Технологии автоматизированного проектирования в современной проектно-инжиниринговой компании: опыт «МТ-инжиниринг»

В этом году нам исполнилось 17 лет. Все эти годы мы оказываем инжиниринговые услуги в сфере строительства и машиностроения. Мы начинали с проектирования зданий и сооружений с металлическим каркасом, а сегодня на нашем счету более 600 объектов по всей стране.

С течением времени мы развили несколько дополнительных направлений. Например, помимо проектной деятельности мы активно занимаемся инженерными расчётами для стартапов и технологических компаний в областях аэрогидродинамики, теплопередачи и прочности.

Отдельное внимание уделяем автоматизации инженерной деятельности — как для внутренних нужд, так и под заказ. Это включает генеративное проектирование и разработку конфигураторов, которые, как правило, содержат расчётный модуль на основе метода конечных элементов. Также бывают запросы на автоматизацию процессов производственных предприятий. В прошлом году мы выполнили несколько таких задач.

Из относительно новых направлений стоит отметить виртуальную реальность для архитектурно-строительных проектов.

Мы используем широкий спектр программного обеспечения. У нас есть постоянные лицензии на AutoCAD, Revit, SolidWorks и Tekla Structures, чего на данный момент вполне достаточно для наших задач. Однако мы с интересом и надеждой следим за развитием отечественных программных продуктов.

Для расчётов строительных конструкций мы используем SCAD Office. В других случаях — SolidWorks Simulation и широкий круг свободного ПО.

Для задач прочности и теплопередачи часто используем код Calculix, но также был опыт работы с CodeAster в среде Salome Meca.

Для задач аэрогидродинамики достаточно давно работаем в OpenFOAM.

Для подготовки расчётных моделей и построения расчётных сеток часто используем Salome, а для обработки результатов — ParaView.

Для построения 3D моделей объектов задач строительной аэродинамики с учётом рельефа мы полюбили Blender 3D. Этот же инструмент мы часто используем для создания VR моделей и демонстраций.

В целом наш опыт позитивный, но есть сложности. С некоторыми программами работать легко, они практически не уступают коммерческим аналогам. Это, например, Blender 3D, Salome, а также PrePoMax с расчётным модулем Calculix.

Однако некоторые программы, такие как OpenFOAM, требуют знаний программирования и глубокого понимания численных методов. Вся необходимая информация доступна, но её освоение требует значительного времени. Кроме того, для эффективной работы с OpenFOAM необходима операционная система Linux и мощные вычислительные ресурсы. Поэтому мы приобрели небольшую расчётную станцию с 256 расчётными потоками. Это достаточно высокий порог входа.

С другой стороны, в OpenFOAM есть возможность полностью автоматизировать процесс подготовки расчётного кейса и обработки результатов с помощью своих скриптов. Мы используем для этих целей языки программирования bash и Python.

Очевидно, что существует серьёзная сложность с поиском специалистов для такой работы. К сожалению, насколько мне известно, учебные заведения не включают в свои программы обучения OpenFOAM или Calculix. Поэтому нам приходится обучать специалистов с нуля. Однако это сразу порождает ещё более сложную задачу — удержать таких специалистов после их обучения.

Дело в том, что мы в основном разрабатываем проекты металлоконструкций до деталировочной стадии (КМД). А потом ещё сопровождаем изготовление и монтаж металлоконструкций. До приобретения Tekla мы использовали комбинацию из SolidWorks, AutoCAD и нашей собственной программы KMD Assistant. В поисках решения для упрощения рабочего процесса мы перепробовали, пожалуй, все известные на тот момент BIM системы. В результате именно Tekla Structures лучше всего подошла для нашей специфики.

Мы продолжаем развивать подход генеративного проектирования строительных конструкций. Использование открытого формата IFC, библиотек для Python, таких как IfcOpenShell, и мощного API Tekla даёт нам возможность автоматизировать решение простых, но трудоёмких для инженера задач. В условиях острого дефицита проектных кадров мы видим в этом большой потенциал. Уже есть успешный опыт применения этого подхода в нашей практике, и результаты положительные.

Мы также будем продолжать развивать использование VR-технологий в архитектурно-строительном проектировании. На мой взгляд, эта технология на сегодняшний день недооценена проектными организациями, хотя её потенциал для улучшения визуализации, восприятия пространства и принятия решений очень велик.