Сводная информационная модель здания: практическое занятие по технологии OpenBIM

Летом 2016 года вышла замечательная статья, демонстрирующая технологию OpenBIM (открытого взаимодействия информационных моделей) на примере проекта многоквартирного жилого дома в Ярославле, архитектурная часть которого проектировалась в программном продукте ARCHICAD (одном из самых мощных BIM-решений для архитекторов), а конструкторская (раздел КЖ) — в Tekla Structures (мощном BIM-решении для инженеров-конструкторов). Статья продемонстрировала практическую возможность объединения нескольких независимых между собой решений в рамках совместной работы над достаточно крупным объектом.

Специалисты «Нанософт» запросили у авторов статьи рабочую документацию по инженерной части проекта (выполненную по классической 2D-технологии) и воспроизвели ее с помощью современной технологии информационного моделирования в новом программном комплексе nanoCAD Инженерный BIM, который вышел в сентябре 2016 года. А затем дополнили ранее созданную архитектурно-конструкторскую модель инженерными разделами. В результате получилась сводная BIM-модель, объединяющая семь проектных разделов: архитектура, конструкции в части железобетонных конструкций и инженерные сети в частях электрика/освещение, слабые токи, системы безопасности, отопление, водоснабжение и канализация.

Это, на мой взгляд, некое достижение для российского рынка — лично я вообще мало видел BIM-проектов, объединяющих в одну модель более трех разделов. А тут сводная информационная модель, объединяющая семь разделов, созданных в программных продуктах от независимых разработчиков, один из которых российский! Потому в этой практическо-технической статье мы решили поделиться с вами данными, с помощью которых вы сможете самостоятельно собрать сводную BIM-модель, на практике почувствовать суть информационных моделей, разобраться в деталях и, выяснив для себя все преимущества, применять эти знания на практике.

Содержание

• Введение
• Исходные данные: разбираемся со структурой здания
• Выходные данные для практического задания (IFC-модели)
• Программное обеспечение
• Шаг 1: формируем подложки
• Шаг 2: добавляем BIM-модель
• Шаг 3: формируем сводную BIM-модель
• Шаг 4: обновление IFC-моделей
• Шаг 5: сводные BIM-модели в других решениях
• Заключение

Введение

Напомню, что сам проект (рис. 1) предоставила инвестиционная компания ООО «ПрофСтрой», деятельность которой направлена на строительство доступного и комфортного жилья, преимущественно эконом-класса, в Ярославле и Ярославском муниципальном районе.

Рис. 1. Информационные (BIM) модели жилого здания: архитектурная и конструкторская часть

Автор проекта и архитектурной модели, созданной в программе ARCHICAD, — архитектор А. Лысоконь. Все несущие конструкции были выполнены в программе Tekla Structures конструкторами В. Сизовым и Д. Роиком. Главный инженер проекта — А. Медведев. Инженерная часть (рис. 2) по технологии BIM (Building Information Modeling — информационное моделирование зданий/сооружений) воссоздавалась по 2D-документации специалистами «Нанософт»: электрическая часть — Д. Щуров, отопление, водоснабжение и канализация — Н. Суворов, слабые токи и системы безопасности — М. Бадаев, сводная модель и общая координация — Д. Ожигин.

Рис. 2. Воссозданная по 2D-документации информационная (BIM) модель жилого здания в части инженерии: электрика, освещение, слабые токи, системы безопасности, отопление, водоснабжение и канализация

наверх

Исходные данные: разбираемся со структурой здания

Получив материалы по зданию, мы выяснили следующее:

