¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

14 но€бр€ 2018

2D-редактор третьего поколени€

јлександр ямпольский

јлександр ямпольский

—транно, столько слов отовсюду о цифровизации, и ни слова о том, чем она заканчиваетс€. „ем заканчиваютс€ большие данные, виртуальна€ реальность, генеративный дизайн?  ак правило, Ц решением, которое принимает человек на основе моделей, существующих в его голове.

ѕо-видимому, построение моделей в голове человека не считаетс€ большой проблемой, иначе в строительных вузах был бы предмет, знаком€щий слушателей с основами семиотики и лингвистики. „то это даст? ѕримерно то же, что дает изучение русского €зыка в школе Ц ликвидацию неграмотности. Ѕудущие строители поймут, что нет других инструментов, позвол€ющих достучатьс€ до чужого мозга, кроме лингвистических, и научатс€ выражать свои мысли на профессиональном €зыке строителей Ц €зыке чертежей.

¬заимодействие между модел€ми

≈сть три вида моделей.

  • —убъективные модели Ц модели в голове человека.
  • ÷ифровые модели Ц модели в пам€ти компьютера.
  • Ћингвистические модели Ц условные рисунки на бумаге или на экране компьютера Ц переходные мостики между субъективными и цифровыми модел€ми.

–ассмотрим варианты взаимодействи€ моделей.

„еловек Ц человек
ќбладатель субъективной модели создает и сохран€ет лингвистическую модель в форме единого документа Ц комплекта чертежей. ƒанный процесс можно сравнить с написанием программы на €зыке высокого уровн€. ѕолучатель интерпретирует (компилирует) лингвистическую модель как единое целое. ¬ итоге возникает понимание Ц субъективна€ модель в голове получател€. “аким образом, чертежи по своей сути €вл€ютс€ алгоритмом построени€ субъективной модели, т.е. алгоритмом понимани€.
„еловек Ц компьютер
ќбладатель субъективной модели последовательно вводит команды в виде отдельных лингвистических предложений.  омпьютер интерпретирует каждую команду в момент ее поступлени€.  ак известно, по такой схеме работают программы-интерпретаторы. ¬ итоге создаетс€ цифрова€ модель в пам€ти компьютера. ќсновное назначение цифровой модели Ц предоставление данных дл€ обработки прикладным программам с целью получени€ новых данных.
 омпьютер Ц человек
ѕо аналогии с вариантом Ђчеловек Ц человекї компьютер должен автоматически сформировать комплект чертежей. ѕроблема в том, что эта задача абсолютно не выполнима.

 омпьютер не может самосто€тельно выбрать стратегию понимани€, назначить шаги детализации, определить степень абстрагировани€ на каждом шаге, определить необходимое и достаточное количество видов, узлов, комментариев. Ќе может скомпоновать и озаглавить листы, определить последовательность просмотра, организовать систему ссылок на св€занные документы внутри и вне проекта.

ѕроблему пытаютс€ решить встраиванием элементов лингвистической модели (сохран€емых видов, аннотаций, рисунков и т. п.) в цифровую модель. –езультат Ц гибридна€ модель, или BIM-модель Ц разновидность цифровых моделей. —читаетс€, что гибридную модель можно использовать в качестве единой среды, надежной опоры дл€ прин€ти€ решений всеми участниками строительства.

ѕроверим работоспособность этой идеи именно с точки зрени€ надежности. ƒопустим, создана едина€ модель (цифровой двойник, единый источник истины) одноэтажного производственного здани€. ¬ыполнены автоматические проверки, устранены коллизии. —ледующий шаг Ц совещание экспертов с целью оценить качество проекта. Ёто одна из форм сотрудничества, которое, по общему мнению, должно осуществл€тьс€ на основе Ђданныхї. ќднако, данные Ц слишком широкое пон€тие; в зависимости от обсто€тельств они могут иметь разное представление. Ќапример, данные можно представить в виде таблиц конструктивных элементов, координат узлов, физических свойств и т. п.

