Лекция по BIM-технологии. Лекция BIM. Лекция 1 Технология bim в буквальном смысле соединила два века
 Скачать 1.76 Mb.
|
|
Информационное моделирование зданий Лекция -1 • Технология BIM в буквальном смысле соединила два века. • Зародившись в конце XX столетия, она начала активно внедряться в мировой практике уже в начале XXI века. • Пользователи рассматривают информационное моделирование зданий как новый подход в проектировании. • Технология BIM, выстраданная проектировщиками за многовековую историю, принципиально облегчает все рутинные операции, связанные как с разработкой самой идеи нового сооружения, так и с фабрикацией огромного количества сопровождающей любой проект рабочей, технической и организационно-финансовой документации. • Информационное моделирование зданий делает труд проектировщика более интеллектуальным. • Технология BIM принципиально открывает для строительной индустрии путь к «безбумажному» проектированию. • Проектирование зданий обречено стать «цифровым», а бумажная документация будет встречаться только в архивах или музеях. • Информационное моделирование зданий – это не только проектирование. BIM – это гораздо больше, чем проектирование! • Информационная модель – это виртуальная копия здания, сопровождающая его в период всего жизненного цикла объекта и оставляющая «память» о нём даже после сноса. • Технология BIM дополнительно предоставляет нам новые, ранее серьезно не рассматривавшиеся возможности. • Это прежде всего компьютерное управление строительством, а также новый, «цифровой» уровень управления эксплуатацией здания, поддержание и корректировка его функций в течение всего периода существования • Появляются новые возможности исследования и экспериментирования в области разработки и построения зданий, когда становится принципиально легче прогнозировать эксплуатационные характеристики будущего объекта или вообще отрабатывать новые подходы к возведению зданий, не выходя за рамки виртуального пространства. • И основной акцент в деятельности специалистов проектно-строительной отрасли теперь переносится на большее осмысление сути объекта и создание такой всеобъемлющей модели (рис. 1.1). Рис. 1.1. Проект футбольного стадиона. Работа выполнена в Revit Architecture. Примеры использования BIM в мире Англия Китай США Сингапур Австралия Что такое информационноемоделирование зданий? • В современных условиях стало уже совсем невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование. • И результат проектирования также насыщен информацией, которую надо хранить в форме, удобной для использования. • Поток такой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект, вступая в стадию эксплуатации, взаимодействует с другими объектами и окружающей внешней средой (городской инфраструктурой). • Кроме того, с вводом в эксплуатацию также запускаются и внутренние процессы жизнеобеспечения сооружения, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания. • Такой информационный «вызов» окружающего нас современного мира потребовал от интеллектуально-технического сообщества серьезной ответной реакции. • И она последовала в виде появления концепции информационного моделирования зданий. • Первоначально возникнув в проектной среде и получив широкое и весьма успешное практическое применение при создании новых объектов, эта концепция, тем не менее, довольно быстро перешагнула через установленные для нее рамки, и сейчас информационное моделирование зданий значит намного больше, чем просто новый метод в проектировании. • Теперь это – принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания. • Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще. • Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир. 1. Что понимается под BIM • Информационное моделирование зданий (от англ. Building Informational Modeling), сокращенно BIM – это процесс, в результате которого формируется информационная модель здания (от англ. Building Informational Model), также получившая аббревиатуру BIM. • Таким образом, на каждой стадии процесса информационного моделирования мы имеем некую информационную модель, которая отражает объём обработанной на этот момент информации о здании. • Более того, исчерпывающей информационной модели здания не существует в принципе, поскольку мы всегда можем дополнить имеющуюся на какой-то момент времени модель новой информацией. • Процесс информационного моделирования, как всякое осуществляемое человеком действие, на каждом своем этапе решает какие-то поставленные перед его исполнителями задачи. • А информационная модель здания каждый раз является результатом решения этих задач. • Информационная модель здания (BIM) - это вся имеющая числовое описание, согласованная и правильно организованная информация, используемая при проектировании, строительстве, эксплуатации и даже сносе здания • Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами. • Можно отметить, что практически все существующие в настоящее время подходы к определению BIM эквивалентны, то