isicad.ru :: портал САПР, PLM и ERP :: версия для печати

Статьи

6 ноября 2010

В основании BIM лежит кит

Владимир Талапов

Данная статья продолжает цикл публикаций об информационном моделировании зданий. С предыдущей статьей цикла можно ознакомиться здесь.

В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. И это параметрическое моделирование является одной из тех принципиальных особенностей, которые отличают BIM-программы от всех остальных CAD-систем проектирования, как бы они при этом не назывались.

Такой подход давно уже получил широкое распространение в машиностроении и в последнее десятилетие особенно активно внедряется в архитектурно-строительном проектировании.

Классические CAD-системы первоначально не были параметрическими. Построенные в них модели больше напоминали твердые компьютерные макеты из картона – вся информация носила только геометрический характер (никаких материалов и прочностных характеристик), причем все размеры модели (фигуры) были жестко определены и практически не поддавались редактированию - необходимые модификации предполагали переделку объекта почти «с нуля».

При такой системе моделирования изменения в уже сделанной работе проводились практически вручную, когда пользователь перемещал отдельные ребра или грани объекта, а то и просто строил его заново, и такая рутина отнимала у проектировщиков много времени.

Если добавить к этому, что при подобных корректировках многократно возрастает вероятность проектных ошибок, а все изменения в чертежах надо потом также вносить вручную, то станет понятно, что параметризация компьютерного проектирования давно уже назрела.

Попытки использования параметрических методов в проектировании начались еще в 1980-х годах, в первую очередь в области технического моделирования, особенно в машиностроении. И к настоящему времени достигли в своем развитии значительных высот.

Например, появились даже средства симуляции (компьютерной имитации) работы узлов и механизмов до изготовления их физических прототипов.

А бумажная стадия проекта в машиностроении в ближайшей перспективе уже вообще может быть отброшена за ненадобностью, поскольку отлаженные на компьютере детали, в том числе и проверенные во взаимодействии с другими частями сложного механизма, можно прямо из моделирующей программы передавать на изготовление станку с ЧПУ, не тратя время на вычерчивание проекций, разрезов и деталировки.

Таким образом, гораздо эффективнее и быстрее становится работать уже не с бумажной, а с электронной документацией. Причем не с документацией в ее классическом понимании, а с комплексами программ, которые генерируют модель и все необходимые для производства на станках с ЧПУ файлы, а затем сами ими и распоряжаются. Конечно, строительство – это не машиностроение. Достаточно взглянуть на любую стройку, и станет ясно, что здесь до комплексной автоматизации и компьютеризации «еще очень далеко».

И все же в архитектурно-строительном проектировании опыты по использованию параметрического моделирования тоже проводились, и в большинстве своем они были весьма интересными и эффективными. В основном это касалось уникальных зданий и сооружений.

Среди таких проектов особенно хотелось бы выделить своеобразный высокотехнологичный эксперимент американского архитектора Фрэнка Гери (Frank Gehry) и коллектива руководимой им фирмы.

В 1990 году эта группа энтузиастов приступила к реализации, мягко говоря, оригинальной идеи - установить весьма необычную по форме и размерам скульптуру рыбы у береговой линии Олимпийской деревни Игр-92 в Барселоне (рис.1).


Рис.1. Скульптура рыбы у береговой линии Олимпийской деревни в Барселоне. Архитектор Фрэнк Гери. 1992.

Замысел был грандиозен - скульптура длиной 55 метров и высотой 35 метров. Для ее не типичной для здания формы было характерно наличие множества кривых линий и поверхностей, техническое изображение которых несовместимо с традиционной двумерной документацией.

Очень быстро проектировщикам стало ясно, что чертежи на изготовление (отливку) деталей поверхности «рыбы» и всего остального должны быть только «трехмерными», поскольку плоские рисунки изогнутых поверхностей, какими бы красивыми они не были, все же выполняются в некотором приближении, искажая реальную форму будущего объекта (рис.2).


Рис.2. Барселонская «рыба», элементы поверхности.

Проектирование «рыбы» началось по классической схеме – сначала был сделан макет, вернее, целая серия макетов, всесторонне раскрывающих замысел Фрэнка Гери.

