Эффективная технология работы с большими BIM-моделями

Одним из направлений деятельности компании Cadwise является создание программного обеспечения САПР и BIM. С момента основания компании в 2000 году мы фокусировались на разработке продуктов для проектирования инженерных коммуникаций. Совместно с компаниями «СиСофт Девелопмент» и «Нанософт Разработка» мы разработали ряд популярных продуктов MEP‑проектирования: BIM Электро, BIM ОПС, BIM СКС, BIM ВК, BIM Отопление для платформы nanoCAD и продукты из серии Project Studiо для AutoCAD.

Все наши решения приобрели популярность за счет простоты использования, функциональности и соответствия российским стандартам проектирования. MEP‑системы содержат огромное количество деталей, и быстро стало понятно, что их информационное моделирование испытывает трудности, связанные с задачами больших размерностей. Несмотря на то что мы постоянно развивали и оптимизировали программные алгоритмы, проблемы размерности нас все равно настигали.

Кроме этой проблемы свои требования выдвигал и рынок. Все чаще и чаще от наших пользователей звучали пожелания о многопользовательской работе, о возможности прозрачно контролировать версии модели и быстро обновлять ее состояние. Все это привело нас к мысли о создании с нуля BIM-системы, основанной на иных принципах.

В 2017 году мы ушли в глубокое подполье и занялись разработкой перспективной программной технологии. Четыре года прошло в упорной работе, и мы готовы выдать на ваш суд первые результаты. Создан первый программный продукт на основе новой технологии. Представлять продукт здесь мы не будем, наша компания занимается сугубо разработкой технологии и программных компонентов. Упомянем лишь, что он называется nanoCAD BIM Вентиляция, и наши партнеры расскажут о нем лучше нас.

В данной статье речь пойдет о возможностях разработанной программной технологии.

Постановка задачи

Перед нами стояла ключевая задача — обеспечить удобную работу пользователя с большими моделями и их представлениями. Над большими моделями работают специалисты различных специальностей. Зачастую они ведут работу одновременно. Более того, нередко одновременно ведут работу специалисты одной и той же специальности. Такая широкая постановка подразумевает решение как минимум семи основных проблем.

1. Многопользовательский режим работы программы

   В современных условиях, когда степень детализации проектов растет, а сроки проектирования неуклонно сокращаются, эту возможность сложно переоценить.

2. Необходимость двусторонней связи между моделью и ее представлениями

   Привычные всем проектировщикам документы, такие как планы, схемы, таблицы (например, спецификация оборудования, изделий и материалов) — это не произвольные формы представления проектируемого объекта. Это именно такие представления, которые позволяют наиболее наглядным образом продемонстрировать принятые проектные решения. Также модель может быть представлена как 3D-вид. Но продемонстрировать — это лишь полдела. Максимальный эффект достигается только тогда, когда через эти представления можно формировать саму информационную модель, вносить в нее изменения.

3. Асинхронность моделирования и, соответственно, обновления модели

   Обновление большой модели занимает значительное время. Во время проектирования инженеру нет необходимости непрерывно вносить в модель любое изменение. Для ускорения процесса ему значительно проще «взять» себе в автономное пользование версию модели и синхронизировать ее с центральной моделью только тогда, когда он считает нужным, или когда это согласовано с коллегами. Вносить изменения в модель «в режиме online» — это нежизнеспособная в проектировании схема и по другой причине. Инженер должен иметь возможность опубликовать свои изменения только тогда, когда проработает свою часть. Коллеги не должны видеть, как инженер изо дня в день создает, передвигает или удаляет, например, воздуховоды. Коллеги должны видеть результаты заранее обозначенных этапов проектирования.

4. Место размещения центральной информационной модели

   С одной стороны, часть участников рынка активно осваивает облачные технологии. От них идет запрос возможности разместить центральную модель проекта в облаке. Это дает возможность всем участникам проекта иметь доступ к проекту из любого места, с любого устройства. С другой стороны, для части организаций крайне важно строго ограничить доступ к модели проекта локальной сетью предприятия.

5. Типовое проектирование

   Наравне с многопользовательским режимом возможность тиражировать разработанные модели — это один из наиболее эффективных ответов на вызовы современного проектного рынка.

6. Инкрементное обновление модели

   Синхронизация версии модели, находившейся в автономном пользовании, с центральной моделью займет значительное время, если система начнет передавать всю модель целиком. Масштаб бедствия будет тем больше, чем больше размер информационной модели. Это особенно критично для облачного хранения модели. В связи с этим необходимо, чтобы при обновлении система принимала в расчет только те элементы модели, которых каким-то образом коснулись изменения.

