Талапов В.В. Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий Рекомендовано НРО УМО вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 270800 «Строительство» Москва, 2011 УДК 721.01:004.9BIM ББК 38.2+32.973.26-018.2 Т16 Т16 Талапов В.В. Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 392 с.: ил. ISBN 978-5-94074-692-8 Эта книга посвящена новейшей технологии компьютерного проектирования – Информационному моделированию зданий (BIM) и является первым изданием по этой теме на русском языке. Технология BIM возникла сравнительно недавно, но за последние годы активно становится доминирующей в мировой проектно-строительной практике, заменяя все ранее применявшиеся методы проектирования. В нашей стране она только начала внедряться, но уже хорошо известна специалистам, работающим с программами Autodesk Revit, Graphisoft ArchiCAD, Nemetschek Allplan, Bentley Architecture, Tekla Structures и некоторыми другими. Настоящая монография является не только исследованием вопросов, связанных с новой технологией, но и учебником по основам BIM, популярно объясняющим, что такое информационное моделирование зданий, как оно возникло, где и кем используется, как его внедрять в проектную практику и что для этого необходимо. Книга не требует специальных знаний и рассчитана на самый широкий круг читателей: архитекторов и конструкторов, инженеров и строителей, эксплуатационщиков и собственников зданий, специалистов по информационным технологиям в строительстве, руководителей различного уровня, студентов и школьников. Она поможет каждому разобраться и сориентироваться в этой совершенно новой области применения компьютерных технологий, за которой – большое будущее. УДК 721.01:004.9BIM ББК 38.2+32.973.26-018.2 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Талапов В.В., 2011 ISBN 978-5-94074-692-8 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2011 Содержание От автора .............................................................. 6 Введение .............................................................. 7 1. Что предшествовало появлению BIM ...................... 9 1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования ......................................................................... 14 1.1.1. Восприятие проектируемых объектов через их плоские проекции ........................................................................ 14 1.1.2. Построение объемных изображений на плоскости. Перспектива .................................................................................... 21 1.1.3. Применение макетов в проектировании ................................. 30 1.1.4. Архитектурная эндоскопия ..................................................... 35 1.1.5. Совершенствование инструментов и методов черчения.......................................................................... 36 1.1.6. Графическое представление проекта ..................................... 37 1.2. Системы автоматизации проектирования ............................ 46 1.2.1. САПР на персональных компьютерах ...................................... 47 1.2.2. Специализация CAD-систем ................................................... 52 1.2.3. Близкое завершение эры CAD ................................................ 56 1.2.4. Направление дальнейшего развития САПР ............................. 60 2. Информационное моделирование зданий .............. 65 2.1. Основное определение информационного моделирования зданий .............................................................. 68 2.1.1. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании ............................................................................ 68 2.1.2. Краткая история терминологии .............................................. 70 2.1.3. Что понимается под BIM ......................................................... 72 2.1.4. Средство для научных исследований и экспериментов ........... 78 2.1.5. Практическая польза от информационной модели здания ................................................................................. 80 2.1.6. BIM и обмен информацией ..................................................... 88 2.1.7. Формы получения информации из модели ............................. 91 2.1.8. Основные заблуждения о BIM и их опровержение ................... 96 2.2. Кто больше всех заинтересован в информационной модели здания ......................................................................... 102 2.2.1. Новое строительство ............................................................ 103 2.2.2. Реконструкция, ремонт и эксплуатация зданий ..................... 110 4 Ñîäåðæàíèå 2.2.3. Безопасность зданий и их поведение в чрезвычайных ситуациях ....................................................................................... 118 2.2.4. Экологические и градостроительные задачи ........................ 125 2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM ................ 131 2.3.1. Машиностроительный подход............................................... 131 2.3.2. В основании BIM лежит кит ................................................... 134 2.3.3. Объектно-ориентированная технология ............................... 140 2.3.4. Параметры, определяющие геометрию здания .................... 143 2.3.5. Параметры, не влияющие на геометрию объекта .................. 148 2.3.6. Формы и способы работы с моделью .................................... 151 3. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике.............................................. 155 3.1. Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе ...................................................................... 158 3.2. Небоскреб One Island East в Гонконге ................................. 175 3.3. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине..................................... 192 3.4. Олимпийский водный стадион в Пекине............................. 203 3.5. Здание Федерального суда в городе Джексон, штат Миссисипи ....................................................................... 215 3.6. Новое здание Мариинского театра в Санкт-Петербурге .................................................................. 225 3.7. Реконструкция Оперного театра в Сиднее ......................... 239 4. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM ................................................... 251 4.1. Факторы, влияющие на внедрение BIM .............................. 254 4.1.1. Масштабы внедрения BIM в Старом и Новом Свете ................................................................................ 254 4.1.2. Объективная потребность в BIM для проектно-строительного процесса .......................................... 259 4.1.3. Внутренние экономические факторы .................................... 260 4.1.4. Человеческий фактор ........................................................... 263 4.1.5. Внешние экономические условия ......................................... 268 4.1.6. Стандартизация BIM ............................................................. 270 4.1.7. Факты, заставляющие задуматься ........................................ 273 4.1.8. Итоговые выводы.................................................................. 274 4.2. Консерватизм и здравый смысл......................................... 277 4.2.1. Экономический прагматизм ................................................. 277 4.2.2. Бытовой скептицизм ............................................................. 281 Ñîäåðæàíèå 5 4.2.3. Обмен опытом в условиях конкуренции ................................ 283 4.2.4. Профессиональные навыки и сила привычки ........................ 288 4.3. BIM и экологически рациональное проектирование ........... 291 4.3.1. Экологически рациональное проектирование ....................... 291 4.3.2. BIM и «зеленое» проектирование .......................................... 297 4.4. Кто создает BIM ................................................................. 304 4.4.1. Новые требования к специалистам ....................................... 