Ѕолее глубока€ обработка приводит данные к Ђчеловеко-читаемомуї виду (рис. 1).

2D-редактор

–ис. 1. Ќатуралистичное представление здани€

Ёто лучше таблиц, но все еще сложно дл€ воспри€ти€. –ешающий шаг к пониманию Ц абстрагирование, приведение к знани€м. Ётот шаг, как правило, требует вмешательства человека. ѕриемлемый результат представлен на рис. 2 (веро€тно, это расчетна€ схема, котора€ и €вл€етс€ результатом абстрагировани€).
2D-редактор

–ис. 2. јбстрагированное представление здани€

“еперь возможно сотрудничество и прин€тие решений.

ѕример основан на реальном эпизоде, и можно сказать, что мнени€ экспертов разделились. “е, дл€ кого представленна€ модель €вл€лась единственным источником истины, оценили проект на отлично. “е, кто привлек дополнительные источники (в частности учебники по ћ ), оценили проект как непрофессиональный.

„то нужно пон€ть? я думаю, следующее.

  • —отрудничество и прин€тие решений возможны только на основе знаний (не данных!). ≈динственной формой представлени€ знаний €вл€етс€ лингвистическое (символьное) представление, проще говор€, чертежи.
  • »сходным материалом дл€ знаний €вл€ютс€ данные, полученные в результате натурных (реальное строительство, лабораторные испытани€) или компьютерных (цифровое моделирование) экспериментов. «нани€ рождаютс€ в результате анализа данных человеком; автоматизировать этот процесс пока не удаетс€. «нани€ надежны, если получены из нескольких независимых источников.
  • «нани€, полученные из любой модели, даже из самой Ђединойї, Ц это ничтожна€ часть знаний, необходимых дл€ прин€ти€ правильных решений.
ѕопытка в рамках отдельного проекта создать цифровой двойник Ц модель, котора€ ответит на все вопросы, Ц абсолютно бесперспективна€ зате€. ќна отсекает внешние знани€, основанные на опыте проектировани€, строительства и эксплуатации тыс€ч реальных объектов.

ѕрибегать к моделированию (то есть к самоде€тельному изготовлению знаний) нужно только в тех случа€х, когда невозможно использовать имеющиес€, прошедшие проверку источники знаний Ц типовые серии, справочники, чертежи ранее осуществленных проектов. ѕон€тно, что при таком подходе ни о каком едином источнике истины не может быть и речи. «ато может идти речь о реальном сокращении сроков и повышении качества проектов.

 омпьютер Ц компьютер
«десь все просто. ≈сли две модели могут взаимодействовать друг с другом без участи€ человека, то их можно рассматривать как рассредоточенную единую модель.

≈сли говорить о постепенном снижении роли и степени ответственности человека в строительном процессе, то такой тенденции € не вижу.  ак и 40 лет назад, об€зательный пункт любого лицензионного соглашени€ при покупке программного обеспечени€ Ц отказ от ответственности.

»звлечение чертежей из модели

¬не вс€кого сомнени€, чертежи извлекаютс€ из модели. Ќужно только всегда уточн€ть: из какой модели и какого качества чертежи?
»звлечение чертежей из цифровой модели
Ќиже Ц фрагмент чертежа, автоматически созданный расчетной программой.
2D-редактор

–ис. 3. „ертеж армировани€ столбчатого фундамента

ќ качестве говорить не приходитс€, но разработчики программ цифрового моделировани€ (в основном Ц расчетных программ) обычно и не обещают качественных чертежей.
»звлечение чертежей из гибридной модели
–азработчики BIM программ обещают автоматические чертежи отличного качества. Ќасколько это соответствует действительности? Ќа рис. 4 представлен чертеж марки “’, веро€тно, полученный из гибридной модели.
2D-редактор

–ис. 4. „ертеж, извлеченный из гибридной модели

’ороший это чертеж или плохой? ќднозначный ответ невозможен, так как не бывает универсальных чертежей. Ќапример, конструктору от технолога нужно оформленное задание с указанием нагрузок и проемов дл€ пропуска оборудовани€. Ѕыстрое решение Ц выдернуть из комплекта “’ несколько чертежей и назвать их строительным заданием Ц встретит непонимание и конфликт вместо сотрудничества.