есть рассматривают одно и то же явление (технологию) в проектно-строительной деятельности. • В частности, любая модель предполагает наличие процесса её создания, а, в свою очередь, любой созидательный процесс предполагает результат. • Более того, имеющиеся «теоретические» расхождения в определениях не мешают никому из участников дискуссий вокруг понятия BIM плодотворно работать, как только дело доходит до его практического применения. • Информационное моделирование зданий (BIM) – это процесс, в результате которого на каждом его этапе создается (развивается и совершенствуется) информационная модель здания (тоже BIM). • Исторически сложилось, что аббревиатура BIM используется сразу в двух случаях: для процесса и для модели. Как правило, путаницы не возникает, поскольку всегда есть контекст. • Но если ситуация все же становится спорной, надо помнить, что процесс – первичен, а модель – вторична, то есть BIM – это прежде всего процесс. Информационная модель здания (BIM) – это пригодная для компьютерной обработки информация о проектируемом или уже существующем строительном объекте, при этом: ➢ нужным образом скоординированная, согласованная и взаимосвязанная, ➢ имеющая геометрическую привязку; ➢ пригодная для расчётов и анализа; ➢ допускающая необходимые обновления. • Говоря простым языком, информационная модель здания – это некоторая база данных об этом здании, управляемая с помощью соответствующей компьютерной программы. • Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для: 1. принятия конкретных проектных решений; 2. расчета узлов и компонентов здания; 3. предсказания эксплуатационных качеств объекта; 4. создания проектной документации; 5. составления смет и строительных планов; 6. заказа и изготовления материалов и оборудования; 7. управления возведением здания; 8. управления эксплуатацией в течение всего жизненного цикла объекта; 9. управления зданием как объектом коммерческой деятельности; 10. проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания; 11. сноса и утилизации здания; 12. иных связанных со зданием целей. • Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM многих разработчиков компьютерных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий. • Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель, хранящаяся и обрабатываемая в этой модели и получаемая из нее для дальнейшего использования, показана на рис. 1.2. Рис. 1.2. Основная информация, проходящая через BIMи имеющая к BIM непосредственное отношение Краткая история терминологии • Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учётом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем. • Понятие информационной модели здания было впервые предложено широкой публике профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского института архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания). • В конце 1970-х – начале 1980-х годов эта концепция развивалась параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model», а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model». При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. • Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению современного «Building Information Model» (информационная модель здания). Сформулированные основные принципы информационного подхода в проектировании, составляют ныне основу концепции BIM: ✓ трехмерное моделирование; ✓ автоматическое получение чертежей; ✓ интеллектуальная параметризация объектов; ✓ соответствующие объектам наборы проектных данных; ✓ распределение процесса строительства по временным этапам и т. д. • Мы все время говорим о зданиях – это вариант перевода слова building на русский язык, хотя по смыслу BIM сюда подходят и сооружения (мосты, насыпи, причалы, автодороги, трубопроводы и т. п.) тоже. • Поэтому правильнее под BIM подразумевать «информационное моделирование зданий и сооружений», но для краткости мы будем говорить только о зданиях, понимая здания в «обобщённом» смысле. • Существует еще одна, набирающая по мере развития информационного моделирования всё большее распространение, трактовка аббревиатуры BIM – Building Information Management (управление информацией о здании). • Но такое понимание – не противоречие основному содержанию термина BIM, а скорее уточнение его специфики при достижении более высокого уровня информационного моделирования (так называемый BIM Level 3), когда на первое место выходит уже не «накопление» информации об объекте, а более эффективное её использование. • И всё же, на сегодняшний день аббревиатура BIM, уже получившая в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, явно доминирует в области проектирования, строительства и обслуживания объектов. Взаимоотношение старого и новогоподходов в проектировании • Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор, хранение и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда здание и всё, что имеет к нему отношение, рассматриваются как взаимосвязанный