304 4.4.2. Как готовить новых специалистов ......................................... 307 5. Программы, реализующие технологию BIM .......... 313 5.1. Комплекс BIM-программ компании Autodesk ..................... 315 5.2. Программа Digital Project компании GT .............................. 331 5.3. Пакет ArchiCAD компании Graphisoft .................................. 337 5.4. Комплекс программ фирмы Bentley Systems ...................... 341 5.5. Программы компании Nemetschek ..................................... 346 5.6. Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla Structures ..................................................... 350 6. Словарь терминов ............................................ 355 6.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения ........................................................................... 357 6.2. Основные понятия и термины ............................................ 372 Список литературы .............................................. 390 От автора Идея написать учебник по информационному моделированию зданий для широкого круга специалистов, начинающих знакомиться с этой технологией, возникла у меня примерно год назад. Главной причиной, побудившей к этому шагу, стало практически полное отсутствие литературы о BIM на русском языке, да и англоязычные издания на эту тему, по ряду причин малодоступные нашему читателю, можно пересчитать по пальцам. Дискуссии, развернувшиеся на конференции COFES-isicad в сентябре 2010 года в Москве, в которых мне довелось участвовать, также убедительно показали, что отсутствие информации по основам BIM существенно тормозит внедрение этой технологии в нашей стране, и эта проблема требует безотлагательного решения. В основу представляемой книги лег курс лекций, читаемых автором для студентов специальности «Проектирование зданий» НГАСУ (Сибстрин). В процессе подготовки книги часть материала была опубликована на сайте www.isicad.ru и в ряде других изданий. Практически все эти публикации вызвали бурные дискуссии, местами переходящие в очень бурные, что позволило мне существенно расширить и дополнить предполагавшуюся для книги информацию. Пользуясь случаем, хочу выразить руководству компании ЛЕДАС и всем участникам этих обсуждений искреннюю благодарность. Хочу также поблагодарить всех, кто помогал мне в различной форме в работе над этой книгой. Не перечисляю этих людей персонально только по одной причине – это бы стало еще одной главой книги, правда, с весьма симпатичными иллюстрациями. Особой благодарности достойны все студенты, которые учились у меня в разные годы и чьи помещенные здесь работы явно украсили это издание. Также хочется пожелать им успехов в жизни, а настоящая книга пусть станет еще одним документальным подтверждением полученных ими умений и навыков. Успешное освоение нами технологии BIM было бы невозможно без помощи со стороны компании Autodesk и ее замечательного коллектива, бесплатно предоставившего для учебных целей практически все имеющееся у них программное обеспечение, за что от себя и всех студентов также выражаю им искреннюю благодарность. Владимир Талапов Новосибирск февраль, 2011 Введение Сегодня уже никого не удивишь стремительным прогрессом в развитии науки и техники, с фантастической скоростью меняющим наши представления об окружающем мире и наши возможности в этом мире. Особенно это связано с бурным развитием компьютерных технологий. В значительной мере это относится и к архитектурно-строительному проектированию, хотя здесь многовековые традиции, пожалуй, особенно сильны. И все же сравнительно недавнее появление технологии информационного моделирования зданий (BIM) позволяет говорить о грядущих принципиальных изменениях в проектно-строительной отрасли. Задача настоящей книги – доходчиво рассказать читателю о том, что это за технология, как она возникла, где и кем применяется, каких уже достигла успехов, как ее осваивать и что для этого надо. Проще говоря, ввести читателя в новый для него мир информационного моделирования зданий и помочь ориентироваться в этом мире. Конечно, полного ответа на все обозначенные вопросы дать невозможно, поскольку BIM находится в постоянном развитии и каждый год поднимается на новую ступеньку вверх. Главное – заложить в сознании читателя фундамент, опираясь на который, он сможет дальше самостоятельно двигаться в направлении освоения информационного моделирования зданий. Настоящая книга рассчитана на широкий круг читателей, от студентов и даже школьников до опытных проектировщиков и строителей, а также других специалистов, деятельность которых в той или иной степени связана со зданиями, в том числе управленцев, риэлтеров и собственников объектов недвижимости. В наши дни информационное моделирование зданий – это новый вид деятельности практически для всех. Кроме того, технология BIM – это гораздо шире и больше, чем просто проектирование. Это фактически создание дубликата здания в виртуальном мире и работа с ним, позволяющая прогнозировать свойства и характеристики реального здания и более эффективно управлять ими. Эта книга, написанная в научно-популярном стиле, не требует от читателя специальных знаний, однако она будет интересна и тем, кто этими знаниями обладает. При этом совершенно не имеет значения, какой BIM-программой уже пользуется читатель или решает выбрать ее для освоения методов конкретного информационного моделирования, – содержащийся в книге материал носит общий, полезный для всех характер. 8 Ââåäåíèå А последняя глава должна еще и помочь сориентироваться в большом количестве уже существующих BIM-приложений. Значительная часть содержащейся в книге информации дана в виде иллюстраций, внимательное изучение которых призвано не только пополнить знания читателя, но и вселить в него уверенность в возможности быстрого освоения новой технологии (рис. 1). Этой цели служит и приведенный в конце книги словарь терминов. Несмотря на уже достигнутые успехи, сейчас в нашей стране, да и в мире в целом, информационное моделирование зданий находится лишь на начальной стадии своего развития. Но от того, насколько быстро и эффективно BIM будет внедряться в реальную практику, существенно зависит наше будущее, в том числе и самое ближайшее. Рис. 1. Денис Абраменков, Иван Глушков, Юлия Курнаева, Екатерина Малиновкина, Леонид Скрябин, Сергей Чураков. Модель нового комплекса зданий НГУ. Первая работа, выполненная студентами НГАСУ (Сибстрин) в Revit Architecture, 2008. Глава 1 Что предшествовало появлению BIM 1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования ......................... 14 1.2. Системы автоматизации проектирования ......................... 46 10 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM История архитектурно-строительного проектирования – это история развития человеческой мысли, которая не только занималась непосредственно самими сооружениями, но и совершенствовала механизмы их создания. Эта история весьма поучительна, она полна не только разных идей, достижений, открытий и изобретений, но и человеческих судеб, полностью связанных с зодчеством во всех его проявлениях. Когда мы говорим об истории, то обычно воспринимаем и оцениваем исторические личности уже по итогам их жизненного пути. Например, сложились устойчивые стереотипы, что Леонардо да Винчи всегда был человеком энциклопедических знаний, а Альбрехт Дюрер – великим художником и мыслителем. При этом мы часто забываем, что все они проходили определенный путь в своем развитии, у кого-то учились и затем кого-то учили сами. А высказываемые ими идеи были результатом достижения этими людьми определенных ступеней собственного развития. Поэтому, чтобы нами лучше воспринималось значение тех или иных идей, проектов, изобретений или произведений, в том числе и для их создателей, в книге по возможности приводится и возраст авторов. К тому же это дает возможность читателю сопоставлять достижения великих людей со своей собственной жизнью. А эти сопоставления – не просто дань любопытству. Ведь история проектирования – это одновременно и наша современность, поскольку большинство созданных человечеством методов этой деятельности используются и в сегодняшней проектной практике. Так что возникает интересный прецедент – мы имеем возможность и вправе сравнивать работы прошлых лет (и даже веков) с современными проектами. И надо отметить, что не всегда современные проекты в таком сравнении выходят победителями. Что касается информационного моделирования зданий, то оно как логическое развитие существующих методов проектирования также имеет свои глубокие исторические корни. Подход в проектировании, обозначаемый сейчас как информационное моделирование зданий, вызревал давно, но недостаточная техническая и технологическая развитость, отсутствие нужного инструментария не давали ему четко сформироваться. И только появление современных информационных технологий позволило наконец BIM «вылупиться на свет» и быстрыми темпами завоевать лидирующее положение в отрасли. Приведем пример. При строительстве Эйфелевой башни весь проект выполнялся вручную. И рекордным срокам возведения сооружения (два года) способствовали чертежи чрезвычайно высокого качества с указанием точных размеров для более 12 000 металлических деталей, при сборке которых использовали 2,5 миллиона заклёпок (рис. 1-1). ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 11 Рис. 1-1. Фрагмент одного из чертежей Эйфелевой башни (ориентировочно 1886 год) Согласно первоначальному замыслу, Эйфелева башня должна была служить входной аркой парижской Всемирной выставки 1889 года, и через 20 лет эксплуатации ее должны были демонтировать. На конкурс было предложено четыре проекта. Лучшим оказалось предложение Густава Эйфеля, в котором помимо всего прочего заявлялась новая технология возведения подобных сооружений. Особенность этой технологии заключалась в том, что башня предполагалась сборной, все отверстия для заклепок в конструкциях сверлились «на земле», затем детали (весом не более 3 тонн) поднимались к нужному месту и уже там присоединялись к основному каркасу (рис. 1-2). Рис. 1-2. Рабочие моменты монтажа самой верхней части конструкций Эйфелевой башни. Эти рабочие объективнее всех оценивают, насколько точно проведена работа «на земле». 1889 год 12 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Благодаря такому подходу при общем весе только металлоконструкций в 7500 тонн (вес всего сооружения – 10 000 тонн) с задачей возведения башни успешно справилось 300 рабочих. Сейчас совершенно очевидно, что для решения такой задачи идеально подошла бы информационная модель всей Эйфелевой башни, созданная в одной из современных BIM-программ для проектирования металлоконструкций и передающая затем данные на изготовление конструкций на станки с ЧПУ (даже если не рассматривать возможность оптимизации конструкции). У Густава Эйфеля и его коллег подобных средств проектирования не было (человечество еще не достигло нужного уровня развития), зато имелись умные головы, профессиональный опыт и впечатляющий энтузиазм (рис. 1-3). Рис. 1-3. Различные эпизоды строительства Эйфелевой башни, 1888 год ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 13 В результате фактически все то, что является сегодня принципиальными характеристиками технологии BIM и определяет ее силу и эффективность, создатели Эйфелевой башни виртуозно реализовали вручную. И это привело к появлению в конце XIX века еще одного шедевра мировой архитектуры (рис. 1-4). Рис. 1-4. Фотография открытия Эйфелевой башни в 1889 году. Слева – Густав Эйфель (тогда ему было 57 лет) А спустя более чем 100 лет появилась технология информационного моделирования зданий, о которой Густав Эйфель мог только мечтать (рис. 1-5). Рис. 1-5. Остроумная реконструкция возведения Эйфелевой башни в современных условиях 14 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования Сколько существует человечество, оно все время что-нибудь строит. А сколько существует строительство, столько существует и проектирование. Методика и формы реализации архитектурно-строительного проектирования всегда менялись в угоду времени и зависели от уровня развития человечества в ту или иную эпоху. Они же характеризовали и уровень этого развития, поскольку всегда учитывали и использовали самые современные на тот момент знания, изобретения и научно-технические достижения. Другими словами, состояние проектно-строительной отрасли всегда характеризует и отражает степень развития всего общества. В процессе развития проектирования десятилетиями, а то и веками вырабатывались, совершенствовались и доводились до высочайшего исполнительского уровня многочисленные методы и технологии его реализации. Многие из них, хотя и существуют уже несколько сотен лет, всё еще не стали «музейными экспонатами» – они успешно адаптировались к нынешним условиям и активно используются в современной проектной практике, конкурируя с новыми, уже компьютерными технологиями либо становясь их идейной основой. Так что история развития технологий архитектурно-строительного проектирования – это одновременно и экскурс по широкому спектру использующихся сегодня методов и инструментов проектирования. Думается, такого больше нет ни в одной отрасли современной индустрии. 1.1.1. Восприятие проектируемых объектов через их плоские проекции Реализуемый в наше время подход к проектированию любых возводимых человеком сооружений возник в римской архитектурной школе XVI века и с тех пор принципиальных изменений не претерпел. В Италии это была эпоха Возрождения. По шкале истории России это время примерно соответствует периоду правления Ивана Грозного. Принципиальная суть этого возникшего 500 лет назад, но «современного» метода сотворения новых зданий заключается в том, что информация о проектируемом объекте накапливается, обрабатывается, представляется, используется и хранится в виде его плоских проекций: планов, фасадов, разрезов, перспективных видов и других графических изображений, а также в форме описательной (текстовой или табличной) части (рис. 1-1-1). Âîñïðèÿòèå ïðîåêòèðóåìûõ îáúåêòîâ ÷åðåç èõ ïëîñêèå ïðîåêöèè 15 Рис. 1-1-1. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). План здания. Конец XIX века Другими словами, все проектируемые здания, сооружения и объемные конструкции воспринимаются, исследуются, анализируются, разрабатываются и передаются строителям для возведения через их плоские проекции, количество, содержание и способы оформления которых определены (правильнее сказать, выстраданы) многовековой общечеловеческой практикой (рис. 1-1-2). Конечно, внешний вид здания определялся только замыслом архитектора. И все же такой подход к проектированию (восприятие объема через плоские проекции), налагавший определенные ограничения на деятельность человека, закономерно влиял и на его результаты, в большей или меньшей степени определяя характер форм будущих сооружений. Во-первых, восприятие объема через плоскость неминуемо накладывало «технологический» отпечаток на сам проектируемый объект. А именно здания в основном были ограничены фасадными плоскостями, а в плане имели систему прямоугольников с параллельными сторонами. Какие-либо закругления выполнялись или по дуге окружности, или по линии овала с четкой осью симметрии. 16 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-1-2. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Фасад. Конец XIX века. В период работы над проектом собора архитектору было примерно 45 лет. Из коллекции И. Поповского Иными словами, проектировалось все то, что хорошо ложилось на плоскость с помощью циркуля и линейки, то есть все то, что было технологично при таком подходе к проектированию. Все отступления от этих правил были либо новаторскими и революционными, либо просто результатами ошибок и недоразумений, но в любом случае их было относительно немного. Например, в Нью-Йорке с 1902 года стоит 22-этажный «дом-утюг», больше напоминающий не здание, а корпус корабля, из-за вынужденно очень острого угла между примыкающими стенами. Этот угол определился характером пересечения в этом месте Бродвея и Пятой авеню. Но это Âîñïðèÿòèå ïðîåêòèðóåìûõ îáúåêòîâ ÷åðåç èõ ïëîñêèå ïðîåêöèè 17 острый угол в плане, а фасады здания имеют классическую прямоугольную форму. В свое время это 82-метровое здание (тогда – одно из самых высоких сооружений Нью-Йорка) своими нетрадиционными формами наделало много шума и привлекло всеобщее внимание, став одной из главных достопримечательностей города. Да и в наши дни нью-йоркский «дом-утюг» продолжает оставаться известным на весь мир, хотя справедливости ради надо сказать, что новаторство Дениела Бёрнема было не в том, что у него получился «утюг», а в том, что он впервые в мире применил при создании небоскребов металлокаркас. Но людей до сих пор в этом здании привлекает прежде всего форма (рис. 1-1-3). Итак, сто лет назад треугольный только в плане «дом-утюг» был новаторством, смелым вызовом традиционной архитектуре и предметом широкого обсуждения. Сейчас во многих городах мира насчитываются уже сотни «домов-утюгов», которые так сильно уже никого не удивляют, и их число неуклонно растет. А в Новосибирске даже есть здание (ныне – Дом национальной культуры им. Г. Заволокина), спроектированное и построенное в 1930-х годах, у которого оси плана расположены под углом, лишь немного меньшим 90 Рис. 1-1-3. Дэниел Бёрнем (на тот момент ему было 55 лет). Флэтайрон-билдинг («дом-утюг»). Нью-Йорк, 1902 18 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-1-4. ДНК им. Г. Заволокина («дом-бумеранг»). Новосибирск, 1933. Из коллекции И. Поповского градусов (примерно 86), так что его логичнее назвать «домом-бумерангом» (рис. 1-1-4). Исследователи до сих пор не могут понять, что бы это значило, – ведь согласно стилю здания (конструктивизм), его почти типовому предназначению (первоначально здание проектировалось и строилось как фабрикакухня) и строительной практике тех лет логичнее был бы все-таки иметь между осями прямой угол. Никаких внешних факторов в виде пересекающихся под острым углом улиц рядом со зданием на тот момент не было. Да и 86 градусов от 90 принципиально не отличаются. И хотя здание строилось дольше обычного (видимо, трудно было строить под углом 86 градусов), на «распространенное» в то время вредительство в условиях обострения классовой борьбы это тоже не похоже. Так что загадка «дома-бумеранга» (даже не установлена фамилия автора проекта) уже много десятилетий продолжает будоражить умы историков и архитекторов. Âîñïðèÿòèå ïðîåêòèðóåìûõ îáúåêòîâ ÷åðåç èõ ïëîñêèå ïðîåêöèè 19 Конечно, среди существующих зданий есть и другие, даже более «изогнутые» исключения, но все они еще больше подтверждают общее правило господства прямолинейных форм, поскольку все остальное, окружающее эти постройки, – также прямоугольное и геометрически правильное, в том числе и фасады самих этих «зданий-треугольников». Во-вторых, технология восприятия трехмерного объекта по схеме «объем через плоскость» требовала, да и сейчас требует, от проектировщиков и строителей (часто главными действующими лицами здесь были одни и те же люди) умения правильно понимать, что же там изображено, то есть обладать так называемой «высокой культурой работы с чертежами». Такая культура, вырабатывавшаяся у специалиста годами не только учебы, но и практической работы, включала в себя: а) способность по плоским изображениям правильно увидеть замысел архитектора или инженера как целиком, так и в отдельных деталях (даже появился термин – «умение читать чертежи»); умение «по трем проекциям» мысленно строить трехмерную модель будущего здания и «пропускать» через эту модель все остальные чертежи, первым делом проверяя их на соответствие этой самой «воображаемой» модели; б) необходимость предельно точно и безошибочно выполнять проектную документацию как с инженерной, так и с чертежной точек зрения, что требовало: строго соблюдения при вычерчивании размеров постройки, масштаба чертежа, толщин и типов линий, условных обозначений, видов штриховок, размера и стиля шрифта, расположения и правильного заполнения таблиц и штампов, а также многих других условностей и особенностей инженерного черчения. Отметим, что такие «строгости» в оформлении чертежной документации, порой граничащие с профессиональным фанатизмом, были совершенно необходимы и оправданы, поскольку обеспечивали единый стандарт, служивший определенной гарантией «правильного» прочтения чертежей специалистами. Общепризнанным «высшим пилотажем» в области чертежной графики, характеризовавшим мастерство проектировщика, наряду с построением перспектив было выполнение разрезов зданий со всеми возникающими при этом (надо сказать, неестественными, поскольку здание в жизни никто не резал) слоями срезов и тенями. И это чисто «виртуальное» изображение делалось не для того, чтобы поразить воображение заказчика, хотя именно это в первую очередь и происходило, настолько фантастическими казались виды разрезов. Их главной задачей было донести до остальных специалистов информацию о внутреннем обустройстве здания, особенно в тех его частях и эле- 20 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM ментах, которые при внешнем осмотре не видны или вообще не доступны. Такие работы неизменно вызывают восхищение наших современников, в первую очередь мастерством создания «воображаемой» модели и проецированием этой модели на выбранную плоскость. Причем, если внимательно приглядеться, это все-таки не были «формальные» разрезы модели, которые сейчас бы выполнил компьютер (а он порежет все, что попадется под «лезвие» секущей плоскости), это были «разумно правильная геометрия плюс здравый смысл», поскольку решалась задача визуальной передачи информации об объекте (рис. 1-1-5). В-третьих, при такой системе проектирования вся информация об объекте собиралась (считывалась) с бумажных носителей (чертежей), сводилась воедино, анализировалась, превращалась в трехмерную модель будущего здания и комплексно обрабатывалась в едином центре – в голове автора проекта. В сложных случаях к ней добавлялись головы небольшого коллектива помощников, которые работали самостоятельно, но под общим авторским руководством. Рис. 1-1-5. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Разрез. Конец XIX века. Из коллекции И. Поповского Ïîñòðîåíèå îáúåìíûõ èçîáðàæåíèé íà ïëîñêîñòè. Ïåðñïåêòèâà 21 Другими словами, автор проекта сам все проектировал, все знал, все предусматривал, все предвидел и за все отвечал. Понятно, что в такой ситуации очень сложный проект был одному человеку просто не по силам (ведь помощники только помогают, выполняя черновую работу, а не делают проект вместо тебя), либо становился «делом всей жизни», и на другие серьезные работы у автора просто не оставалось времени и возможностей. Таким образом, даже если пока отбросить высокую вероятность проектных ошибок, традиционный подход к проектированию объективно и постоянно толкал проектировщиков на своеобразное «мелкотемье» – каждый обычно брался только за то, что мог сделать сам в одиночку (рис. 1-1-6). Рис. 1-1-6. «Проект расширения зрительного зала с каменной будкой для кинематографического аппарата» в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Ввиду небольшого объема работы вся информация о будущей пристройке к зданию собрана на одном листе. Первые годы XX века. Из коллекции И. Поповского 1.1.2. Построение объемных изображений на плоскости. Перспектива Трехмерное восприятие проектируемого объекта по его плоским проекциям – дело очень сложное, особенно когда надо донести свое видение задуманного здания до других людей, то есть снова поместить «воображаемую» модель на плоскость, причем не на одну, а несколько, предвосхищая хотя бы основные виды будущего сооружения. Автор этих строк отлично помнит, как в начале 1990-х он пытался объяснить студентам-архитекторам, как выглядит тело, получающееся в результате пересечения двух цилиндров под определенным углом. Отчаявшись от безуспешных попыток изобразить это тело на бумаге, он включил компьютер, сел за AutoCAD, построил пересечение цилиндров и покрутил его со всех сторон перед ошеломленными учениками (в тот день эти студенты увидели AutoCAD впервые в жизни). Хорошо, когда есть AutoCAD. 