Затем техническим специалистам приходилось тщательно измерять эти модели, сделанные руками автора, выполнять сложные вычисления, и уже по ним создавать множественные несущие элементы, изображая многочисленные виды и разрезы для более точного описания строительной конструкции.

Естественно, создание таких чертежей требует огромного труда, и, как результат, они получаются очень дорогостоящими. При этом проект становится более сложным, чем он есть на самом деле.

В такой ситуации подрядчики, не будучи уверенны в том, какими конкретными способами необычные формы могут быть реализованы, как правило допускают серьезные ошибки в оценке стоимости проекта. В прежние времена все это заставляло Фрэнка Гери, заинтересованного в строгом выполнении бюджета проекта, идти на компромисс, и, тем самым, ставило под угрозу осуществление задумок автора в их первозданном виде.

Стало ясно, что больше с таким положением мириться нельзя, и для реализации замысла требуется новый технологический подход, связанный с параметрическим компьютерным моделированием, которое тогда активно внедрялось в машиностроении как самая передовая и многообещающая технология.

В поисках механизма реализации проекта в 1990 году был проведен сравнительный анализ существовавшего тогда программного обеспечения, наиболее пригодного для решения поставленной задачи.

В результате выбор архитекторов остановились на программе CATIA фирмы Dassault Systemes в качестве основной, поскольку она была способна задавать всякую поверхность, используя математические формулы (параметрический подход), которые могли бы быть использованы литейщиками для изготовления элементов скульптуры. Иными словами, и архитекторы, и строители способны были определить любую точку на любой части фигуры с помощью математической модели, созданной CATIA.

После выбора программного обеспечения началась основная работа над «рыбой». Сначала была создана параметрическая модель объекта, а затем для проверки точности моделирования построили бумажный макет, изготовив все детали с помощью лазерного трехмерного резака, управляемого непосредственно по компьютерной модели.

Таким образом, при новом подходе к проектировании и изготовлении скульптуры с самого начала использовались новейшие на тот момент технологические достижения из области технического творчества, в архитектурно-строительном проектировании ранее не применявшиеся.

Результаты макетирования превзошли все ожидания. Из нескольких тысяч смоделированных связей только на двух была получена погрешность в 3 миллиметра, остальные размеры были совершенно идеальны. Дальнейшее строительство «рыбы» проходило с удивительной скоростью и практически стопроцентной точностью. От проекта до завершения работы потребовалось всего шесть месяцев.

При этом особо стоит отметить высокую сборочную готовность составных частей «рыбы», поскольку их изготовление (машиностроительные технологии наконец напрямую пришли в строительство) управлялось прямо с компьютера (рис.3).


Рис.3. Барселонская «рыба», вид снизу.

Сама сборка, отлаженная на бумажном макете, также проходила по четко составленному графику и серьезных проблем у исполнителей не вызывала. А традиционных проектных документов строительства или чертежей при работе потребовалось совсем немного.

Забегая вперед, отметим, что «рыба» с тех пор стала одной из знаковых достопримечательностей Барселоны, постоянно привлекая к себе массу туристов со всего мира.

И хотя Фрэнк Гери в скульптуре изображал карпа (это его любимая рыба), народ уважительно называет его творение «китом». Которому было суждено стать одним из китов в основании новой технологии проектирования - информационного моделирования зданий (рис.4).


Рис.4. Высокотехнологичный карп, он же один из китов-основателей технологии BIM. Рядом загорают ничего не подозревающие туристы.

Что же касается самого автора скульптуры, то положительный «рыбный» опыт сделал Фрэнка Гери одним из активнейших сторонников новой технологии проектирования, хотя о том, что это BIM, он тогда еще не знал (рис.5).


Рис.5. Штаб-квартира компании IAC в Нью-Йорке. Здание спроектировано по технологии BIM. Архитектор Фрэнк Гери. 2007.

