Тема актуальна в связи с непрекращающимся к ней интересом архитекторов, дизайнеров, строителей. Сегодня никто не отрицает необходимость использования компьютерной графики, но в основном воспринимают её только как «электронный карандаш». Большинство работает в данных программах не быстрее, чем на кульмане, не использует их как САПР (CAD) (Система Автоматизированного ПРоектирования, Computer Aided Design), хотя одна из важнейших задач любой САПР – ускорение проектирования, предоставление возможностей организации и оптимизации работы.
Руководители проектных организаций начинают обращать внимание на внедрение САПР, т.к. конкуренция на рынке привела к тому, что от проектировщиков требуется в 4-5 раз сокращение сроков проектирования. Вторая причина внимания повышение производительности труда, дающее очевидные финансовые выгоды.
Наличие программного продукта само по себе не даёт эффекта, т.к. любая САПР – это всего лишь инструмент для специалиста, который надо изучать, постепенно от базовых продуктов к конкретным решениям, например от AutoCAD к работе с его приложениями или от ArchiCAD к работе с его приложениями.
Рис. 1. Временны́ е вехи развития САПР
САПР сегодня разные (рис. 1). Условно следующие: САПР; Объектная САПР; Параметрическое моделирование. Перечисленное – это технологии, позволяющие реализовать моделирование архитектурно-строительной информации.
Поверхностный анализ проектного рынка показывает, насколько разнообразны пристрастия и вкусы в выборе каких-либо программ для архитектурно-строительной отрасли. Каждый пытается убедить в том, что его выбор самый правильный. В связи с отсутствием однозначного ответа на данный вопрос – тема актуальна всегда. Что выбрать пользователю? – наболевший вопрос.
Облик идеальной САПР – быстрая, простая в использовании, портативная, интегрированная, позволяющая сосредоточиться на предмете проектирования, а не на инструменте.
Самая совершенная САПР – та, наличия которой не замечают. Термин «простота пользования» не является чем-то неизменным, находится в постоянной зависимости от степени субъективизма. То, что для одного легко, для другого может быть сложно. В идеальной системе количество умственных усилий, затраченных на то, чтобы заставить эту систему что-либо сделать, должно составлять лишь малую толику от количества аналогичных усилий, затраченных на собственно проектирование.
Сегодня продвинутые применяют модельный подход в проектировании, т.е. информационное моделирование здания и окружающей среды (Building Information Modeling) BIM, или, иначе, виртуальную модель.
Разработанные специально для индустрии АПС (архитектура, проектирование, строительство), программы BIM предоставляют реальные строительные элементы, с которыми автоматически связываются конструктивные данные и которые обладают богатыми средствами визуализации.
В отличие от 3D САПР (иерархия на рис. 1), модель BIM состоит из реальных архитектурных элементов (стены, перекрытия, крыши и т.д.), а технологический процесс создания документации автоматизирован. Весь жизненный цикл проекта управляется из единственного файла: модель здания и все ее дополнительные представления содержатся в одном файле виртуального здания.
Основной принцип BIM архитекторы могут использовать 3D-модель здания для извлечения из него всех необходимых чертежей проекта, изображения здания, результаты проведения расчетов, стоимостные оценки. Производимые в модели изменения отражаются во всех чертежах моментально.
Принципы работы BIM:
- для моделирования используются реальные архитектурные элементы (стены, перекрытия, балки, колонны, крыши, окна и т.п.);
- производимые в модели (3D) изменения оказывают воздействие на все чертежи (и наоборот, из чертежей на 3D);
- автоматизированный технологический процесс создания документации из 3D-модели, что позволяет проектировщикам больше времени тратить на проектирование и меньше на создание конструкторской документации;
- архитектурный контент (всевозможные библиотеки);
- приписываемая элементам информация о здании, о среде;
- дополнительная информация (визуализация, анимация, проведение расчетов, построение каталогов);
- программы BIM поддерживают автоматическое построение чертежей из 3Dмодели, что позволяет проектировщикам больше времени тратить на проектировании и меньше на создание конструкторской документации.
Рис. 2. Иллюстрация принципа BIM
Понятно, почему строительная индустрия имеет тенденцию двигаться по пути автоматизации. Строительные организации концентрируют свое внимание на двух аспектах: как выиграть конкурс на строительство и как более эффективно управлять финансовыми, людскими, техническими и материальными ресурсами, необходимыми для проведения строительных работ. В связи с этим включение временны́ х и стоимостны́ х характеристик в модель BIM (5D) один из подходов на пути современной автоматизации. Модель 5D модель виртуального строительства, основа для управления проектами, включая анализ выполнения строительных работ, оценку финансовых затрат, подготовку конструкторской документации. Добавление к 3D-модели BIM временных и стоимостных характеристик позволяет компаниям оптимизировать их производственный процесс и минимизировать риск возможных строительных ошибок.
Рис. 3. Технология виртуального строительства
Так как концепция BIM была первоначально сформирована для обслуживания рынка АПС (архитектура, проектирование, строительство), то она предоставляет множество конкретных преимуществ для архитекторов и проектировщиков по сравнению с традиционными методами САПР.
Преимущества BIM:
- элементы имеют архитектурный смысл;
- изменения в одном чертеже оказывают воздействие на все другие чертежи;
- богатые возможности визуализации контента (анимация, траектория солнца, построение реалистических фотоизображений);
- автоматическое проведение расчетов и построение каталогов;
- связь с другими программами, в частности с программами расчета потребления энергии, выявления конфликтных ситуаций и т.д.