22 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM В 1494 году, когда молодой Альбрехт Дюрер (ему тогда исполнилось 23 года) впервые отправился в путешествие по Европе и приехал в Венецию, пакета AutoCAD еще почти ни у кого не было, а построение перспективных изображений было делом избранных, в полном смысле этого слова мастеров, то есть наиболее образованных, умелых и «продвинутых» художников-энтузиастов своего времени, для которых познание законов перспективы было сродни научному открытию (рис. 1-1-7). Рис. 1-1-7. Альбрехт Дюрер. Автопортрет (1498) и пейзаж с перспективой (1489) В это время уже получивший серьезную известность итальянский художник и знаток геометрии Джакопо де Барбари (на тот момент ему было примерно 50 лет) с учениками в завершение своих многолетних исследований методов построения перспективы собирался осуществить грандиозную и ранее никем не выполнявшуюся работу – создать панораму Венеции с птичьего полета (сейчас бы это назвали трехмерной картой – панорамой города) (рис. 1-1-8). Нуждаясь в квалифицированных помощниках, Джакопо де Барбари предложил талантливому немецкому юноше остаться с ними на год-другой и поработать (забегая вперед, отметим, что в целом работа над перспективной панорамой Венеции была успешно завершена в 1500 году и потребовала от своих исполнителей почти четырех лет напряженного труда). Думаю, что мы сейчас не в состоянии до конца правильно оценить, насколько заманчивым для Альбрехта Дюрера было предложение уже признанного на тот момент мастера Джакопо де Барбари поработать над перспективной панорамой Венеции. Ведь речь шла о самом переднем крае прикладной науки того времени (хотя науку на «прикладную» и «чистую» тогда еще никто не разделял). И хотя Альбрехт Дюрер, к большому своему сожалению, вынужден был отказаться (не оставалось времени на другие замыслы, ради которых он Ïîñòðîåíèå îáúåìíûõ èçîáðàæåíèé íà ïëîñêîñòè. Ïåðñïåêòèâà 23 Рис. 1-1-8. Джакопо де Барбари. Карта Венеции с птичьего полета. Работа размером 134×282 см выполнена на шести деревянных досках, сейчас хранится в музее Коррер в Венеции. Завершена в 1500 году приехал в Италию), всю оставшуюся жизнь немецкий художник постоянно обращался к вопросам построения перспективы и добился в этом немалых успехов, став даже автором нескольких учебников (рис. 1-1-9). Что же касается успешно завершенной панорамы Венеции, то, как это ни парадоксально может звучать, уникальная работа Джакопо де Барбари Рис. 1-1-9. Альбрехт Дюрер. Рисунок уже зрелого мастера (54 года), поясняющий, как художник создает перспективное изображение модели с помощью рамки с сеткой. 1525 24 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM при всей ее наглядности и прикладной значимости (некоторые места, имевшие военное значение, в частности изображение Арсенала, даже пришлось сознательно исказить, чтобы потенциальный противник не догадался, что же находится за его трехметровыми стенами) носила тогда еще и научнотеоретический, и даже концептуально-философский характер. Дело в том, что непосредственно проверить на практике правильность таких построений никто не мог, – люди еще не научились летать, хотя высокие здания, с которых можно было обозревать значительную часть города, в Венеции в те годы уже имелись. Панорама Венеции произвела огромное впечатление на современников и имела громаднейший успех. Она позволяла общим взглядом охватить весь город и воспринимать его как единое целое. Возможно, впервые появилось и единое изображение целых архитектурных ансамблей в их реалистичном окружении, что существенно расширяло и понимание архитекторами их профессионального фронта работы (рис. 1-1-10). Но самое важное – осуществленный замысел наглядно показывал силу как индивидуально человеческого, так и коллективного разума. Благодаря таким работам, как панорама Венеции, в эпоху Возрождения формировались и отрабатывались новые способы видения окружающего нас мира. Людям вдруг показали, причем весьма убедительно, то, чего они сами пока еще не видели и увидеть не могли (думается, позже таким сопостави- Рис. 1-1-10. Джакопо де Барбари. Карта Венеции с птичьего полета. Фрагмент (площадь Сан-Марко), 1500 Ïîñòðîåíèå îáúåìíûõ èçîáðàæåíèé íà ïëîñêîñòè. Ïåðñïåêòèâà 25 мым открытием станет фотография обратной стороны Луны, полученная советской космической станцией в октябре 1959 года). Джакопо де Барбари был одним из первых, но не единственным, кто вырабатывал эти новые способы «визуализации на кончике пера», сочетавшие искусство с точным расчетом. Его современник и единомышленник Леонардо да Винчи (на тот момент ему тоже было порядка 50 лет), вдохновленный панорамой Венеции, в 1503 году «серьезно» (как будто до этого он что-то делал «несерьезно») занялся созданием изображений с птичьего полета своих родных мест – региона Тоскана. Работы Леонардо да Винчи также имели серьезный успех, но, к сожалению, до наших дней почти не дошли (рис. 1-1-11). Рис. 1-1-11. Леонардо да Винчи. Долина реки Арно, эскиз, 1473 После панорамы Венеции в Европе стало даже модно и престижно иметь аналогичные карты-панорамы городов, а полученные и систематизированные в конце XV века знания о построении перспективы получили самое широкое распространение. В результате, как было подсчитано, с 1500 по 1860 год панораму только Венеции рисовали более 60 раз. Таким образом, в эпоху Возрождения передовая человеческая мысль, обгоняя на несколько веков технические возможности своего времени, при изображении зданий, городов и ландшафта пыталась выйти (пока еще традиционными средствами) из плоскости в трехмерное пространство (говоря современным языком, стремилась из 2D в 3D). Художники не ограничивались при этом только изображением созерцаемого, но и создавали новые образы, которые в реальности увидеть было пока еще невозможно. Уже в наше время, спустя почти пятьсот лет после объемной карты Венеции, в Томске профессором Юрием Нагорновым была построена «Панорама Томска первой четверти ХХ века», ставшая своеобразной реализацией идей 26 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-1-12. Историческая панорама Томска и ее автор Юрий Нагорнов. Снимок сделан в Музее истории Томска, 2004 эпохи Возрождения на современном уже для нас уровне знания о законах перспективы (вся работа выполнялась автором вручную) (рис. 1-1-12). Главной особенностью томской работы стало то обстоятельство, что это была историческая панорама, воссоздававшая вид города, которого на момент построения изображения уже не было. Проще говоря, Юрий Нагорнов не мог «сесть на холмик» и, любуясь красотами, рисовать виды родного города – старый Томск уже канул в Лету. Поэтому автору пришлось провести серьезные исторические исследования и немало потрудиться в музеях и архивах для определения и уточнения деталей панорамы: от восстановления прежней, изменившейся ныне планировки районов и кварталов города до уточнения элементов оформления отдельных зданий. Всего на плоскости размером 2×4 метра изображено более 7000 домов и примерно 300 кварталов. Особо значимые здания получали еще и отдельные изображения по периметру панорамы. Создание самой перспективы такого размера и широкого угла зрения (по горизонтали – более 80 градусов) представляло отдельную задачу высшего уровня сложности. Не вдаваясь в детали построения панорамы Томска (подробное описание было дано Юрием Нагорновым в отдельной книге), отметим лишь, что для охвата всего города была выбрана точка зрения (тот самый «холмик») на противоположном берегу Томи на высоте примерно одного километра, а для более правильной передачи очертаний улиц и уменьшения искажений, вызванных широким углом зрения, применялись топологические преобра- Ïîñòðîåíèå îáúåìíûõ èçîáðàæåíèé íà ïëîñêîñòè. Ïåðñïåêòèâà 27 зования и эффект криволинейности поверхности картины (она как будто «выворачивалась» в нашу сторону). Техническая сложность задачи и большой объем исследуемого и используемого материала, а также то обстоятельство, что автор работал один, привели к тому, что работа по созданию панорамы Томска выполнялась в течение восьми лет (с 1990 по 1998 год). Но благодаря именно этой работе и высокой профессиональной ответственности автора сейчас «Панорама Томска первой четверти ХХ века» воспринимается специалистами различных областей деятельности как исторически достоверный документ. Забегая вперед, отметим, что современные компьютерные