Эффект от применения новых компьютерных методов настолько впечатлил Фрэнка Гери, что он серьезно задумался над совершенствованием компьютерных инструментов проектирования, и в 2002 году с его участием появилась новая, ныне всемирно известная, компания Gehry Technologies, в задачу которой входило создание, освоение и применение в архитектурно-строительном проектировании самых современных компьютерных методик и изобретений (рис.6).


Рис.6. «Танцующий дом» в Праге (источником вдохновения для автора послужил легендарный дуэт Фрэда Астора и Джинджер Роджерс). Проект полностью выполнен по компьютерной модели, уже без первоначального картонного макета – трехмерное эскизирование сразу осуществлялось на компьютере. Архитектор Фрэнк Гери. 1996.

Тогда же на новую технологию работы перешла и строительная компания, непосредственно создававшая «рыбу». Однако в целом в области архитектурно-строительного проектирования параметрические программы ранее широкого успеха не получили, поскольку еще существенно уступали CAD-программам в простоте и удобстве работы, да и возможности персональной компьютерной техники были маловаты. Правильнее будет сказать, что все это время нарабатывался опыт (в том числе и машиностроительный) и формировалось понимание, что надо делать.

Широким массам пользователей приходилось ждать, пока появятся и разовьются до высокого уровня (то есть доступного в понимании и удобного в использовании) соответствующие программные продукты.

И вот, наконец, дождались. В наши дни, реализуясь главным образом через технологию BIM, параметрический подход стремительно, почти лавинообразно, завоевывает в автоматизации архитектурно-строительного проектирования главенствующее положение.

Цикл публикаций Владимира Талапова о BIM продолжается статьей "Зеленый BIM входит в нашу жизнь".

Комментариев: 24
id 2390     30 октября 2011, 16:11
 Ростислав Скрипник

Цитата из Владимир Талапов, id 2376:

В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. И это параметрическое моделирование является одной из тех принципиальных особенностей, которые отличают BIM-программы от всех остальных CAD-систем проектирования, как бы они при этом не назывались.


Прочитал уже в третий раз (перечитал повторно сразу после возникновения вопроса), но как признак BIM, я нашел для себя только параметрическое моделирование. А исходя из этого можно сказать, что Гэри дал жизнь новому поколению CAD-систем. В своей статье "Технология BIM – уточнения к пониманию" Вы говорите: "Еще в 1986 году англичанин Роберт Эйш (Robert Aish) сформулировал основные принципы информационного моделирования зданий, составляющие и поныне основу концепции BIM, среди которых прежде всего выделяются:
-трехмерное моделирование;
-автоматическое получение чертежей;
-интеллектуальная параметризация объектов;
-соответствующие объектам наборы проектных данных;
-распределение процесса строительства по временным этапам."

В статье про получение чертежей не сказано, также не упомянуто задавлся ли материал и разделялся ли процесс строительства по временным этапам. По-этому я и прошу прокомментировать. Возможно это все исползовалось, Вам виднее. Заранее благодарен!

Ответить   Цитировать выделенное

id 2391     30 октября 2011, 16:16
 Владимир Малюх

Цитата из Ростислав Скрипник, id 2390:

В статье про получение чертежей не сказано,



Это естественное свойство, функционал всех современных MCAD, CATIA в том числе. Digital Project построен на базе CATIA, поэтому отдельно заботиться о получении чертежей не нужно, эта функциональность есть уже в базовом пакете. Японима, как архитектору, вам это может быть непривычно, но машиностроительные САПР так устроены - моделируй что угодно, чертежи делает система.

Ответить   Цитировать выделенное

id 2392     30 октября 2011, 16:18
 Ростислав Скрипник

Цитата из Владимир Талапов, id 2376:

Сама сборка, отлаженная на бумажном макете, также проходила по четко составленному графику и серьезных проблем у исполнителей не вызывала. А традиционных проектных документов строительства или чертежей при работе потребовалось совсем немного.


Возможно здесь Вы указываете, что чертежи были получены автоматически и процесс возведения был разделен по этапам? Одного Вашего ДА будет достаточно. Просто для меня выделенный текст звучит двояко.

Ответить   Цитировать выделенное

id 2393     30 октября 2011, 16:20
 Ростислав Скрипник
Ответ Владимир Малюх

Спасибо, вопрос снят.