• во-первых, здание фактически состоит из двух корпусов (рис. 3) — независимых частей, смещенных друг от друга по высоте на 800 мм. Это было неожиданно, и мы немного поломали голову, как лучше организовать проект: либо два отдельных здания, либо одна модель по зданию. В конце концов решили делать единую модель (в рамках каждого раздела) — в дальнейшем это решение оправдало себя, так как мы смогли проводить инженерные расчеты по всему зданию;
• во-вторых, начало архитектурного проекта не совпадает с началом координат сетки осей: пересечение осей А1 лежит в координатах x = 19454.1, y = -271.4, z = 0. Тем не менее, начало координат инженерного проекта мы разместили в точке А1, а при сборе сводных моделей учитывали это смещение;
• в-третьих, у нас были следующие исходные данные от архитектора:
  • поэтажные планы в формате *.dwg, выгружаемые из ARCHICAD-проекта — эти материалы мы использовали как основу (подложку) для проектирования инженерии и подготовки рабочей документации по разделу,
  • единая архитектурная модель в формате IFC — эту модель мы использовали как подложку для согласования трехмерной компоновки оборудования и получения общего представления модели,
  • рабочая документация в формате *.dwg — так как мы воспроизводили проект (а не проектировали с нуля), эти материалы мы использовали для понимания инженерного решения

Еще у нас была единая конструкторская модель в формате IFC, которую мы практически не использовали, так как не меняли проект. Но мы подгружали конструкторскую модель в сводную и видели некоторые конфликты. Например, между инженеркой и армирующими прутами.

Рис. 3. Проект состоит из двух корпусов, а пересечение осей А1 расположено в координатах x = 19454.1, y = -271.4, z = 0

наверх

Выходные данные для практического задания (IFC-модели)

Рабочую документацию, расчеты, спецификации по проекту мы получаем в рамках программных продуктов: в частности, инженерные разделы — из nanoCAD Инженерный BIM. Как именно? Это немного выходит за рамки нашей статьи, так что за более подробной информацией приходите на наши семинары и вебинары. Или посмотрите, например, плейлист «Технология информационного моделирования (BIM) и САПР-платформа nanoCAD» на нашем YouTube-канале (https://www.youtube.com/playlist?list=PLaWJ5dzYEDosgGNi7SH3xtxZWaqDc4y4_).В рамках же этого практического задания мы соберем только сводную BIM-модель.

Из всех используемых программных продуктов в любой момент можно выгрузить информационную модель в формате IFC, и она будет содержать самую свежую и актуальную информацию. Для практической работы мы сформировали, используя программные продукты nanoCAD Электро, СКС, ОПС, ВК и Отопление, отдельные IFC-модели, которые собрали в rar-архив: http://bit.ly/2BvLIys.

Обратите внимание, что в архиве также лежит файл МКЖД.АС.ifc — это архитектурная часть проекта (IFC-модель, сформированная из ARCHICAD). Здесь же *.dwg-файлы, которые получены из BIM-модели ARCHICAD в автоматизированном режиме и обновляются по мере обновления основной модели — это двумерный чертеж-задание первого этажа и трехмерная модель первого этажа (корпус 1 и корпус 2). Фактически это исходные данные по первому этажу для проектирования инженерии. Мы будем использовать их для наглядности сбора сводной модели.

наверх

Программное обеспечение

Для практической работы нам понадобится одна программа — платформа nanoCAD Plus 8.1, которую можно скачать на сайте разработчика: www.nanocad.ru/products/detail.php?ID=606057.

Но в качестве эксперимента можно использовать и другие IFC-просмоторщики:

• Solibri Model Checker: https://www.solibri.com;
• Tekla BIMsight: https://www.tekla.com.

Установите программные продукты и запустите nanoCAD Plus 8.1.

наверх

Шаг 1: формируем подложки

Этот шаг скорее подготовительный и нужен для того, чтобы вы наглядно понимали, что происходит. Создайте новый проект в nanoCAD Plus (команда НОВЫЙ) и сохраните его под именем Сводная BIM-модель.dwg.