программы еще не «доросли» до качественного построения столь насыщенных перспективных изображений. Пока не доросли. Но, учитывая фантастический прогресс в современных технологиях проектирования, можно с уверенностью предположить, что это – вопрос сравнительно короткого промежутка времени. Так что «Историческая панорама Томска», скорее всего, представляет собой последнее рукотворное перспективное изображение крупного города или вообще населенного пункта. Её же, пожалуй, можно рассматривать и как одну из первых (если не первую) «безкомпьютерную» информационную модель крупного города, причем в определенную, ушедшую в прошлое историческую эпоху. В процессе работы над «Исторической панорамой Томска» Юрий Нагорнов собрал и систематизировал огромное количество бесценной информации. Поэтому созданное им перспективное изображение города может рассматриваться не только как средство визуальной подачи этой информации, но также и как способ ее хранения (здесь так и просится словосочетание «информационная модель») (рис. 1-1-13). К началу ХХ века значительно возросшие технологические потребности проектирования привели к окончательному разделению перспективных изображений на архитектурную графику, рассматриваемую как способ подачи идеи и самовыражения автора, и рабочую перспективу, предназначенную для самопроверки в процессе проектирования возникающих архитектурных решений. С этого времени рабочие перспективы уже выполнялись не для демонстрации их заказчикам или коллегам, а имели чисто техническое предназначение и часто после завершения проекта уничтожались вместе со всем остальным черновым материалом. Документы и архивы позволяют утверждать, что такого рода деятельность была обязательной в проектной практике при работе с особо важными или просто важными объектами вплоть до эпохи появления компью- 28 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-1-13. Юрий Нагорнов. Фрагменты исторической панорамы Томска. ТГАСУ, 1990–1998 годы терной графики. И если презентационные изображения почти всегда выполнялись по готовому или почти готовому проекту, то технические перспективы – в процессе работы. Наиболее важные технические перспективные изображения, выполненные строго по законам классической перспективы и использовавшиеся для обоснования принятых решений и уточнения чертежей проекта, фактически становились неотъемлемой частью проектной документации и почти для всех значимых зданий сохранились в архивах. Эти изображения, служившие для уточнения пропорций проектируемого объекта при восприятии здания с реально существующих или запланированных видовых точек (своеобразный объективный контроль), выполнялись всегда с максимальной математической точностью (рис. 1-1-14). Многие перспективные расчеты впоследствии выверялись на натурном объекте путем выполнения проблемного фрагмента в натуральную вели- Ïîñòðîåíèå îáúåìíûõ èçîáðàæåíèé íà ïëîñêîñòè. Ïåðñïåêòèâà 29 Рис. 1-1-14. Юрий Нагорнов. Одно из технических построений при создании исторической панорамы Томска. ТГАСУ, 1990–1998 годы чину из более простого материала (например, фанеры). Никаких «художественных» добавок на таких изображениях не допускалось. Технические перспективы были частью технологии проектирования, причем достаточно сложной и трудоемкой, но необходимой. Например, при разработке проекта знаменитого ныне здания Адмиралтейства в Санкт-Петербурге архитектором Андреяном Захаровым (на тот момент – примерно 45 лет) было только для портика выполнено более трехсот перспективных набросков, уточнявших пропорции деталей сооружения в соответствии с перспективными сокращениями (рис. 1-1-15). Рис. 1-1-15. Андреян Захаров. Здание Адмиралтейства в Санкт-Петербурге. Фрагменты работы. Начало XIX века 30 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 1.1.3. Применение макетов в проектировании Итак, трехмерное видение проектируемого объекта через его плоские проекции было делом весьма сложным, особенно когда требовалось это видение передать другим. Существенную помощь в этой работе, а именно – облегчение трехмерного восприятия здания, оказывали макеты – выполненные в масштабе картонные, деревянные или сделанные из иных материалов уменьшенные копии проектируемых сооружений. Это были принципиально новые средства трехмерного представления проектируемого объекта. Выполненные подчас с ювелирным изяществом, макеты практически всегда производили на публику неизгладимое впечатление своей миниатюрной красотой и доходчивостью, давая возможность человеку «заглянуть в будущее». Доходило до того, что серьезные проекты на высочайшее утверждение без макета вообще не представлялись. Но долгое время функции этих макетов были в основном визуальноинформативными, представляющими внешний вид здания, а также компоновку комплекса зданий или микрорайона (рис. 1-1-16). Сами макеты при всем мастерстве их авторов изготавливались с высокой степенью условности и были, да и сейчас являются, даже после привлечения к их выполнению различных компьютерных технологий, делом весьма трудоемким. Рис. 1-1-16. Алена Бойкова, Мария Табакаева и Алексей Нестеркин. Макет бизнес-центра в Новосибирске. Фестиваль «Золотая капитель», 2007 Ïðèìåíåíèå ìàêåòîâ â ïðîåêòèðîâàíèè 31 Даже появилась новая специальность – макетировщик, которая благополучно дожила и до наших дней. Примерно с середины XVIII века макеты расширили свое применение – не только для передачи в объеме проектных замыслов архитекторов, но и в качестве инженерных моделей для расчетов и испытаний. Например, известный русский изобретатель Иван Кулибин успешно использовал деревянные макеты различных конструкций для установления характера имевшихся в них связей. Его подход в конструкторском макетировании был прост, как все гениальное – он заменял в модели исследуемой конструкции отдельную палочку нитью и смотрел, что получится. Если нить провисала – связь работала на сжатие, если натягивалась – на растяжение. Думается, этот остроумный подход к показу характера конструктивных связей можно рассматривать как один из первых в мире способов визуализации получаемой из модели информации. А сам метод моделирования, получивший в дальнейшем название «палочно-веревочного треугольника», лег в основу проектирования прежде всего многих мостовых и арочных конструкций того времени. В частности, в ту пору 37-летний Иван Кулибин описанным способом помог англичанам спроектировать мост в Лондоне (этот мост был построен), а также рассчитал беспрецедентный по своим размерам одноарочный мост через Неву в Санкт-Петербурге. К сожалению, несмотря на успешные испытания модели, последний проект так и не был реализован (рис. 1-1-17). Рис. 1-1-17. Иван Кулибин. Проект одноарочного 300-метрового моста через Неву. Модель была изготовлена и испытана в 1772 году 32 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Не будет преувеличением сказать, что Иван Кулибин был одним из тех, кто своими опытами предвосхитил появление информационного моделирования зданий, наглядно показав, что важна не просто геометрия объекта, а информация о его свойствах, и эта информация может содержаться в модели и при необходимости извлекаться из нее. В наши дни возможности инженерных расчетов продвинулись далеко вперед. Однако макеты особо значимых мостов и сооружений, зданий и целых микрорайонов периодически проходят испытания в «естественных» условиях, например продуваются в аэродинамических трубах. И пример «танцующего» моста в Волгограде в 2010 году показал, что современные технологии и методики расчетов предусматривают еще не все, так что от макетирования и стендового аэродинамического исследования особо важных сооружений отказываться пока рано (рис. 1-1-18). Рис. 1-1-18. Вверху – испытания в аэродинамической трубе динамически подобной модели пролетного строения моста. Внизу – строительство моста в Томске с разработанными устройствами для гашения колебаний. НГТУ, Кафедра аэрогидродинамики, 1996 Ïðèìåíåíèå ìàêåòîâ â ïðîåêòèðîâàíèè 33 В наше время изготовление макетов для аэродинамических исследований – это целая область деятельности, требующая специального технологического подхода. В частности, в современных