Ответить   Цитировать выделенное

id 2396     30 октября 2011, 19:49
 Владимир Талапов
Ответ Ростислав Скрипник

Именно так. Что касается материала, то это конверсионный титан, купленный в СССР из распродававшихся тогда стратегических запасов. Он и на музей в Бильбао и еще на многое что пошел. А у нас им облицевали реконструированный монумент покорителям космоса на ВДНХ.

Барселонская рыба - это полигон, на котором Гэри отрабатывал новые технологические подходы. Это не здание, а сооружение, но для испытания нового подхода годилось отлично.

Ответить   Цитировать выделенное

id 2401     30 октября 2011, 21:13
 Ростислав Скрипник
Спасибо

Ответить   Цитировать выделенное


Поля, помеченные * обязательны для заполнения

  Имя *

  e-mail

  web

Вы можете ввести не более 3000 символов, осталось:

Введите
первые 3 символа:

 *

Обновить



    

Комментарии:
8 ноября 2010, 18:08
 Небойша Новкович
Спасибо Владимир.
С удовольствием читаю Ваши статьи. Наши взгляды на проектирование совпадают на 100%.
С уважением,
Небойша Новкович
ООО НПП "ТИС", Харьков

Ответить   Цитировать

8 ноября 2010, 18:47
 Елена Шумилова
Знатоки информационного моделирования зданий, обращаюсь к вам. Насколько я вижу, это уже как минимум пятая статья, в которой говорится, что BIM - это технология, а в википедии пишут, что это трехмерная модель: http://ru.wikipedia.org/wiki/BIM. Есть кто-то, кто мог бы поправить статью там и дать ссылки на статьи здесь? Сделайте доброе дело, пожалуйста, внесите свой вклад в просвещение  
Кстати, после всего, что было, информация в plmpedia тоже смотрится уж очень лаконично.

Ответить   Цитировать

8 ноября 2010, 22:26
 Владимир Талапов
Ответ Елена Шумилова

Видите ли, Елена, "информационное моделирование зданий" и "информационная модель здания" имеют одинаковое сокращение BIM. Поэтому получается, что правы обе стороны.

Но не права та сторона, которая считает, что другой стороны нет (даже сам удивился, насколько глубоко философская мысль получилась).

Изначально под BIM понималась модель, но сейчас понимание естественным образом расширилось.

А с википедией давно уже надо разобраться. Она мне тоже не нравится 

Ответить   Цитировать

8 ноября 2010, 22:29
 Владимир Талапов
Ответ Небойша Новкович

Спасибо!
Не вижу смысла скрывать - мне тоже доводилось читать Ваши статьи. Причем сначала меня привлекло необычное имя автора, а затем и сам текст 

Ответить   Цитировать

11 ноября 2010, 14:53
 Владимир Малюх
Всем очень рекомнедую посмотреть видео с интервью Фрэнка Гери

http://www.3ds.com/ds2010/#/dassault/guest/title/

Его полезно посмотреть даже тем, кто не владеет английским - там много сюжетов о непосредственной работе проектантов в Gehry Technologies

Ответить   Цитировать

11 ноября 2010, 18:33
 Александр Бауск
Спасибо за видео.
Характерно, что там всю дорогу речь о 3D в основном.

Ответить   Цитировать

11 ноября 2010, 21:56
 Евгений Ширинян
Ценно. Спасибо! Жаль, что в большей степени это рекламный ролик.

Ответить   Цитировать

12 ноября 2010, 17:51
 Владимир Малюх
На www.youtube.com очень много записей вебинаров Gehry Technologies, достаточно набрать в поиске название компании.

http://www.youtube.com/results?search_query=gehry+technologies&aq=1

Ответить   Цитировать

13 ноября 2010, 5:26
 Александр Бауск
Что касается возможных проблем с BIM, то я и сам хочу задать один беспокоящий меня вопрос, он об одном case study, как сказать.