7. Гибкое сегментирование модели

   Далеко не всегда специалисту при проектировании нужна вся модель. Для обеспечения удобной работы достаточно взять только определённый сегмент модели, например один этаж или только те части электрической схемы, которые сведены в один шкаф…

Базовые технологические решения

Прежде чем рассказывать, какие инструменты для решения данных проблем мы разработали, следует обозначить три наших главных технологических решения.

Первое. Для реализации всех поставленных задач мы выбрали способ хранения модели в виде истории операций над ней. Такой подход уже использовался в твердотельном моделировании. В нашем случае мы храним последовательность всех операций над моделью в виде разработанного специальным образом файла.

Второе. Идеология контроля версий во многом позаимствована нами у продуктов, использующихся при разработке программного обеспечения. Зарекомендовавшая себя идеология позволила нам обеспечить гармоничное слияние различных версий модели и вести их параллельное развитие.

Третье. Наша система работает в плотной связке с графической платформой nanoCAD. Это позволяет оставить пользователя в привычном ему интерфейсе и предоставить ему весь мощнейший оформительский функционал nanoCAD. Чтобы избежать технологических ограничений представления модели в формате DWG, ее хранение и все манипуляции с ней осуществляются в независимом файле. nanoCAD и, соответственно DWG, используется только в качестве привычного редактора, но на настоящий момент нет никаких существенных ограничений, чтобы редактором не мог быть любой аналог — AutoCAD, BricsCAD и т. д.

Результат

Ниже краткий отчет о том, как мы справились с поставленными задачами:

1. Наша технология позволяет работать над проектом неограниченному количеству пользователей. Они могут работать как в пределах одного раздела, так и в пределах проекта.
2. Наша технология позволяет вносить изменения в модель при работе с планом, 3D-видом или таблицей. Любое представление модели может быть использовано не только для демонстрации модели, но и для внесения в нее изменений.
   

   Иллюстрация связи модели с 3D и 2D видами и спецификацией

3. Наша новая программная технология позволяет всем участникам проекта автономно и независимо работать над своей частью. В любой момент каждый участник проекта может загрузить себе изменения, произошедшие в центральной информационной модели проекта, или опубликовать в нее свои изменения. Важно отметить, что пользователь синхронизирует свою модель с центральной только тогда, когда посчитает нужным.
4. Новая программная технология позволяет располагать центральную модель как на сервере в локальной сети предприятия, так и в облаке. Предвосхищая запрос рынка из области безопасности данных, мы разработали BIM Server, который работает как под управлением ОС Windows, так и под ОС Linux.
5. В новой программной технологии мы реализовали возможность создавать сборки изделий любого уровня вложенности и использовать их в последующей работе, в том числе и в других проектах. Это существенно ускоряет процесс проектирования: инженер может один раз проработать тот или иной узел, сохранить его как типовой и тиражировать в последующих проектах. Тиражируемым решением может быть не только узел крепления какого-либо оборудования, но и типовое здание или сооружение.
6. Как уже было упомянуто выше, в новой программной технологии всю информацию о модели мы храним в виде истории операций. При синхронизации моделей программа передает только новые операции. Таким образом, происходит обмен не всей моделью целиком, а только изменившейся частью.
   

   Пример истории изменений модели

7. Задачу сегментирования модели мы на данный момент не реализовали, но заложили в технологию все необходимые механизмы для ее решения в будущем.

Перспективы

Определенную перспективу мы видим в расширении возможности работы нашего приложения под управлением ОС Linux. Как было выше упомянуто, серверное приложение (BIM Server), которое отвечает за синхронизацию моделей всех участников проекта, уже работает под управлением ОС Windows или Linux на выбор пользователя. Теперь мы намечаем меры, которые необходимо предпринять для того, чтобы на Linux заработало и клиентское приложение. Вероятно, в самом ближайшем будущем такая возможность будет востребована.

Мы ставим перед собой еще одну весьма амбициозную задачу. Новая технология нами разрабатывается как BIM платформа. Хотя на данный момент программный интерфейс находится на этапе детальной проработки, но при появлении коммерческого интереса к нашей платформе разработка в данном направлении будет ускорена.

Мы приглашаем к сотрудничеству всех разработчиков BIM приложений. Мы очень заинтересованы в комментариях и предложениях, особенно тех, которые касаются требований к функциональным возможностям новой платформы, поскольку во многом исходили из опыта разработки в области MEP-проектирования и наши собственные требования, возможно, им ограничены.