комплекс. • Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо продуманное и организованное структурирование, актуальность и достоверность используемых данных, удобные и эффективные инструменты доступа и работы с имеющейся информацией (интерфейс управления данными), возможность передавать эту информацию или результаты её анализа для дальнейшего использования во внешние системы – вот основные составляющие, характеризующие информационное моделирование зданий и определяющие его дальнейший успех. • А планам, фасадам и разрезам, которые раньше главенствовали в процессе проектирования, как и всей прочей рабочей документации, визуальным изображениям и другим видам представления проекта теперь отводится лишь роль частных результатов этого информационного моделирования. • Одним из главных достоинств информационного моделирования является возможность работать со всей моделью, используя любой из её видов. • В частности, для этих целей опять же отлично подходят привычные проектировщикам планы, фасады и разрезы. Никакого противоречия здесь нет, надо лишь учитывать следующие обстоятельства: • Информационное моделирование зданий приходит не вместо классических методов проектирования, а является развитием последних, поэтому логично вбирает их в себя, особенно в «переходный» период. • В отличие от классического подхода, работа через плоские проекции является методом доступным и привычным, поэтому для многих удобным. Но это не единственный метод работы с моделью. • При новом методе проектирования работа с плоскими проекциями перестает быть «чисто чертёжной» или «геометрической», она становится более информационной. А плоским проекциям фактически отводится роль «окна», через которое мы смотрим на модель. • Результатом проектирования по новой методике является модель (теперь это и есть проект), а ворох чертежей и документации (то, что раньше считалось проектом) – теперь лишь одна из форм представления этой модели. • При концепции информационного моделирования зданий принципиальные решения по проектированию, как и прежде, остаются в руках человека, а «компьютер» опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по поиску и хранению, специальной обработке, анализу, выводу или передаче информации. • Но ещё одно, не менее важное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возрастающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с таким объемом в постоянно сокращающееся время, выделяемое на проектирование, уже не справиться. В основе концепции BIM – единая модель • Единая модель возводимого объекта – основа BIM, являющаяся неотъемлемой частью любой реализации этой технологии. • Только единая модель дает полную и согласованную информацию по зданию. • Если единой модели нет – это уже не BIM, а некоторое приближение к нему. • В 2008 году в Гонконге был сдан в эксплуатацию спроектированный за год и построенный за два года 308-метровый небоскреб One Island East, ставший мировым образцом применения технологии BIM (рис.1.3). • В частности, его единая информационная модель использовалась для нахождения всех нестыковок и коллизий, появлявшихся при проектировании этого сложнейшего здания большим коллективом различных специалистов. • По данным генподрядчика – фирмы Swire Properties Ltd, в процессе работы над проектом было своевременно обнаружено и устранено порядка 2000 таких ошибок. • В применявшейся тогда программе Digital Project, как и в подавляющем большинстве современных BIM-комплексов, поиск коллизий происходит автоматически, а вот их устранение, естественно, уже является делом рук человека Рис.1.3 One Island East Centre Hongkong Высота: 67 этажей; Высота: 298,1 метр Начали строить в 2006 году и закончили 1 апреля 2008 года. Архитектор: Wong & Ouyang (HK) Ltd. Архитектурный стиль: модерн • Единая информационная модель здания, включающая в себя архитектуру, конструкции и оборудование, – это не что-то особо выдающееся, а совершенно нормальное и несложно реализуемое явление, доступное даже на учебном уровне. • Только по единой модели здания можно проводить полноценные расчеты его характеристик, а также генерировать спецификации и другую необходимую рабочую документацию, планировать движение финансовых средств и поставку комплектующих на стройплощадку, управлять строительством объекта и многое другое. • Но часто возникает ситуация, когда какая-то информация из модели одним специалистам нужна, а другим нет. • В этом случае освобождение от «лишней» информации – это важный, но уже чисто технический вопрос, имеющий много вариантов решений: • 1. При работе на модель можно «смотреть» через фильтры (архитектурный, конструкторский, инженерный, строительный, логистический и т. п.). ✓ Тогда специалист имеет дело только с нужной ему информацией. Но при этом он не создает «свою» модель и не разделяет её на части, а пользуется общей (в жизни мы часто читаем не всю книгу, а только интересующие нас главы, но при этом не рвем книгу на куски). • 2. В некоторых ситуациях, например при составлении