Местный наш партнер Автодеск уровня страны, поддерживающий у нас их продукцию и особенно Робот, заявил на своем вебинаре, что Робот не поддерживает передачу пользовательских сечений из Ревита и обратно. Я в ближайшее время проверю, но очень хотелось бы услышать комментарий Владимира Талапова по этому поводу, как настоящего практика.
И ещё один вопрос к вам, Владимир. У вас в статьях есть иллюстрация к передаче расчетной схемы из Ревит в Робот. Вопрос состоит вот в чем: а в принципе на таком проекте удавалась полностью автоматическая генерация расчетной схемы в Роботе из BIM-модели, как того требует концепция BIM? Потому что показанная на иллюстрации схема требует большого объема ручной работы с ней.

Ответить   Цитировать

15 ноября 2010, 2:44
 Игорь Козлов
Цитата из Александр Бауск
...а в принципе на таком проекте удавалась полностью автоматическая генерация расчетной схемы в Роботе из BIM-модели, как того требует концепция BIM? Потому что показанная на иллюстрации схема требует большого объема ручной работы с ней.

Если знать особенности Робота, можно в Ревите сделать модель такой, что генерация расчетной схемы в Роботе не потребует ручной правки модели. Однако, были и такие проекты, когда модель в Ревите, казалось бы, корректная, в Роботе распадалась на несвязанные элементы. Возможно, эта проблема и решается как-то иначе, кроме ручного сопряжения, но решение не лежит на поверхности, а для иного опыта не хватает.

Ответить   Цитировать

15 ноября 2010, 2:56
 Игорь Козлов
Цитата из Александр Бауск
...Робот не поддерживает передачу пользовательских сечений из Ревита и обратно. Я в ближайшее время проверю, но очень хотелось бы услышать комментарий Владимира Талапова по этому поводу, как настоящего практика.quote]
Если такая проблема и встречалась, в памяти она не отложилась, поскольку Робот не поддерживает много чего, и возможности программ исследовались в основном на предмет принципиальной корректности передачи данных, как сделать так, чтобы не править модель в Роботе.

Ответить   Цитировать

15 ноября 2010, 21:22
 Владимир Талапов
Ответ Александр Бауск

Игорь Козлов уже ответил по ряду вопросов.
Добавлю, что пока нам не удавалось передавать данные из Ревита в Робот полностью автоматически. Всегда нужна какая-то доводка. Где-то это недоработки программы, где-то - пользователя. Учимся.

Но концепция BIM, насколько я знаю, нигде еще не реализована "в автоматическом" режиме. Пока что это "гибридный" режим (это - используемый термин), когда и CADовские программы дополняют BIM (если узлы уже начерчены, зачем их перечерчивать и тем более моделировать), и ручная коррекция в порядке вещей.

Ответить   Цитировать

15 ноября 2010, 23:42
 Иван Волкодав
В конечной пользе автоматической генерации расчётной схемы сильно сомневаюсь. Да, быстро и удобно. Но в этом случае расчётная схема в меньшей степени контролируется расчётчиком. Процесс создания РС заменяется процессом её редактирования и корректировки (расчётчики меня поймут). При общем "повышении эффективности и снижении временных затрат" рискуем не заметить в "чужой" схеме множество ошибок.

Ответить   Цитировать

28 ноября 2010, 8:33
 Владимир Талапов
Полностью автоматическая генерация расчетной схемы станет эффективной тогда, когда люди стопроцентно поймут, как такую схему строить (для всех случаев жизни) и правильно это запрограммируют. Это - цель, к которой стремятся.

Пока же совершенно разумно иметь возможность ручной доводки расчетной схемы. И BIM в его сегодняшнем состоянии существенно облегчает, но не заменяет труд проектировщика.

Ответить   Цитировать

28 ноября 2010, 12:30
 Аноним
CATIA = МАШИНОСТРОЕНИЕ и ваш "карп" напоминающий надутый презерватив, не является зданием с коммуникациями и т.п.!

Пьяный дом не строился без чертежей, да и использовалась не только CATIA...

не помню автора, но он лучше всех предостерегает от авторов подобных статей: если есть корыстная мысль, то твердость человека обернется малодушием, а его знание — безрассудством.

