среда, 13 января 2016 г.

BIM атакует прорабов

 BIM атакует прорабов

Владимир Савицкий
VladimirSavickii@mail.ru      
Во многих статьях про BIM можно прочитать два утверждения, которые превратились уже в постулаты:
первое - это то, что BIM, не выгоден на маленьких объектах;
Рис.1

втрое – это то,что скоро модель заменит чертежи.
Попробую поставить под сомнение эти постулаты.
Размер не имеет значения.

Ниже приведён пример проектирования фундаментов одноквартирного двухэтажного жилого здания. Там показаны все библиотечные элементы, которые необходимо иметь, чтобы построить профессиональную модель и из неё получить рабочие чертежи при этом размер здания не имеет никакого значения. Но одних библиотечных элементов мало, нужна ещё масса другого информационного сырья, на основе которого должна быть создана рабочая среда программы. Но и она не будет подходить для всех типов зданий. Как я уже говорил в своей статье ,,Технология BIM или архитектурный конвейер,,

 , что BIM позволяет создать конвейер, а конвейер-это специализация. То есть, эффективность внедрения BIM , наивысшая и быстрая отдача от него, зависит, не от размеров здания, а от его типа. Но и это ещё не всё, важен и тип проектируемых конструкций. Если у вас есть все элементы по проектированию фундаментов  определённой конструкции, то, какая разница, какого он размера. Но если вы взялись проектировать по информационной технологии, а у вас нет для этого рабочей среды, то даже проходную будку, вы будете проектировать бесконечно долго, при этом качество полученных чертежей и модели абсолютно не гарантировано.
Когда вы решили нанять специалистов для внедрения BIM, то они должны прийти к вам с готовым проектом, в котором правильно организована вся рабочая среда, есть все библиотечные элементы для данного типа здания. Вы в этой среде делаете подобный пилотный проект и очень быстро осваиваете данную технологию, для конкретного типа зданий, потом для другого и т.д. В противном случае, успех и эффективность такого внедрения чрезвычайно сомнительна.
Чертежи, пока, не спешат уходить, но они теряют свою таинственность и магию.
Для архитекторов и проектировщиков основным видом информации в процессе традиционного 2D архитектурно-строительного проектирования являются графические и текстовые документы. Основным источником графической информации является чертёж.
Чертёж - это комплекс сведений в виде изображения, сопровождающих его  надписей (текстовых, цифровых) и знаков (графических, буквенно-цифровых индексов). Приведенные составляющие графической информации должны соответствовать системам ГОСТ ЕСКД, СПДС и другим нормативным документам.
Информация об объекте проектирования должна представлять собой модель, которая содержит максимально точное описание моделируемого объекта.
При 2D проектировании модель создаётся и хранится в голове архитекторов и конструкторов. Но мы, к сожалению, не можем отправить их головы на стройку для передачи информации производителям работ.
При традиционном проектировании архитекторы и конструкторы создают графическую (или геометрическую) модель в виде чертежей и изображений, которые отображаются на бумажном или в более поздний период на электронном носителе. Работа при данной технологии идёт с аналоговой информацией.
Как происходит этот процесс? Архитектор на основании задания на проектирования объекта и других исходных данных, руководствуясь действующими нормативами, создаёт путем своего воображения модель будущего объекта в своём мозгу. На основании этой модели он передает  информацию о ней другим участникам проектирования в виде чертежей и изображений.
 Основным методом построения изображений, применяемых в строительных чертежах, является метод ортогональных проекций, как наиболее понятный и удобный.
Ортогональными называются проекции, полученные прямоугольным проецированием фигуры-оригинала на взаимно перпендикулярные плоскости  проекций. За основные плоскости проекций применяют шесть граней куба, внутри которого располагают изображаемый объект.
Рис.2

Изображения на чертежах в зависимости от их содержания разделяют на виды, разрезы и сечения
Изображение обращённой к наблюдателю, видимой части поверхности объекта называют видом.  
Для того, чтобы  на чертеже наиболее полно представить внутренние невидимые очертания объектов, применяют мысленное сечение его одной или несколькими секущими плоскостями.
 Плоскости бывают: горизонтальными (планы); вертикальными ( разрезы, сечения); наклонными.
Часть предметов, оказывающуюся между  наблюдателем и секущей плоскостью, мысленно удаляют. Если при этом изображают только фигуру, получающуюся непосредственно в секущей плоскости, то такое изображение называют сечением. Если изображают сечение и полностью или частично  часть предмета, остающуюся за секущей плоскостью, изображение называют разрезом.
Аксонометрической проекцией или аксонометрией называют параллельную проекцию на одну плоскость фигуры-оригинала и осей ординат пространства, к которым эта фигура отнесена. Изображения выполненные в аксонометрии, обладают высокой наглядностью удобочитаемы, понятны даже для лиц, не имеющих специальной графической подготовки.
Рис3