смет, модель нужна только как источник информации. В этом случае «сметная модель» (можно её и так называть) – это не самостоятельная модель, а «пристройка» к основной модели с односторонней связью (из модели в смету). • В «сметной модели» можно задавать и менять расценки, коэффициенты и всё остальное, необходимое для получения строительной сметы. • Если вы изменили основную модель, то пересчитанные объемы перейдут по односторонней связи в «сметную модель», в которой сгенерируется новая смета. • Потребует это дополнительного участия сметчика или нет – это уже зависит от конкретной ситуации. • Но если сметчик поменяет какие-то расценки, то это не приведёт к изменению стен или перекрытий в основной модели – связь односторонняя. • Говоря более простым языком, для сметчика в такой ситуации основная модель доступна в режиме «только для чтения». • 3. Точно такая же ситуация – и с планом производства работ, да и с другими подобными разделами, используемыми при строительстве. • 4. С эксплуатацией – сложнее, поскольку «эксплуататоры» должны иметь возможность вносить изменения в основную модель. Другими словами, необходим доступ к основной модели, которая, таким образом, в дальнейшем будет отличаться от того, что создали проектировщики. • Таким образом, начинает выкристаллизовываться одна из главных проблем комплексного использования BIM: насколько основная модель, создаваемая в первую очередь проектировщиками, пригодна и удобна для других специалистов, подключающихся на более поздних стадиях работы? • Например, строителям нужны слои стены по отдельности, а архитектор их собрал в одну многослойную стену – ему так удобнее. • Обычно решение таких вопросов находится в компетенции BIM-менеджера проекта, основная задача которого – организовать совместную работу всех специалистов. • А также определяется особенностями конкретного программного обеспечения. • Но несомненно одно – создаваемая модель должна быть удобна для всех! И эта задача на практике вполне конструктивно решается. • BIM – это коллективная работа. • Как правило, части модели, относящиеся к разным тематическим областям, могут быть автономными. • Например, электрику нет смысла видеть в своем файле все нагрузки и связи строительных конструкций, ему достаточно видеть сами конструкции (их контуры). • Кроме того, большие проекты порождают огромные информационные модели, работа с которыми как с единым файлом уже представляет немалые технически трудности. • В таких случаях создатели модели принудительно делят её на части, организуя их стыковку. • Это – обычная практика для нынешних IT-технологий, обусловленная уровнем развития современной компьютерной техники и программ. • С другой стороны, при небольшом объеме единого файла и с учётом специфики решаемых задач обычно нет никакой необходимости искусственно разделять его на части. • Например, в приведенном ниже примере файл представлял фактически единую архитектурно-конструкторскую модель, после определённой профилактической чистки имел объём 50 Мб и хорошо обрабатывался на обычном компьютере (рис. 1.4). Рис. 1.4. Проект православного храма в Новосибирске. • В других же ситуациях, не связанных напрямую с объёмом информации, внутренняя сложность объекта вынуждает проектировщиков иметь в единой модели множество файлов. • Например, следующий проект подземной застройки (7 этажей в глубину) и общей реконструкции площади Свердлова в Новосибирске содержал 48 файлов, непосредственно формирующих единую модель, и около 800 файлов семейств, вставленных в эту модель. • Разделение модели на согласованные логические части позволило достаточно эффективно работать с проектом на обычном персональном компьютере (рис. 1.5). Рис. 1.5. Проект реконструкции площади Свердловав Новосибирске. • Как мы уже отмечали, конкретная технология работы с единой информационной моделью определяется как содержанием и объемом самого проекта, так и используемым программным обеспечением, а также опытностью пользователя, и обычно допускает много вариантов. • Если с маленькими проектами все просто – можно работать с одним файлом (при подходящем по своей универсальности программном обеспечении, конечно), то большие «обречены» сначала на деление, а затем на «сшивание» частей в единое целое. Причем это «сшивание» должно быть правильным, чтобы получить согласованную информацию, а не набор разрозненных «чертежей в электронном виде». • Надо помнить, что компьютерное проектирование, особенно BIM, – это как игра в шахматы, где надо думать на несколько шагов вперед. В частности, работая с частями модели, надо сразу четко представлять, как это потом соберётся в единое целое. • Единую модель можно собирать многими способами и это в особо крупных случаях даже выделяет некоторую специализацию среди сотрудников. Появилась даже специальная терминология. • Например, федерированная модель (federated model). • Федерированная модель создаётся путем работы различных специалистов, чаще всего в различных программах со своими форматами