Ответить   Цитировать

28 ноября 2010, 23:50
 Владимир Талапов
Ответ Аноним

Я думаю, что такие тексты для вас сейчас еще слишком сложны.
Но все-таки, чтобы стать специалистом, надо учиться.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 6:47
 Ростислав Скрипник
Здравствуйте, прокомментируйте пожалуйста часть статьи: "И хотя Фрэнк Гери в скульптуре изображал карпа (это его любимая рыба), народ уважительно называет его творение «китом». Которому было суждено стать одним из китов в основании новой технологии проектирования - информационного моделирования зданий". Почему трехмерную модель рыбы Вы считаете информационной? Заранее спасибо!

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 9:28
 Владимир Талапов
Ответ Ростислав Скрипник

Прочитайте еще раз статью - там подробно описано, какие цели ставились перед создателями рыбы и как они достигались. Я думаю, это развеет ваши сомнения, что модель рыбы - информационная.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 16:11
 Ростислав Скрипник
Цитата из Владимир Талапов, id 2376:

В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. И это параметрическое моделирование является одной из тех принципиальных особенностей, которые отличают BIM-программы от всех остальных CAD-систем проектирования, как бы они при этом не назывались.

Прочитал уже в третий раз (перечитал повторно сразу после возникновения вопроса), но как признак BIM, я нашел для себя только параметрическое моделирование. А исходя из этого можно сказать, что Гэри дал жизнь новому поколению CAD-систем. В своей статье "Технология BIM – уточнения к пониманию" Вы говорите: "Еще в 1986 году англичанин Роберт Эйш (Robert Aish) сформулировал основные принципы информационного моделирования зданий, составляющие и поныне основу концепции BIM, среди которых прежде всего выделяются:
-трехмерное моделирование;
-автоматическое получение чертежей;
-интеллектуальная параметризация объектов;
-соответствующие объектам наборы проектных данных;
-распределение процесса строительства по временным этапам."

В статье про получение чертежей не сказано, также не упомянуто задавлся ли материал и разделялся ли процесс строительства по временным этапам. По-этому я и прошу прокомментировать. Возможно это все исползовалось, Вам виднее. Заранее благодарен!

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 16:16
 Владимир Малюх
Цитата из Ростислав Скрипник, id 2390:

В статье про получение чертежей не сказано,


Это естественное свойство, функционал всех современных MCAD, CATIA в том числе. Digital Project построен на базе CATIA, поэтому отдельно заботиться о получении чертежей не нужно, эта функциональность есть уже в базовом пакете. Японима, как архитектору, вам это может быть непривычно, но машиностроительные САПР так устроены - моделируй что угодно, чертежи делает система.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 16:18
 Ростислав Скрипник
Цитата из Владимир Талапов, id 2376:

Сама сборка, отлаженная на бумажном макете, также проходила по четко составленному графику и серьезных проблем у исполнителей не вызывала. А традиционных проектных документов строительства или чертежей при работе потребовалось совсем немного.

Возможно здесь Вы указываете, что чертежи были получены автоматически и процесс возведения был разделен по этапам? Одного Вашего ДА будет достаточно. Просто для меня выделенный текст звучит двояко.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 16:20
 Ростислав Скрипник
Ответ Владимир Малюх

Спасибо, вопрос снят.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 19:49
 Владимир Талапов
Ответ Ростислав Скрипник

Именно так. Что касается материала, то это конверсионный титан, купленный в СССР из распродававшихся тогда стратегических запасов. Он и на музей в Бильбао и еще на многое что пошел. А у нас им облицевали реконструированный монумент покорителям космоса на ВДНХ.

Барселонская рыба - это полигон, на котором Гэри отрабатывал новые технологические подходы. Это не здание, а сооружение, но для испытания нового подхода годилось отлично.

Ответить   Цитировать

30 октября 2011, 21:13
 Ростислав Скрипник
Спасибо

Ответить   Цитировать

Все права защищены. © 2004-2024 Группа компаний «ЛЕДАС»

Перепечатка материалов сайта допускается с согласия редакции, ссылка на isicad.ru обязательна.
Вы можете обратиться к нам по адресу info@isicad.ru.