Технологические линии проектирования и направления их развития

В начале данной главы уже было сказано о том, что строительный бизнес требует огромных капиталовложений и поэтому автоматизация производственных процессов в строительной отрасли влечет за собой существенную экономию средств.

В секторе проектирования на сегодняшний день основным центром тяжести является обеспечение сквозного проектирования.

GIS/CAD/CAE (Сквозное проектирование) – автоматизация переноса проектных данных из одного этапа проектирования в другой, из одной системы автоматизации в другую.

Обеспечение сквозного проектирования достигается двумя путями. Первый путь – это создание «тяжелых» систем, обеспечивающих автоматизированное проектирование всех основных частей проекта. Из основных программных продуктов этого направления особо хочется отметить следующие.

CADdy – система автоматизированного проектирования, имеющая в качестве основы графическое ядро и полный набор основных модулей для автоматизации различных разделов проекта, локализованных для России. Система обеспечивает сквозную передачу данных из архитектурного форпроекта в систему по инженерному анализу конструкций с генерацией чертежей монолитных железобетонных элементов с соответствующими спецификациями. Далее имеется возможность на основе архитектурно-строительных чертежей разработать разделы по электроснабжению, отоплению и т.д. Основным недостатком системы является слабая разработка CAE-части, что не позволяет использовать данную систему при проектировании сложных в конструктивном смысле зданий и при проектировании зданий с применением отечественных технологий их возведения.

AllPlan - это система, аналогичная CADdy. Основное отличие состоит в том, что данный программный комплекс создан проектировщиками для проектировщиков, поэтому очень удобен в работе, содержит богатую библиотеку Российских серийных узлов и систему специфицирования, соответствующую Российским Строительным нормам.

MicroStation – полный аналог вышеприведенным системам. Архитектурная часть, включая визуализацию и текстуризацию, реализована лучше. Хуже представлены возможности по вычерчиванию и специфицированию согласно Строительных норм РФ. Но CAE-составляющая не локализована для РФ, следовательно, не имеется возможности по автоматизированному конструированию элементов здания.

Autodesk Building System – это система, основной состав которой описан выше. Самое главное достоинство этой системы состоит в том, что в качестве графического ядра представлен AutoCAD, сервисные программы и утилиты для которого пишет весь мир. На сегодняшний день это технологическая линия автоматизированного проектирования, наиболее полно соответствующая требованиям, предъявляемым к данным системам. Упор данной системы, как и всех вышеописанных систем, сделан, прежде всего, на CAD-составляющую. Но именно CAD составляющая данной системы идеологически устарела и не позволяет уверенно смотреть в будущее без кардинальных изменений в самих принципах построения изображений.

Особо хочется отметить комплекс программных продуктов CREDO белорусского НПО «КРЕДО-ДИАЛОГ». Данный комплекс изначально был нацелен на сквозное проектирование. Комплекс предназначен для проектирования дорог и сооружений на дорогах. Комплекс имеет полную линейку программных модулей позволяющую выполнять следующие работы.

1. Получать с цифровых геодезических приборов данные и строить по ним цифровую модель поверхности земли проектируемого участка.

2. Производить необходимые вычисления для определения профиля трасс, баланса земляных масс и т.п.

3. Генерировать и вычерчивать генеральные планы и другие проектные документы.

4. Экспортировать проектные данные в ряд графических и текстовых форматов для последующего использования другими программами.

5. Разрабатывать документацию по технологической подготовке строительства.

Рассмотрим системы, которые «выросли» из CAE-систем. Здесь доминирует, прежде всего, требование к надежности расчетов. Для обеспечения «сквозности» проектирования в данных системах предусмотрены возможности импорта графической информации о здании из архитектурных CAD-ов, а также обратный экспорт с полученными материалами, сечениями и т.п. На отечественном рынке представлены только 3 системы, отвечающие требованиям технологических линий проектирования. Это «ЛИРА», «SCAD» и «MicroFE». Все три продукта обладают примерно одинаковыми возможностями. Различие заключается только в степени соответствия выходных документов Строительным нормам и степени точности расчетов. В плане полноты и соответствия качества оформления требованиям Строительных норм, пальма первенства принадлежит системе “SCAD”, хотя точность расчетов позволяет применять ее только для простых конструкций. В плане точности и надежности расчетов предпочтительнее “MicroFE”, поскольку данная система продается во всем мире, и, соответственно, вынуждена отвечать всем международным требованиям, применяемым к системам данного типа. Но недостаточное внимание к локализации данного продукта на территории РФ и СНГ привело к отставанию в уровне сервиса по оформлению проектной документации.

