Работы ведутся по следующим направлениям:
высотное строительство;
технология модифицированных бетонов и растворов;
технология строительства из монолитного бетона;
опалубочные системы;
металлические, деревянные, железобетонные, каменные и ограждающие конструкции;
вентилируемые фасады;
фундаменты и основания;
конструкции инженерных коммуникаций;
отделочные материалы; сухие смеси;
акустика зданий и виброакустические испытания;
каркасные системы зданий.
Чтобы наглядно представить ситуацию, проведем аналогию эволюции САПР в строительстве с развитием телефонной связи. В качестве точки отсчета примем период, в котором рабочую документацию для строительства выполняли вручную на кульманах. Соответствующим этому этапу эволюции, но в области телефонной связи, примем использование дискового телефона с ручным набором номера.
С появлением первых настольных PC в начале восьмидесятых, когда компания Autodesk выпустила Autocad, появилась возможность выполнять те же чертёжные операции, что на кульмане, только уже с визуализацией не на бумаге, а на экране монитора. Этот период условно соотнесём с периодом использования кнопочных телефонов.
Следующий этап развития САПР сопряжен с появлением ArchiCAD от Graphisoft. Благодаря данному программному пакету понимание действий было переведено из категории линий в категорию объектов с возможностью их визуального контроля. На уровне телефонной связи это решение соответствует использованию аппарата с экраном, на котором отображается набираемый номер.
Ну и, наконец, вершина эволюции строительных САПР — комплект ПО, реализующий так называемую BIM-технологию. Ее суть заключается в разработке модели здания в 3D, со всей «начинкой», связанной с единой информационной базой данных о каждом объекте. Для мира телекоммуникаций аналогом будет являться использование офисного телефона с мини-АТС, который объединяет и контролирует различных участников проекта. При этом вся последовательность процедур от разработки эскиза до выдачи «рабочки» остается неизменной со времен эпохи кульманов.
Иными словами, настоящим результатом перехода от кульмана к BIM-технологиям является появление новых возможностей по черчению, визуализации, контролю и передаче документации, что несомненно является весьма существенным, но не принципиальным изменением в технологии проектирования. Последовательность процедур и их содержание остались прежними, т. е. изменилась форма, а не содержание. Также для выполнения проекта требования к кадровому составу практически не только не изменились, но и расширились. Появилась дополнительная потребность в специалистах с приставкой BIM — BIM менеджере, BIM координаторе, BIM мастере и т. д.
Таким образом, до настоящего времени не создано программного обеспечения, позволяющего «загрузить» задание в виде конструктивной (а лучше — архитектурной) модели объекта и получить готовую рабочую документацию, пригодную для передачи в работу на строительную площадку. Формально главным алгоритмическим препятствием машинной генерации чертежей являются расчеты и строительное задание от смежников. По сути, эти процедуры можно рассматривать как разрывы функции разработки рабочей документации. Кроме того, от момента «изобретения» проектных работ до настоящего времени не решена проблема расчетов без участия человека. Основная трудность в реализации полной автоматизации расчетов заключается в подготовке, выполнении и оценке расчетов строительных конструкций по методу конечных элементов (FEM). Ключевым этапом моделирования строительных конструкций является идеализация:
- геометрической формы — условное разделение на элементы объемные, плоские (например перекрытия и стены) и линейные (например колонны и ригеля).
- конструкции — невозможно учесть абсолютно все нюансы в элементе, поэтому его представление упрощают;
- кинематических связей и внешних силовых воздействий — узлы сопряжения элементов и граничные условия (заделку) в большинстве случаев затруднительно численно описать.
Перенося некоторые особенности применения САПР в строительстве на сферу телекоммуникаций, можно рассмотреть ряд странных явлений.
1. При выполнении одной и той же задачи у N числа проектировщиков будет N различных результатов, которые критически зависят от их квалификации, опыта, (де)мотивации, настроения, самочувствия и т. д. В мире телекоммуникаций это равносильно ситуации, когда при использовании одного и того же телефонного аппарата для набора одного и того же номера разные звонящие соединяются с разными абонентами.
2. В настоящее время основные поставщики САПР переходят на монетизацию своего ПО, обеспечивая наличие у пользователя лицензии по подписке. В нашей аналогии это решение соответствует ситуации, в которой обязательным условием пользования телефонной связью является выплата производителю 40 % (к примеру) от стоимости аппарата ежегодно. При этом не существует зависимости факта и размера оплаты от интенсивности его использования (даже если он пылится в шкафу — платить надо).
3. Реалии свидетельствуют о том, что понимание точной стоимости строительного объекта приходит только после окончания строительства. Для отрасли телекоммуникаций это соответствует ситуации, при которой тарифы на телефонную связь определяются после звонка для каждого абонента индивидуально, а окончательно счет уточняют после некоторого заранее неопределенного времени использования телефонной связи.
Стандартная в строительстве ситуация для иных отраслей является невероятной. Проблема заключается в весьма условном характере технологической конкуренции в среде разработчиков строительных САПР. В результате прогресс идет по пути «украшательств» без решения главной задачи проектирования — уменьшения на порядок сроков проектирования и сокращения потребности в персонале. Разработчики ПО, лицензирующие по подписке рабочие места, крайне заинтересованы в том, чтобы:
а) рабочих мест было как можно больше;
б) срок выполнения задач на каждом рабочем месте был максимально возможным.
Как следствие, проектные работы в строительстве — это до сих пор фактически тотальный «hand made». О машинном и/или генеративном проектировании никто не помышляет, несмотря на наличие, доступность и алгоритмизируемость необходимой теоретической базы. Основные поставщики на мировой рынок САПР для строительства неизменны с 80-х. При этом пока нет оснований полагать, что в ближайшее десятилетие что-то может измениться. Причина? В условиях отсутствия технологической конкуренции это не нужно существующим разработчикам ПО.
Ввиду перечисленных обстоятельств в проектировании строительных объектов задействовано на порядок больше персонала, чем могло бы быть задействовано при ином организационно-технологическом укладе. Как разработка строительных САПР, так и само проектирование, при очевидной своей неэффективности, в мировом масштабе являются весьма рентабельными многомиллиардными направлениями бизнеса. Возникает вопрос: почему система до сих пор работает, и кто же оплачивает ее вопиющую избыточность и затратность? Ответ прост: все те, кто хотя бы раз в жизни покупал или арендовал квадратные метры.