Ќужно создать специальный чертеж, руководству€сь двум€ ориентирами: дл€ кого и дл€ чего это нужно. ¬ результате вместо рис. 4 должно получитьс€ что-то похожее по стилю на рис. 5.

2D-редактор

–ис. 5. —пециализированный чертеж

ƒл€ мен€ было проще создать чертеж с нул€, использу€ рис. 4 в качестве подложки. »спользование цвета и заливок Ц не слишком распространенна€ практика, но она значительно облегчает как человеческую, так и машинную интерпретацию чертежей.
»звлечение чертежей из субъективной модели
Ќа рис. 6 представлен чертеж двухпутевого штрека. ѕримерно такие чертежи выпускали проектировщики в середине прошлого века.
2D-редактор

–ис. 6. –учной чертеж старой школы

„тобы делать качественные чертежи, нужна тверда€ рука и тверда€ логика (по-моему, это как-то св€зано друг с другом). ѕространственное воображение и абстрактное мышление тоже об€зательны. ќтсутствие этих навыков €вл€етс€ барьером дл€ профессионального роста. –аньше в крупных проектных организаци€х, суд€ по рис. 6, этот барьер успешно преодолевалс€. —ейчас положение может исправить специальный курс в строительных вузах, посв€щенный созданию чертежей.

ƒругой барьер, св€занный с чертежами, Ц неоднозначна€ интерпретаци€. „ертежи извлекаютс€ автором из своей субъективной модели, и эти же чертежи €вл€ютс€ алгоритмом построени€ субъективных моделей в головах других участников строительства. ѕо идее, создаваемые модели должны быть копи€ми авторской модели. ќднако не факт, что два разных человека, гл€д€ в один и тот же чертеж, представл€ют себе одно и то же. ¬ спорных случа€х как узнать, кто прав?

–ешение напрашиваетс€. ƒолжен быть эталон Ц цифрова€ компьютерна€ модель, созданна€ или авторизованна€ авторами чертежей. Ёту модель можно создавать традиционным способом и включать в комплект поставки в дополнение к традиционным чертежам. Ѕоюсь, однако, что судьба такой инновации повторит судьбу динозавров. —лишком громоздко, т€желовесно, ресурсоемко дл€ того, чтобы быть жизнеспособным.

≈сть более красивое решение Ц интерпретируемые чертежи + компил€тор чертежей. –ешение абсолютно реализуемое. ƒействительно, нет никакой принципиальной разницы в алгоритмах построени€ модели с помощью чертежей и с помощью компьютерных команд.  ак было замечено, это всего лишь разница в работе компил€тора и интерпретатора.

ќтличие лингвистической модели от цифровой

Ћюбой инструмент, кроме его основного предназначени€, должен еще Ђучитьї пользовател€ правильной работе. Ёто значит, что за инструментом должна сто€ть идеологи€, котора€ диктует правильный путь использовани€ и развити€ инструмента.

ѕервое поколение 2D-редакторов Ц кульман. ѕри всей ограниченности возможностей с точки зрени€ идеологии кульман был почти идеален. ќн учитывал особенности зрительного воспри€ти€, понимал незаменимость бумажного носител€, ставил приоритет €сности выше точности построений. ƒругими словами, кульман ориентировал проектировщика на создание именно чертежей Ц лингвистических моделей.