исследовательских макетах должны масштабироваться не только геометрические размеры, но и веса и прочностные характеристики составных элементов. Макеты также снабжаются специальными датчиками, способными замерять (и передавать на компьютер) точные значения давления на модель и другие параметры аэродинамического воздействия. Особое значение придается специальным видам визуализации, один из которых – съемка на фото и видеокамеры обтекания здания специально созданными потоками дыма, для лучшей наглядности составленными (с помощью отверстий в «магистральной» трубке) из отдельных полосок (рис. 1-1-19). Рис. 1-1-19. Продувка макета высотных зданий в аэродинамической трубе. Вверху – общий вид моделей и экспериментального стенда (слева) и модели высотных зданий с установленными в них датчиками для измерения ветрового давления (справа). Внизу – визуализация воздушных потоков (слева) и эпюры распределения коэффициентов давления по поверхности зданий (справа) при юго-восточном направлении ветра. НГТУ, Кафедра аэрогидродинамики, 2008 34 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Такая работа дает много интересных результатов, особенно в тех разделах проектирования, которые еще в силу неразвитости наших знаний плохо поддаются численным расчетам, и в обозримом будущем ничем не заменима. Думается, с полным основанием можно назвать такие макеты «информационными», а их продувку в аэродинамической трубе – способом получения нужной информации. Но по своей сути это – те же опыты Ивана Кулибина, только на более высоком, современном уровне развития науки и техники (рис. 1-1-20). Рис. 1-1-20. Продувка макета высотных зданий в аэродинамической трубе. Слева – застойная зона с подветренной стороны здания, справа – нисходящее воздушное течение в нижней части сооружений. НГТУ, Кафедра аэрогидродинамики, 2008 Значение макетирования в проектной деятельности стало настолько велико, что до сих пор почти во всех странах мира ни один из по-настоящему крупных проектов без макета не утверждается. А некоторые богатые заказчики (в основном из арабских стран) даже оговаривают в задании на проектирование макетирование отдельных частей здания в натуральную величину. В наше время в мире широко применяется и практика полноразмерного макетирования внутренних помещений здания. В частности, в США полноразмерное интерьерное макетирование используется при проектировании особенно значимых государственных объектов, поскольку в этой стране внешней представительности власти всегда придают особое значение. Например, таким способом в обязательном порядке проверяют правильность внутренней организации залов судебных заседаний, когда будущие участники процессов (в первую очередь федеральные судьи) оценивают комплексное воздействие интерьера зала на людскую аудиторию. Àðõèòåêòóðíàÿ ýíäîñêîïèÿ 35 1.1.4. Архитектурная эндоскопия Еще одним направлением использования макетов в проектировании стала архитектурная эндоскопия, впервые появившаяся во Франции в середине ХХ века и получившая затем широкое распространение в Европе и США. Эта сравнительно молодая технология моделирования восприятия человеком проектируемого или уже существующего объекта (чаще всего – здания в сложившейся застройке) связана с применением медицинских эндоскопов для просмотра мелкомасштабных архитектурных макетов. Усовершенствованные для этих задач и лишенные медицинских функций эндоскопы (названные борескопами) позволяют получать изображения макета с различных, в том числе очень близко расположенных к нему, точек зрения. Фактически речь идет об имитации на основе обычного макета восприятия человеком полномасштабной модели здания или целого квартала, причем не только статического, но и динамического (для этого делалось много кадров с небольшим смещением точки зрения либо к передвигаемому борескопу присоединялась кинокамера) (рис. 1-1-21). Дальнейшее совершенствование эндоскопических комплексов, расширяющее возможности исследования макетов (мелкомасштабных физических моделей) и повышающее удобство работы с ними, привело к использованию многих новых технических решений, в том числе разработанных в промышленности для станков с числовым программным управлением (ЧПУ). В частности, это позволило автоматизировать перемещения борескопа по макетам с заданной скоростью и возможностью повторения заданной траектории, а также отслеживать при таком перемещении рельеф местности. Рис. 1-1-21. Эндоскопические установки, изготовленные в СССР в 1980-х годах 36 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM К сожалению, в нашей стране архитектурная эндоскопия до сих пор не получила по настоящему широкого развития, хотя современные технические средства, а также компьютерные технологии (которые здесь также находят применение), в том числе и быстрого прототипирования, резко расширяют ее возможности (рис. 1-1-22). Рис. 1-1-22. Технический эндоскоп (борескоп) “Karl Storz” с уникальной цилиндрической оптикой “HOPKINS” на фоне макета МАРХИ. Справа – видеокадр фрагмента макета, полученный через борескоп. МАРХИ, Лаборатория видеосистем, 2004 1.1.5. Совершенствование инструментов и методов черчения При возрастании уровня сложности вновь создаваемых зданий и сооружений имевшаяся ранее технология проектирования явно тормозила прогресс в строительстве, растягивая разработку и создание новых объектов порой на многие годы, а то и десятилетия. При этом неуклонно возрастало число задействованных в проектировании специалистов. Как следствие – объем бумажной документации увеличивался настолько, что никто уже не мог единым взглядом проверить даже правильность и согласованность чертежей и расчетов. Попытки совершенствовать проектирование предпринимались постоянно. В первую очередь они касались инструментов черчения. Рейсфедеры, циркули, рейсшины, калька, специальная тушь, копировальные аппараты – все эти и многие другие изобретения существенно облегчали каторжный труд проектировщиков. Но они не отменяли саму «каторгу» (рис. 1-1-23). Более важным по значимости стало понимание необходимости унификации чертежной продукции. В результате появились некие стандарты оформления чертежей и даже специальные сотрудники – нормоконтро- Ñîâåðøåíñòâîâàíèå èíñòðóìåíòîâ è ìåòîäîâ ÷åð÷åíèÿ 37 Рис. 1-1-23. Слева: современный кульман – мечта любого чертежника; справа: конструкторское бюро металлического завода, оснащенное самыми современными на тот момент техническими средствами черчения. Санкт-Петербург, 1911 леры, в задачу которых входило просто проверять, правильно ли другие оформляют чертежи. Если же коснуться содержания чертежей, то здесь проверяющих всегда было куда больше, но это не помешало, например, типичной ошибке такого способа проектирования – несоответствию планов и фасадов здания – уверенно дожить и до наших дней. Если коснуться расчетной части проекта, то она всегда была как бы оторвана от вышедшей на первый план его графической составляющей. Любые существенные изменения в графической части проекта требовали заново производить все расчеты, что было довольно утомительно и занимало много времени, так что часто расчеты корректировалось весьма поверхностно или просто «на глаз». Да и расчетная схема несущих конструкций здания составлялась отдельно (параллельно графической части) на основе личных умозаключений и квалификации инженера и могла быть весьма упрощенной по отношению к замыслу архитектора. Таким образом, все яснее и яснее вырисовывалась новая проблема – постоянно возрастающие объемы необходимой для усвоения и анализа проектной информации уже не умещались целиком в едином центре (голове одного человека – руководителя проекта) и требовали коллективной обработки по частям. А это неминуемо затягивало сроки работы и увеличивало вероятность проектных ошибок. 