Рис. 4. При размещении подложек уточняем координаты точки вставки и используем относительные пути вставки

Далее вставляем двумерную подложку. Для этого командой ATTACH (меню Вставка/Внешняя ссылка…) подключаем файл 01 Первый этаж 2D. dwg из скачанных материалов (рис. 4). Обращаю внимание, что при вставке я использую относительный путь для подложки (раздел Задание путив диалоге Вставка внешней ссылки) и указываю координаты вставки: x = -19454.1, y = 271.4, z = 0 (то есть начало координат размещаю в точку пересечения осей А1).

Когда подложка появилась на поле документа, наведите курсор на центр экрана и, удерживая клавишу SHIFT + колесо мыши, разверните чертеж под углом в 3D-пространство. Или разверните его в стандартную ЮВ изометрию (команда _SEISO).

Повторите команду вставки подложки для файлов 01 Первый этаж 3D (часть 01).dwg и 01 Первый этаж 3D (часть 02).dwg с теми же координатами вставки, что и для двумерного проекта, — в ваш проект будет добавлена трехмерная геометрия архитектуры первого этажа. Это еще не BIM-модель, так как полученная геометрия не содержит никакой информации об элементах. *.dwg-файлы дают только геометрию, и мы будем использовать ее для того, чтобы понять разницу с настоящей BIM-моделью.

И, наконец, задайте способ отображения трехмерного пространства: в меню Вид/Визуальные стили выберите пункт Быстро с показом ребер или Быстро.

Если все сделано правильно, то вы получите результат, отображенный на рис. 5.

Рис. 5. Размещаем в проект nanoCAD двумерную и трехмерную подложку, чтобы наглядно видеть процесс сбора BIM-проекта

Совет 1: используйте клавишу SHIFT и одновременно нажатое колесо мыши для того чтобы вращать модель — это позволит рассмотреть проект со всех сторон. Совет 2: если у вас мощный компьютер, но при вращении модель «моргает», отключая раскраску граней, то в настройках программы (Сервис/Настройка) можно отключить Оптимизацию отрисовки треугольников (Графическая подсистема/Оптимизация отрисовки) — после этого nanoCAD будет отрисовывать модель полностью даже при вращении. Намного удобнее для глаз.

наверх

Шаг 2: добавляем BIM-модель

Мы полностью готовы к сбору сводной BIM-модели. Теперь с помощью команды IFCVIEW3D загрузите файл МКЖД.О_корпус1.ifc. Вы можете выбрать любой другой файл, но я рекомендую начать именно с этого — он небольшой по размеру, быстро загружается и достаточно нагляден. Если все сделано правильно, то у вас появится отопительная система здания в корпусе 1 — см. рис. 6.

Совет 3: если у вас после загрузки IFC-файла модель не появилась, сохраните файл на жесткий диск.

Обратите внимание, что на функциональной панели IFC появилась структура подгруженного IFC-файла (панель расположена рядом с панелью Свойства и включается/отключается через меню Вид/Панели/Функциональные панели/IFC…): этажи, классы элементов, высоты и т.д. Панель позволяет быстро найти элементы по своим классам, а также моментально отключить видимость объектов — можно, например, выключить объекты верхних этажей.

Рис. 6. Трехмерная модель проекта с *.dwg- и IFC-данными

Также обратите внимание, что BIM-модель содержит информацию по объектам: например, если выделить радиатор, то в окне свойств отобразится информация по объекту — объем, тепловая нагрузка, высота установки относительно этажа, мощность, название, ссылка на сайт производителя и т.д. Вся эта информация была заложена в программном продукте nanoCAD Отопление и аккуратно передана в среду nanoCAD Plus благодаря формату IFC, который как раз и предназначен для переноса такой информации между программами. Сравните, например, со свойствами объектов из *.dwg-файла, которые содержат только общую информацию типа цвет, слой, толщина линий (рис. 7).

Рис. 7. IFC-объекты содержат гораздо больше параметров по сравнению с *.dwg-блоками

Информацию из IFC-объектов можно использовать и в панели Выбор при настройке выборок по проекту, и в автоформируемых спецификациях (например, в спецификации оборудования) — см. рис. 8.