¬торое поколение 2D-редакторов Ц поколение Ђавтокадаї. »стори€ этого поколени€ Ц пример того, как ошибочна€ идеологи€ заводит инструмент в тупик. √лавна€ ошибка Ц непонимание сути чертежей. — самого начала был вз€т курс на создание не чертежей, а исходного материала дл€ их извлечени€. ѕроще говор€, вместо лингвистической модели Ђавтокадї провоцирует пользовател€ строить цифровую 2D-модель. ¬ итоге, в св€зи с по€влением ARCHICAD и аналогичных программ, Ђавтокадї считаетс€ отжившим инструментом, существующим только в силу привычки к нему пользователей.

Ќа рис. 7 представлена цифрова€ 2D-модель судна на €корной сто€нке. Ќа рис. 8 Ц лингвистическа€ модель того же судна. ѕопробуем найти отличи€.

2D-редактор

–ис. 7. ÷ифрова€ модель судна на €корной сто€нке

2D-редактор

–ис. 8. Ћингвистическа€ модель судна

ƒевиз Ђавтокадаї Ц высочайша€ точность. —оответственно, судно и €корна€ цепь на рис. 7 изображены с большим количеством деталей по сравнению с рис. 8, на котором судно и цепь изображены условно. ≈сли в цифровой модели с помощью Ђлинейкиї измерить рассто€ние от дна до водной поверхности, получим число 20. Ќепосредственно из модели можно извлечь дополнительные параметры, например горизонтальную проекцию €корной цепи. ¬ лингвистической модели все измерени€ бессмысленны, так как дадут непредсказуемые результаты. ¬ этой модели можно только читать то, что там написано.

Ќа первый взгл€д, Ђбогата€ даннымиї цифрова€ модель намного лучше лингвистической. ќднако за точность надо платить. ѕредположим, исходные данные изменились, и встать на сто€нку предстоит на глубине 30 м. ¬ лингвистической модели просто исправл€ем цифру 20 на 30, и на этом редактирование заканчиваетс€. ¬ цифровой модели, чтобы оправдать слова о высочайшей точности, придетс€ поднимать уровень мор€, поднимать судно, сдвигать €корь, редактировать кривую провисани€ цепи.

Ћингвистическую модель редактировать проще, но что делать, если нужно узнать больше деталей, например, о судне. ≈сть простой и эффективный метод Ц пошагова€ детализаци€ объектов. ћаркируем судно и в спецификации объектов даем ссылку на деталировочные чертежи. јналогичным образом решаетс€ вопрос о детал€х €корной сто€нки. ¬ разделе примечаний даем ссылку на справочник, в котором в зависимости от глубины сто€нки и характеристик судна привод€тс€ все характеристики постановки судна на €корь.

 ак видим, в лингвистических модел€х, в отличие от цифровых, существует €вна€ тенденци€ не дублировать то, что содержитс€ во внешних источниках. ќбе обсуждаемые выше модели используют одни и те же источники Ц справочники по устройству и управлению кораблем. ќднако в первом случае на сведени€ из справочника даетс€ ссылка; во втором Ц сведени€ копируютс€ в модель.

ќбъ€снение тут простое. —правочники, типовые серии, √ќ—“ы Ц это обычные лингвистические модели. —сылки на них €вл€ютс€ естественным продолжением чертежа. —сылки из цифровой модели на лингвистическую Ц это ссылки Ђникудаї, констатаци€ факта, что цифрова€ модель на этом заканчиваетс€ и начинаетс€ лингвистическа€.

» цифрова€ и лингвистическа€ модели не идеальны.  ак избавитьс€ от их недостатков и объединить преимущества? я вижу выход в широком использовании возможностей машинной интерпретации лингвистических моделей. Ёто главный вызов следующего, третьего поколени€ 2D-редакторов.

«аключение

ѕредвижу вопрос: а где же описание нового редактора?

¬се темы, затронутые выше, Ц это попытка про€снить общую картину, вы€вить принципиальные проблемы.  огда картина €сна, детали реализации часто решаютс€ сами собой.  ак именно решаютс€ Ц ноу-хау будущих разработчиков.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:  огда доходы Bright Machines превыс€т доходы Autodesk?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.