файлов, а сборка общей модели осуществляется в специальных «сборочных» программах (типа Autodesk NavisWorks или Bentley Navigator). • В таком случае части, из которых собирается модель, не теряют своей самостоятельности, а вносимые в них изменения не приводят автоматически к изменениям в других составных частях модели. • Федерированная модель может использоваться для общих действий (визуализация, специфицирование, поиск коллизий и т. п.). • На сегодняшний день федерированная модель – один из весьма распространенных вариантов построения единой информационной модели для крупных объектов, характеризующий «ранний» период развития BIM (по британской классификации – BIM Level 2) с работой в «разношёрстном» программном обе спечении (рис. 1.6). Рис. 1.6. Проверка коллизий в Autodesk NavisWorks. Основные принципы, которыми следует руководствоваться при получении единой информационной модели здания: 1. Если модель можно не делить на части, лучше этого и не делать, а сразу работать с общей моделью. 2. Если деления модели не избежать, то лучше пользоваться вариантом центрального файла и локальных копий для каждого пользователя. 3. Если это не получается (например, архитекторам и электрикам требуются разные шаблоны файлов), то надо пользоваться внешними ссылками. 4. Если внешние ссылки также проблематичны (например, исполнители частей проекта находятся в разных городах), то готовьтесь к «сшивке» частей с использованием специализированных программ. 5. Если вообще не удается работать в одном программном обеспечении (или в едином формате файлов), то также придётся «сшивать» части модели в специализированных программах либо быть готовыми к потере некоторой части информации и ее «ручному» восстановлению. 6. Если вы дошли до этого пункта, пропустив пять предыдущих как не подходящих, то забудьте про BIM и чертите в AutoCAD, либо пригласите несколько студентов, обученных информационному моделированию, – они вам всё быстро сделают. BIM – средство для научныхисследований и экспериментов • У информационного моделирования зданий много полезных качеств, но всё-таки хочется выделить ещё одно – BIM даёт возможность проводить научные исследования и эксперименты практически по всем вопросам, связанным с планировкой, конструированием, внутренним обустройством и оснащением, энергопотреблением, экологичностью, особенностями проектирования и возведения и другими аспектами проектно-строительной деятельности. • Для этих целей создаётся модель не конкретного проектируемого или уже существующего объекта, а некая абстрактная компьютерная конструкция, в нужной степени имитирующая исследуемую ситуацию. • В дальнейшем на эту конструкцию оказывается компьютерное же воздействие (изменение ее параметров) и анализируются полученные результаты (рис. 1.7). Рис. 1.7. Разработка системы блоков несъемной опалубки с использованием исследовательской модели здания. • Такую модель логично назвать исследовательской информационной моделью здания, или Research BIM (RBIM). • Конечно, можно возразить, что при проектировании здания всегда рассматриваются различные варианты планировки, конструкции, оснащения и т. п. и выбирается самый подходящий из них. • Но отличие исследовательской модели от «обычной» BIM заключается в том, что RBIM с самого начала предназначена для исследования каких-то аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению вообще. • Исследовательская модель – это ещё одна функция BIM, выводящая технологию информационного моделирования зданий далеко за рамки обычного проектирования (рис. 1.8). Рис. 1.8. Моделирование элементов несъёмной опалубки и расчёт конструкциина деформацию при заливке бетона. BIM охватывает весь цикл жизни объекта BIM (Building Information Modeling) PDM Вопросы для самоконтроля 1. Что понимается под BIM? 2. При использовании BIM какие появляются новые возможности исследования и экспериментирования, в области разработки и построения зданий? 3. Что такое информационное моделирование зданий? 4. Существует ли исчерпывающей информационной модели здания и можно ли дополнять имеющуюся на какой-то момент времени модель новой информацией? 5. Если информационная модель здания – это некоторая база данных об этом здании, управляемая с помощью соответствующей компьютерной программы, то перечислите для чего она может использоваться в первую очередь? 6. Перечислите основную информацию, проходящая через BIM и имеющую к BIM непосредственное отношение? 7. Какие пять сформулированных принципов информационного подхода в проектировании, которые составляют основу концепции BIM 8. Что является основными составляющими, характеризующие информационное моделирование зданий и определяющие его дальнейший успех? 9. Возможно ли в BIM работать со всей моделью, используя любой из её видов? 10. Что такое единая информационная модель здания? 11. Что такое федерированная модель (federated model). 12. Какими основными принципами, следует руководствоваться при получении единой информационной модели здания? |