Рис. 8. Параметры и информацию из IFC-объектов можно использовать в таблицах и выборках

наверх

Шаг 3: формируем сводную BIM-модель

Последовательно повторяя шаг 2 для других IFC-моделей, мы можем собрать сводную BIM-модель (рис. 9).

Для каждого раздела создается список объектов на панели IFC. Каждый добавленный раздел содержит IFC-объекты со своими специфическими данными (заложенными в соответствующих программных продуктах), которые могут либо задаваться вручную, либо браться из базы данных, либо вычисляться в результате расчетов.

При этом каждый добавленный раздел достаточно существенно нагружает компьютер, и для того чтобы собрать полную модель нужны мощные ресурсы. Наиболее тяжелой в этом проекте является модель водоснабжения — скорее всего, ее подгрузки придется некоторое время ждать. Поэтому в реальной работе вы можете объединять не всю модель, а только определенные разделы или даже этажи — это позволит решать практические задачи без существенного увеличения ресурсов компьютера.

Рис. 9. Сводная BIM-модель позволяет специалистам работать в едином информационном пространстве

nanoCAD Plus как вьювер обеспечивает отображение модели, навигацию как в параллельной (SHIFT + колесо мыши), так и в перспективной проекции (команда 3DОБЛЕТ и клавиши WSAD для управления). Это позволяет забираться внутрь проекта и визуально находить проблемные участки, коллизии и недоработки. Кроме того, используя автоматические спецификации, можно быстро выбирать нужные IFC-объекты и контролировать параметры инженерных сетей. В целом это дает возможность представить проект целиком с учетом ситуации в смежных разделах, распределить дальнейшую работу между специалистами и вести работу в едином информационном пространстве (рис. 10 и 11).

Рис. 10. Навигационные функции платформы nanoCAD Plus позволяют рассмотреть сводную BIM-модель с любых ракурсов

Рис. 11. Различные виды сводной BIM-модели в рабочем окне nanoCAD Plus 8.1

наверх

Шаг 4: обновление IFC-моделей

На данный момент в nanoCAD Plus 8.1 обновление моделей осуществляется путем удаления IFC-модели с панели IFC и повторной загрузки новой версии модели. Тут нужна оптимизация технологического процесса — в будущем мы хотим реализовать подгрузку IFC-данных как подложки. Тогда они будут обновляться самостоятельно вслед за изменением IFC-файла.

наверх

Шаг 5: сводные BIM-модели в других решениях

В качестве дополнительного задания вы можете попытаться собрать сводные модели в Tekla BIMsight (бесплатное решение) (рис. 12) и в Solibri Model Checker (платное решение; бесплатная версия Solibri Model Viewer позволяет открыть только одну IFC-модель). Эти продукты разрабатываются как универсальные решения для просмотра IFC и расширяются функционалом для автоматического поиска коллизий, формирования отчетов по изменениям, а также более широким инструментарием визуализации моделей.

Рис. 12. Сводная BIM-модель в IFC-просмоторщике Tekla BIMsight позволяет в автоматизированном режиме найти коллизии между системами

наверх

Заключение

Технология BIM развивается, и с каждым днем у проектировщиков появляются дополнительные инструменты создания качественных проектов. Еще пару лет назад собрать в рамках одного пространства модель многоэтажного жилого здания с архитектурой и инженерией было сложно, а сейчас это вполне обычное практическое задание.

Тем не менее, дальнейшее развитие еще требуется. Необходимо развивать скорость работы с IFC-данными, совершенствовать инструменты обновления в рамках сводных BIM-моделей, улучшать интеграцию между решениями на уровне передачи информации, стандартизовать параметры, классы и иерархию строительных конструкций и материалов для того чтобы автоматизировать расчеты, передачу изменений между проектами и разделами. Все это работа ближайшего будущего.

Специалисты «Нанософт» приглашают к сотрудничеству и готовы проконсультировать вас по вопросам создания BIM-моделей инженерных сетей и организации BIM-взаимодействия.