Второй путь обеспечения «сквозности» проектирования – это сближение форматов данных между различными системами автоматизированного проектирования. В этом направлении работают многие научно-исследовательские центры мира. Разработан перечень основных требований к данному формату. На настоящий момент Международный альянс по интерпорабельности разработал уже вторую версию спецификации IFC (Industrial Foundation Classes), т.е. Базовых промышленных классов. Но данный путь ведет к тому, что позволит проектировщикам набирать, как из кирпичиков, систему автоматизации проектирования, покупая практически любые мелкие утилиты и программы, необходимые для автоматизации проектной деятельности своего предприятия. Это обстоятельство никак не устраивает производителей «тяжелого» софта, которые «привязывают» пользователя к своему программному продукту тем, что он несовместим с другими программами и при желании приобрести дополнительный модуль необходимо обращаться к разработчику основного продукта, а тут, как говорится, «торг неуместен». Появление же глобальной спецификации дает шанс мелким софтверным компаниям выжить на рынке и предоставить шанс проектным фирмам самостоятельно формировать свою систему автоматизации проектирования, а не покупать пачку чая с чайным сервизом «в нагрузку». Развитие и продвижение в жизнь новой спецификации форматов данных тормозят крупные производители сквозных систем автоматизированного проектирования, поскольку полноформатное внедрение данной спецификации – это смертный приговор всем крупным производителям строительного софта.

Исторически проблема обмена данными складывалась примерно так. С появлением различных мощных систем автоматизированного проектирования ученые всех стран начали задумываться о проблеме передачи графической информации из программы в программу. В частности, был разработан формат данных IGES, позволяющий передавать данные в объектном виде из одного графического формата в другой. Но на рынок вышел Autodesk с новым очень простым и легко автоматизируемым способом переноса данных из программы в программу при помощи формата DXF. Все остальные форматы потеряли актуальность. Но прошли годы, и у проектировщиков основным орудием стали системы пространственного твердотельного проектирования. Формат DXF, содержащий данные только о точках, отрезках и дугах, оказался не в состоянии передавать информацию о стенах, окнах лестницах и т.п., что стало существенным тормозом в технологиях обмена данными между разными системами. Таким образом, на сегодняшний день Autodesk не только защитили себя от конкуренции мелких софтверных фирм, но и других производителей «тяжелого» софта. Тем более удивительно, что именно один из самых крупных производителей «тяжелых» сквозных систем автоматизированного проектирования, компания Graphisoft, предложила новый формат DXF, способный передавать данные не только примитивные, но и объектные из одной системы в другую. На сегодняшний день никаких движений в этой области не наблюдается, что неудивительно. Тем не менее, жизнь все равно возьмет свое, и за всеобщей интеграцией форматов данных – будущее.

В целом обе эти тенденции ведут к развитию автоматизированных систем проектирования и неважно, какая из них будет доминировать в ближайшие годы. Важно то, что прогресс автоматизации производственных процессов в строительной отрасли – это естественный процесс, который не зависит от политических, национальных и других проблем. Процесс его развития диктуется только объективными глобальными законами экономического развития.

Заключение

Строительная отрасль является одной из наиболее капиталоемких отраслей народного хозяйства. Производственные процессы, протекающие в данной отрасли, а также ее структура, весьма сложны и разнообразны. Все это является причиной активных усилий разработчиков ПО по внедрению новых ИТ в строительную отрасль с целью автоматизации производственных процессов.

На сегодняшний день в мире имеется достаточное количество ИТ, которые можно применить для автоматизации производственных процессов в строительной отрасли. Например, твердотельная модель здания может нести в себе информацию по составу наружных стен, а стало быть, существует возможность по определению теплового баланса здания в целом. Информация о всех несущих конструкциях может способствовать выполнению прочностных расчетов, так как программа «видит» несущую часть конструкции, а также существует возможность расчета отдельных элементов здания вплоть до создания строительных чертежей, спецификаций и сопутствующей документации. Информация о расходе и типе строительных материалов позволяет автоматизировать перенос ее в автоматизированные системы для сметных расчетов. Но есть причины, препятствующие бурному прогрессу автоматизации в строительной отрасли.

Первой причиной является почти полное отсутствие возможности автоматизации проектирования по требованиям СНиП. Строительные нормы переполнены эмпирическими формулами и коэффициентами, а также табулированными функциями и графиками, полученными по результатам экспериментов. Наличие эмпирики не случайно. Эмпирические данные возникают там и тогда, когда существующий математический аппарат не в состоянии описать происходящий процесс. К сожалению, инжиниринг всегда опережает математику. Чрезмерное увлечение эмпирикой и почти полное отсутствие формализованных технологий проектирования и строительного производства тормозят развитие автоматизации производственных процессов в строительной отрасли.

Второй причиной является недостаточная технологическая культура работников, занятых в строительной отрасли. Это выражается в использовании пиратского ПО, которое «взломано» зачастую некорректно, в тотальном нарушении технологии строительного производства и в отсутствии каких-либо реальных графиков движения рабочей силы, финансов, машин и механизмов.

В целом же уровень автоматизации производственных процессов растет в соответствии с естественными экономическими законами. «Прорыв» в этой области не зависит от экономического законодательства и других косвенных причин. Он произойдет после преодоления двух причин, указанных выше.