: Алиса Куб
Что такое аддитивные технологии
С внедрением новых технологий появляются и новые, не всем понятные, слова и выражения. Большинство из них заимствованы из английского языка. Аддитивные технологии – это как раз тот случай. Означает наращивание объекта по слоям.
Если при обычном способе производства, например, стены панельного дома происходит заливка бетоном сразу всей формы, то при 3D печати она возводится постепенно, слой за слоем. Причём без необходимости установки опалубки, как потребовалось бы при монолитном строительстве.
Впервые о трёхмерной печати заговорили в 80х года прошлого века, а первый в мире 3D принтер появился в 1986 году. Для строительной отрасли знаковым стал 2014-й, когда китайская компании сообщила о возведении 10 домов за сутки.
Российские разработки строительных принтеров тоже не заставили себя ждать. Первый промышленный образец был готов уже в конце 2015 года.
Общие требования
4.1. Работы по лазерному сканированию производятся на территории действующей электроустановки.
4.2.Работы организуются и проводятся в соответствии с требованиями Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок» (ПОТЭЭ) введены в действие Приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 24.07.2013г. №328н.
4.3.Подрядчик обеспечивает работников прибывающих для проведения лазерного сканирования защитными средствами и спецодеждой обеспечивающих защиту персонала от возникающих при производстве лазерного сканирования на территории Подстанции опасных и вредных факторов.
4.4.Подрядчик обеспечивает соблюдение требований охраны труда, пожарной безопасности и экологического законодательства при производстве работ.
4.5.Использование техники на территории объекта при производстве работ не предполагается.
4.6.Энергоснабжение оборудования при лазерном сканировании производится от индивидуальных источников, подключение к системе электропитания собственных нужд ПС не предполагается.
4.7.Все созданные в процессе работ материалы лазерного сканирования и трёхмерные модели являются собственностью Заказчика и не могут быть использованы без его письменного разрешения.
4.8.Результат работ поставляется Заказчику в виде исполняемого модуля (файла или группы файлов). Все права на исполняемый модуль принадлежат Заказчику.
Требования к точности и детальности 3D моделей
Требования к точности и детальности создаваемых 3D моделей могут существенно различаться в зависимости от её назначения.
При лазерном сканировании и моделировании для целей реконструкции и реставрации зданий необходимы наиболее точные и наиболее детальные 3D модели здания, но в данном случае большой объем файлов моделей существенно затрудняет их оперативное использование
Для этого типа моделей существенно важно «послойное представление» модели здания
Для целей 3D мэппинга детальная модель фасада требуется только в тех местах, на которые будет осуществляться проецирование изображения, тогда как остальные части фасада здания, напрямую не участвующие в демонстрации визуального ряда, могут быть отмоделированы схематично.
При лазерном сканировании и моделировании для целей проектирования декоративных навесных фасадов особенно важным фактором является передача точных трехмерных координат всех угловых точек оконных и дверных проемов здания, балконных плит, пространственных координат линий изгибов и поворотов фасадов, а также точных координат всех прочих выступающих элементов фасада.
Общим у всех этих задач является только представление модели объекта или же его части в трехмерных координатах. Все остальные требования настолько различны и пока настолько не стандартизированы и не узаконены, что требуют индивидуального подхода к каждой задаче или объекту.
Наша компания активно занимается лазерным сканированием с 2003 года. Тем не менее, вплоть до 2012 года в 95% случаев основным результатом наших работ были комплекты традиционных 2D обмерных чертежей. Активный рост запросов на обмерные 3D модели зданий начался лишь в 2013 году. В настоящее время многие наши Заказчики еще не готовы отказаться от плоских 2D чертежей, поэтому в большинстве случаев (в основном, в зависимости от наличия в штате Заказчика собственных специалистов по 3D проектированию) нам заказывают создание 3D моделей объектов, по которым Заказчики самостоятельно подготавливают комплекты 2D чертежей.
Виды выполняемых работ
— обмеры фасадов; — обмеры внутренних помещений; — обмеры элементов декора фасадов и интерьеров; — обмеры сетей теплоснабжения, водоснабжения, канализации, энергоснабжения; — построение 3D моделей зданий и сооружений по результатам обмеров.
— фотографии объекта; — имеющиеся чертежи объекта; — требования к формату модели; — вид модели (каркасная или твердотельная); — требования к точности 3D модели объекта; — требования к детальности моделирования различных элементов объекта; — требования к представлению 3D модели по слоям; — для сложных объектов обязательным условием является предварительный выезд наших специалистов на объект с целью детального ознакомления.
Отчётные материалы
— точечные, каркасные и твердотельные 3D модели объектов обмерных работ.
Обмерные работы и оформление 3D моделей и обмерных чертежей осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ Р 21.1101-2009 «Основные требования к проектной и рабочей документации».