Недостаток BIM:
- необходимость проведения сложных обучающих курсов для новичков, а также тех, кто знает только 2Dприложения;
- повышенные требования к процессу обучения.
Понятия «виртуальная модель», «моделирование» и «информационное моделирование» в данном контексте взаимозаменяемы. Работа с трехмерной виртуальной моделью дает архитекторам гибкость и преимущества, не доступные в 2Dпроектах. Архитекторы и дизайнеры получили возможность проявлять творчество на ходу. Можно сразу видеть результат своей идеи, т.к. программы позволяют сначала сделать 3D-эскиз-идею, вид представления понятен любому человеку, тут же имеется возможность просмотреть плоские чертежи (планы, разрезы, фасады) наброска, что понятно уже только специалисту. Если что-то не понравилось в объекте проектирования, корректировка идеи может идти двумя путями, либо из 3D-окна, либо традиционно из 2D-окон. Изменения в одном окне сразу увлекут за собой изменения в других окнах проекта. Визуализация идеи для заказчика может быть выполнена любым подходящим для данного этапа способом, от высококачественных фотоизображений, до различных анимационных сцен (прогулка по зданию, по территории вокруг здания и т.п.). Внешне вся процедура моделирования выглядит обманчиво очень просто, как будто архитектор не прилагает никаких усилий.
Модным и современным примером применения подобных программ на стадии творчества может послужить энергетическая оценка архитектурных проектов, потому что энергоэффективность обязательное условие для архитектурных проектов.
Известно, что проектирование, строительство, эксплуатация зданий оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду и на природные ресурсы: 40% всемирного сырья потребляется для строительства зданий; здания источник загрязнения воздуха, что влияет на изменение климата; «типичное» здание потребляет больше ресурсов, чем необходимо, порождает большое количество мусора. Потребление энергии основной фактор загрязнения воздуха в здании и повышения стоимости эксплуатационных расходов.
Поэтому повышение эффективности энергопотребления важная и неотъемлемая стратегия в развитии современного общества. Профилирующей сейчас является тема зелёного роста, т.е. роста экономик за счёт использования современных, экологически выверенных, энергоэффективных технологий.
Гармоничное проектирование модное выражение в современной архитектуре, основными принципами которого являются экономия ресурсов, проектирование жизненного цикла и проектирование с учетом человеческого фактора. Модель BIM (инструмент Energy Evaluation) позволяет проводить тщательный анализ и имитацию всех релевантных факторов процесса гармоничного развития. Оценка 3D модели является важным фактором в оптимизации энергопотребления, также позволяет учесть факторы, связанные с местоположением объекта. Компьютерное моделирование потребления энергии может использоваться для оценки возможной экономии энергии на всех этапах процесса проектирования.
Механизм энергетической оценки интегрирован в интерфейс и предоставляет технологическую процедуру проведения энергетической оценки проектов любого размера.
Рис. 4. Инструменты оценки энергоэффективности
Параметры окружающей среды предоставляют доступ к диалоговым окнам Расположение проекта, Климатические данные, Защита от ветра, также позволяют установить уровень грунта, тип грунта и характеристику окружающей среды.
Функциональное назначение устанавливает основную функцию здания и связанную с ней внутреннюю температуру, внутренний теплоприток, вид и мощность внутреннего освещения.
Системы здания это окна для предоставления информации, касающейся энергетической системы здания с точки зрения предоставления комфортных условий (обогрев, охлаждение, горячая вода, вентиляция) и для оценки использования зеленой системы.
Характеристики источников энергии, Стоимость энергии позволяют оценить первичную энергию, выделение CO2 и произвести оценку стоимости энергии.
Оценка посредством модели оптимизирована для быстрого получения энергетических отчетов с самых ранних этапов проектирования, давая архитекторам оперативную информацию относительно энергетической эффективности их проектов.
В результате энергетический анализ становится составной частью процесса проектирования с самого первого его этапа. Это изменило суть энергетического анализа с формальной процедуры проведения анализа в конце процесса проектирования, когда слишком поздно что-либо изменить, на высокоэффективный инструмент анализа, который оказывает поддержку архитекторам в критические моменты принятия проектных решений.
Метод внешне очень прост и позволяет архитектору без специальной подготовки на ранних стадиях проектирования оценить энергетическую эффективность проекта независимо от его сложности
В итоге стоит отметить, что графические программы – всего лишь инструмент, который является приложением к профессии, инструментов может быть много.
Профессиональнее тот, кто лучше и быстрее решит стоящую перед ним задачу.
Технология BIM показывает, что поиск наилучшего подхода к моделированию требует глубокого и всестороннего понимания возможностей программного обеспечения и четкого определения целей моделирования. Функциональные возможности программы существенно влияют на выбор наилучшей стратегии моделирования. Но профессионализм определяется не инструментом, а мастерством владения инструментом, глубиной его изучения, умением его настроить и, как результат, скоростью и качеством работы.
Есть еще один нюанс, подобные программы – продукт дорогостоящий, поэтому его внедрение, приобретение и обучение работе в них зависит от дальновидности руководителей как учебных, так и проектных организаций.
СПИСОК РЕСУРСОВ
- http://www.autodesk.com/ сайт Autodesk, информация о ПО, учебные версии, обучающие материалы;
- http: // graphisoft.com – сайт ArchiCAD, информация о ПО, учебные версии, обучающие материалы.