Перспективой называют изображение (чертёж), образованное центральным проецированием фигуры-оригинала на плоскость и удовлетворяющее условиям, учитывающим особенности зрения.
Рис.4

Итак, я привёл основные определения и понятия, используемые при  создании инженерно-строительных чертежей.
Где тут написано, что основой для чертежа может служить только бумага, и что они как-то неразрывно связаны между собой. Утверждения о том, что скоро не будет гор чертежей в принципе не верны, не будет чертежей на бумажной основе, приведённые выше определения и сравнение технологий ниже - это  подтверждают. Но окончательно это произойдёт, когда в обиход широко войдут планшеты и ноутбуки с гибким не бьющимся корпусом, удобным при использовании непосредственно на стройке.
Вот полная модель конструкций фундамента
Рис.5

Рис6

Каждый элемент модели содержит всю необходимую информацию для строительства реального объекта, вплоть до закладных деталей ограждения, но попробуйте передать на строительство только эту модель и посмотрите на реакцию строителей, а ещё лучше попробуйте сами по ней что-то построить. А потом, ту же модель, покажите им с набором дополнительных чертежей, полученными из неё простым проецированием и сравните результат.
 Из приведённых определений следует, что любой взгляд, зафиксированный на модели – это уже чертёж, и обойтись без него сможет только полностью роботизированный процесс, до которого в строительстве ещё очень далеко.
Новая парадигма проектирования.
Рассмотрим сам процесс создания чертежей, при 2D технологии  проектирования строительных объектов или назовём её традиционной технологией.
  Архитектор создал в своём воображении модель будущего объекта. Доступа к этой модели, кроме него никто  не имеет. Используя метод ортогональных проекций, архитектор создаёт архитектурные чертежи зданий согласно действующих ГОСТ регламентирующих этот процесс. Архитектор интерпретирует созданную в его голове модель в чертежи. От степени детализации придуманной архитектором модели, знания действующих СНиП, ГОСТ и  технологии ортогонального проецирования, зависит качество созданных им чертежей. Если архитектор не умеет это делать профессионально, то тут уже могут скрываться первые ошибки характерные для данной технологии. Не так уж и просто правильно построить  необходимые ортогональные проекции всех частей и конструкций здания, однозначно трактуемых всеми участниками проектирования.
 После создания архитектором чертежей, все участники дальнейшего процесса проектирования, на их основании могут уже представить модель  будущего здания, на базе которой они проводят расчёты и создают свой раздел чертежей. Качество интерпретации чертежей в модель, например у конструктора, также будет зависеть от субъективных факторов, его умения читать чертежи и естественно от их качества. Итогом различных непониманий чертежей других участников, являются многочисленные совещания, на которых уточняются и дополняются различные детали проектирования. Далеко не всегда и тут могут быть ликвидированы все коллизии.
Но вот всё же чертежи созданы и отправлены заказчику, в экспертизу и после этого уже  в строительную организацию, которая будет возводить здание. Далеко не факт, что все участники дальнейшего процесса создания объекта строительства интерпретируют чертежи в соответствии с замыслом проектировщиков.
 Очень важным субъектом данной цепочки  является непосредственный производитель работ - прораб. Если он не обладает достаточной квалификацией и не может правильно интерпретировать модель будущего здания из рабочих чертежей, то реальная модель здания может очень отличаться от задуманного в проекте и нести в себе многочисленные ошибки, иногда несовместимые с безопасной эксплуатацией здания.
Даже правильно построенное здание может отличаться от того, что представлял себе заказчик в своём воображении.
То есть мы видим, что в процессе традиционного проектирования, многочисленная интерпретация первоначальной модели в ортогональные проекции и обратно различными участниками процесса, часто приводит к многочисленным ошибкам, коллизиям и двоякому толкованию принятых решений и как итог завышению стоимости, увеличению сроков и невысокому качеству реального объекта. И как бы мы не автоматизировали процесс создания чертежей при помощи примитивов, мы не сможем добиться высокого качества, ввиду отсутствия у всех участников одинаковой исходной модели. У каждого из них она является итогом его личного интерпретирования и зависит от профессионализма и качества исходных чертежей в виде ортогональных проекций.
 Теперь рассмотрим и сравним процесс создания проекта здания при проектировании по технологии BIM.
Тут изменяется сама парадигма проектирования здания.
Основным атрибутом данного процесса является цифровая модель здания и  полученные на её основе,  рабочие чертежи.
Процесс проектирования фундаментально изменился.
Теперь архитектор сразу создаёт в цифровом виде электронную модель, которая является точной копией той модели, которая родилась в его воображении. Он может её совершенствовать, до того состояния пока она полностью не будет отвечать модели существующей в его голове. Мало того, все будущие участники проекта, могут наблюдать и корректировать эту работу уже на самом раннем этапе. Но тут необходимы навыки построения цифровой модели и что чрезвычайно важно наличие профессиональной базы информационного сырья.  У архитектора пропадает необходимость построения ортогональных проекций видов, разрезов и сечений. Они создаются из модели автоматически и служат уже просто для удобства решения каких то локальных вопросов, и для удобства работы строителей. То есть они просто помогают работать с моделью, а не являются основой для её интерпретации.
Разве раньше не было понятия аксонометрических проекций и перспективы? Были, я их привёл выше. Их применяли? Да. Это тоже чертежи? Да.
Рис.7