Результаты выполненных обмерных работ передаются Заказчику в согласованной единой системе координат и высот, а также в заданном формате (в большинстве случаев, в формате .DWG).
Этапы работ
5.1. Полевые работы:
— 3D лазерное сканирование Подстанции;
— Контроль качества сканирования;
5.2. Работы по обработке и представлению результатов сканирования:
— создание геометрической трёхмерной модели Подстанции
— создание трехмерной модели Подстанции, адаптированной для интерактивной визуализации;
— создание исполняемого модуля в соответствии с требованиями настоящего технического задания (раздел 9);
— разработка инструкции по использованию исполняемого модуля, включающего трёхмерные модели Подстанции;
— представление данных сканирования в виде сферических панорам для оперативного доступа чрез веб-браузер в соответствии с п. 9.3.
5.3. Сдача-приёмка работ.
— Тестирование исполняемого модуля, включающего трехмерные модели Подстанции. Устранение выявленных замечаний.
Стоимость производства обмерных работ и подготовки 3D модели объекта
Стоимость обмерных работ зданий и сооружений в существенной степени зависит от сложности конкретного объекта в целом, требований к детальности и точности съемки, а также от объема итоговой документации и требований к ней. Многообразие и индивидуальные особенности различных объектов оставляют единственную возможность адекватного определения стоимости работ — это расчет на основании учета предстоящих трудозатрат на съемку и изготовление чертежей и моделей по её результатам.
Трудозатраты и, соответственно, общая стоимость комплекса услуг по производству обмерных работ и построению 3D моделей зданий могут отличаться в разы в зависимости от требуемой итоговой точности и детальности конечной модели, а также сложности самого объекта. Длительность и трудоемкость самого процесса съемки напрямую зависит от расстояния до соседних зданий и высоты снимаемого здания, от возможности съемки с крыш близлежащих зданий.
Дополнительным фактором, оказывающим весьма существенное влияние на стоимость выполнения обмерных работ, является схема распределения этих работ по обмерам и созданию моделей между нашей компанией и Заказчиками. Подробное разъяснение схем возможного распределения работ представлено в разделе «Технологии» в специальном параграфе «Опыт оптимальной организации архитектурных обмеров».
При наличии достаточного объема фотографий и чертежей объекта, а также при изначально правильной постановке задачи на производство обмерных работ, предварительная оценка стоимости опытными специалистами компании «НГКИ» будет отличаться от окончательной оценки не более чем на 10–15%.
Дополнительно по данной категории
18.01.2021 — Инженерно-технические средства защиты объектов особой важности
17.01.2021 — Проектирование бани в MicroStation
17.01.2021 — Эскизная стадия проекта MicroStation TriForma
17.01.2021 — Совместное распределённое проектирование MicroStation TriForma
17.01.2021 — Концептуальная стадия проекта в MicroStation TriForma
23.09.2017 — Стадии проектирования предприятия
21.07.2017 — Автоматизация парковок и паркингов. Принцип проектирования
15.02.2017 — Вариантное проектирование: не вымысел, но реальность
09.11.2016 — Картотечные шкафы для проектных организаций
18.08.2016 — Допуск СРО за 1 день — думаете невозможно?
В каких программах разрабатывают 4D-модели?
Моделирование строительства может быть реализовано через различные программные продукты. Вот основные из них:
- Autodesk Navisworks
- Synchro Pro
- Bexel Manager
Самый простой вариант – Autodesk Navisworks, где на основе модели из Revit, например, можно сформировать 4D-модель строительства объекта, разделив все элементы на группы, соответствующие позициям в календарном плане строительства. Затем для групп элементов заполняется время их появления, и создаётся анимация процесса строительства.
Такая наглядность может быть оценена, в первую очередь, топ-менеджерами и специалистами заказчика. В большинстве случаев этого бывает достаточно для достижения целей 4D-моделирования. Однако, в случае крупных и сложных проектов может быть недостаточно. В таком случае применяют более сложный инструмент — например, Synchro Pro.
В этом программном комплексе созданную в разных BIM-программах модель можно совместить с графиком работ из MS Project или Oracle Primavera. Дополнить полученную анимацию планом стройплощадки с местами движения строительной техники, и создать более качественный и профессиональный прогноз процесса строительства.
Программа BEXEL Manager имеет схожий функционал с перечисленным ПО и также позволяет реализовать 4D моделирование объекта.
После начала строительства 4D-модель позволит визуализировать планируемое и фактическое выполнение работ. Наглядно представлять разницу. В том числе и для тех, кто не очень погружён в процесс строительства (представители заказчика, или, например, покупатели квартир, если речь о жилом многоквартирном доме). Также некоторые программы для 4D-моделирования позволяют идти дальше и заполнять значения ресурсов, необходимых для создания отдельных элементов модели (то есть их стоимость). Для этого типа моделирования уже прижилось понятие 5D, где под пятым «измерением» подразумевают стоимость.
Источник: pvtest.ru