Рис.8

Но их создание было очень трудоёмко и при любых изменениях требовало колоссальных усилий по переделке и поэтому их применяли редко и чаще всего в учебниках. Они фактически отсутствуют в системах ГОСТ ЕСКД, СПДС и других нормативных документах и не являлись обязательным требованием при создании проектной документации, хотя ни в одном из этих нормативных документов не указано, что применение аксонометрических проекций и перспектив запрещено. Оно было просто не рационально, в виду чрезмерной трудоёмкости.
Теперь же из модели мы почти мгновенно можем получить любое множество аксонометрических проекций и перспектив, которые интерактивны и автоматически изменяются при любых изменениях в модели. Все они тоже являются чертежами, дополняют ортогональные проекции, помогают работать с моделью, хотя ГОСТ не требует их обязательного присутствия в документации. Эти проекции неразрывно связанны с моделью и не зависят от пользователей модели. Уберите чертежи, созданные из модели, модель останется неизменной и на её основе можно вновь создать все необходимые чертежи, с абсолютно однозначной интерпретацией. Естественно, если модель построена грамотно.
На основании архитектурной модели, согласованной со всеми участниками, составляют расчётную модель, проводят все необходимые расчёты и строится полная рабочая модель, наполненная всеми конструкциями и инженерными системами.
Если раньше очень важны были условности в изображении различных элементов, то сейчас мы можем наблюдать сразу их реальный  вид, что позволяет правильно оценить будущую модель даже абсолютно не подготовленным пользователем. То, что раньше мог понять на стройке только прораб, теперь доступно любому работнику. Например, вместо условного значка отображения отверстия, мы видим наглядно конкретное отверстие и кроме того в любой момент  можем просто получить о нём ещё много другой информации не переворачивая кучу чертежей, чтобы найти, например, таблицу отверстий. И так происходит по всем элементам здания, понять которые мог раньше, только узкий круг посвящённых.
Основной причиной, почему из модели не всегда можно получить качественные рабочие чертежи - это некорректное отображение различных элементов модели в ортогональных проекциях. Но это, при грамотном создании информационной среды проектирования, без проблем устраняется.                                                                                                                     
 На небольших объектах, в принципе, отпадает необходимость в услугах прораба. Бригада квалифицированных рабочих успешно построит частный дом без участия прораба. Отказ от услуг прораба при наличии проекта по технологии BIM уже стал реальностью на строительстве частных домов. И это уже одна из немалых статей экономии.
Прораб в основном берёт за работу 10% от стоимости работ и материалов. Кроме того берёт с рабочих 10% от зарплаты  и 10% скидки на материалы, когда покупаешь большие объёмы. Проверить объёмы при старой технологии тоже было сложно. Теперь заказать материалы может любой, всё точно посчитано и указаны все марки. Чертежи абсолютно понятны всем участникам. Вот и думают теперь несколько раз, а стоит ли брать прораба.    
Чертежи с использованием новых возможностей или как работать с моделью.
Теперь рассмотрим, как работать с готовой моделью. Думаю уже все поняли, что строителям будет не очень удобно использовать только одну модель, а вот полученный на её основе многочисленные чертежи, сделают их работу с моделью очень комфортной.
Для начала работы по возведению фундаментов нам нужен план раскладки подушек. Из готовой модели мы можем получить его очень просто.
Рис9

 Мы получили традиционный чертёж размещения плит, практически автоматически, только проставив размеры привязки плит к осям. Достаточен он для работы профессионала - да. Тут есть всё, даже автоматический подсчёт конструкций и материалов. Но наша цель получить удобные чертежи и для неподготовленного пользователя на стройке. Нажатием кнопки мы получаем аксонометрическую схему раскладки плит, на которую раньше необходимо бы было затратить много времени.
Рис.10

Этот чертёж уже понятный и не профессионалу, хотя ГОСТ и не требует его. Если вы обратили внимание, тут применена система специальных автоматических выносок ориентированных на строителей, где подробно указана вся информация об элементе. Например, полная марка плиты, отметка низа и вес всё, что необходимо знать прорабу, чтобы не искать эти данные в дебрях проекта. С таким чертежом не надо долго думать. Приехал кран - сразу начинаем монтаж.
Если вы правильно и наглядно сделали порядовую раскладку фундаментных блоков, то вы правильно сможете заказать все нужные типоразмеры и быстро смонтируете блоки, не прибегая к ручной рубке
Рис.11

И сразу дадим их аксонометрию.
Рис.12

Тут так же действует система автоматических подробных выносок считывающих информацию со всех элементов.
По верху блоков устраивается антисейсмический монолитный железобетонный пояс.
Рис.13

Тут же показана автоматическая таблица отверстий.
Армирование пояса производится каркасами. Схема расположения каркасов приведена ниже
Рис.14

Аксонометрическая схема каркасов, позволит визуально определить их расположение.
Рис.15

Тут автоматически выноски настолько подробны, что для простых каркасов не требуются и чертежи. Но, тем не менее, при расположении каркаса на плане автоматически появляются следующие чертежи и спецификации.
Рис.16

Над подвалом выполнено перекрытие из сборных плит.
Рис.17

Показанный тут интерактивный чертёж небольшой сетки появляется автоматически после установки сетки на плане и  меняется при любых изменениях сетки.
Аксонометрия перекрытия.
Рис.18

Как вы видите и тут, автоматические выноски, глобально пронизывают все элементы проекта.
Автоматически полученные развёртки стен по осям, дополняют информацией предыдущие чертежи.
Рис.19

Рис.20

Рис.21

Система выносок охватывает не только элементы фундамента, но и все отверстия, ниши, штрабы с максимальной информацией о них.
Общие данные по проекту и отдельным конструкциям выбираются из многочисленных раскрывающихся списков и без проблем вносятся в проект.
Рис.22

Материалы, которые необходимы для выполнения всех конструкций фундамента выводятся автоматически виде таблицы.
Рис.23

Всё, что вы видели выше - это чертежи, полученные из модели. Сама модель была практически вся создана в 3Д окне - это позволило сделать её быстро и при этом качественно, вы сами можете определить точность и качество полученных чертежей. На всех приведенных чертежах для данного проекта не набиралось ни одно слово с клавиатуры, всё уже было в рабочей среде. Все спецификации, все выноски, всё получено автоматически. Вы можете без посторонней  помощи заказать все материалы и конструкции, не боясь ошибиться и не переплачивая кому-то за такие услуги. Мало того, ещё додаётся видео ролик, где вы сможете ещё более скрупулёзно рассмотреть все конструкции и детали.
 Теперь можно судить, нужны ли из модели такие чертежи строителям, удобно ли с ними работать?
 Да, создание модели занимает время, но как просто мы потом получаем точные рабочие чертежи любого вида и количества. Нередко сейчас применяют подход, когда делают 2D чертежи, а по ним модель. Это является бессмысленным по своей сути. Ибо весь смысл в том, чтобы получать рабочие чертежи из модели.
 Проект делался в среде, подготовленной для проектирования жилых зданий и абсолютно не важно, какого они размера. Вы просто входите в рабочую среду программы и создаёте модель, а из неё чертежи. Вам решать, выгодна эта технология для Вас и ваших партнёров строителей, или нет, я например, по-другому работать уже не могу.

Список литературы
1.   Русскевич Н.Л. и др.
Справочник по инженерно - строительному черчению
2.   Шерешевский И.А.
Жилые здания.
3.   Журнал проектов домов.

Коттедж коллекция