1.1.6. Графическое представление проекта При проектировании нового здания всегда большое (иногда решающее) значение имеет графическое представление работы, так называемая «по- 38 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM дача» – способ донесения замысла авторов проекта до понимания решающим или утверждающим органом или группой ответственных лиц, а также до сознания широких слоев общественности. Любому архитектору известно, что эффектная перспективная картинка в процессе убеждения заказчика может сыграть решающую роль. В большинстве случаев заказчик, обычно не владеющий тонкостями теории изображений и слабо разбирающийся в особенностях архитектурного проектирования, подписывает проектное решение, опираясь только на перспективные изображения и свои впечатления, созданные ими. Иногда подача полностью решала судьбу проекта. Столь модные и широко распространенные в наши дни компьютерная визуализация и «фотореалистичность» изображения в прежние времена из-за неразвитости технических средств не были так распространены и достигались за счет художественного мастерства авторов проекта, в первую очередь архитекторов (рис. 1-1-24). Рис. 1-1-24. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). «Визуализация» южного фасада (обратите внимание на фигурки людей, которые не просто передают масштаб сооружения, но и жанрово «оживляют» все изображение). Конец XIX века. Из коллекции И. Поповского Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ïðîåêòà 39 На рубеже XIX–XX веков (да и сейчас тоже) это мастерство вполне соответствовало уровню развития фотографии того времени и рассматривало этот уровень как пример для подражания при создании презентационных изображений проекта «вручную» (рис. 1-1-25). Рис. 1-1-25. Собор Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Фотографии 1900 и 2006 года В конце XIX века в российской изобразительной школе теория перспективы практически сформировалась в науку изображения абстрактного пространства. В российской Академии художеств даже была разработана целая система погрешностей, которые необходимо было ввести в классическую перспективу, чтобы достичь максимальной выразительности, не нарушая иллюзии реальности восприятия. К таким средствам корректировки изображения относились, в частности, разведение точек схода, система сокращения физических высот объектов в зависимости от высоты их расположения относительно зрителя, построения так называемых криволинейных перспектив и т.п. В то время к созданию реалистичных изображений относились очень серьезно – точность и достоверность построения перспективных видов зданий определяла уровень мастерства архитектора и была для него делом чести и профессиональной этики. Но при этом история знает и немало примеров, особенно относящихся к XX веку, когда авторы проектов сознательно допускали некоторые «художественные неточности» при представлении своего архитектурного за- 40 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM мысла на вышестоящее рассмотрение, меняя масштаб, пропорции и освещенность отдельных элементов здания, искажая перспективу, накладывая изображения или используя иные художественные приемы для передачи своих идей и графического «усиления» архитектурного образа объекта (рис. 1-1-26). Рис. 1-1-26. Константин Мельников (44 года). Проект здания Наркомата тяжелой промышленности в Москве. Перспектива фрагмента, общая перспектива, фасад. Здание предполагалось разместить на Красной площади напротив Кремля, при этом роль, отводившаяся Кремлю, хорошо видна на рисунке вверху (сохранение других зданий не предполагалось). 1934 Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ïðîåêòà 41 Это приводило к тому, что в ряде случаев на рассмотрение принимающей окончательное решение комиссии выставлялось некоторое «художественное произведение», а не реалистичное изображение того здания, которое потом появится на конкретной улице или площади. Но даже если автор проекта и построит презентационные виды по всем правилам науки о перспективе, они все равно будут искажать увиденное человеческим глазом. Так что уже и в нашу, компьютерную эпоху продолжает существовать и иметь многочисленных сторонников точка зрения, что самое лучшее и правильное перспективное изображение здания, соответствующее восприятию человеком, дает рисунок художника (рис. 1-1-27). Рис. 1-1-27. Микеле Мариески (23 года). Венеция. Большой канал близ Салюте. 1733 Но при таком подходе есть и «обратная сторона медали»: как увидел художник – так придется видеть и всем остальным. А все ли видят так, как некий конкретный художник? Думается, что нет. Хотя бы потому, что другие художники почти всегда видят ту же натуру несколько иначе, причем временами довольно сильно «иначе» (рис. 1-1-28). Конечно, можно возразить, что для архитектурно-проектных целей надо привлекать либо художников-архитекторов, либо более «адекватных» представителей живописного цеха, но это проблему до конца не решает. Во-первых, авторский «отпечаток» в работах все равно будет. Если собрать, например, все художественные работы, посвященные храму Василия Блаженного, получится изумительная выставка, потому что все эти изображения отличаются друг от друга, хотя художники серьезно 42 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-1-28. Аристарх Лентулов. Автопортрет (слева) и «Василий Блаженный» (справа). Обе работы датированы 1913 годом, когда художнику было 30 лет Рис. 1-1-29. Федор Алексеев. Красная площадь в Москве, 1801 год, ГТГ. В момент создания работы художнику было 46 лет рисовали то, что видят. Перед нами предстанет удивительное многообразие разных взглядов на один и тот же объект (рис. 1-1-29). Во-вторых, художник-архитектор может быть «правильным», а заказчик – видеть так, как Аристарх Лентулов, например. Кто тогда прав? И как дальше проектировать? Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ïðîåêòà 43 В-третьих, архитектура – это не для одного человека, а для всех. Поэтому все-таки нужна какая-то «унификация» представлений построенных зданий. И решение этой проблемы, видимо, лежит не в установлении единых требований к созданию изображения, а в определении общего комплекса подходов к графической подаче образа проектируемого сооружения. Проще говоря, хорошо было бы иметь несколько изображений проектируемого здания, различных как по видовым точкам, так и по стилю графики. Но вручную все это создать довольно сложно, а при каждом изменении проекта, да еще за короткое время – совсем не реально. Таким образом, мы еще раз убеждаемся, что ручная графика при всей ее красоте и художественности не технологична для проектирования и в существующем виде фактически тормозит его дальнейшее развитие. Но есть и другой недостаток рисованных видов. Давно уже замечено, что ручное создание перспективы открывает широчайшие возможности для искажения, пусть даже неумышленного, реальной действительности, поскольку изображение пространства на плоскости всегда связано с потерей определенной информации (в частности, по «глубине» расположения объектов). Так что на бумаге могут появляться виды и конструкции, которые в реальной жизни не существуют и не могут существовать в принципе (рис. 1-1-30). Рис. 1-1-30. Искажения, возникающие при изображении реального мира на плоскости. Слева – Морис Эшер (62 года), «Восхождение и спуск», 1960. Справа – Уильям Хогарт (56 лет), «Пародия на ложную перспективу», 1753 44 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Поэтому по сложившейся традиции навыки художника и умение строить перспективу для проектировщика, особенно архитектора, до сих пор обязательны и относятся к основным компонентам его профессиональной подготовки. Однако, к большому сожалению, ручная работа мало производительна, не технологична, ограничена в своих возможностях, особенно в тиражировании, и в итоге сильно тормозит прогресс в проектно-строительной отрасли. Например, часто возникают ситуации, когда проект находится в высокой степени готовности, но вдруг появляется новая, еще «более замечательная» идея, или по каким-то иным причинам возникает объективная необходимость этот проект изменить. В таком случае требуется заново переделывать практически всю его графическую (а то и расчетную, экономическую и т. д.) часть. Попав в такую ситуацию (к сожалению, потребность в последний момент радикально поменять проект – вполне допустимая рабочая ситуация), авторы проекта десять раз подумают, прежде чем станут вносить изменения, пусть даже и очень хорошие, в почти законченную работу. Да и оставшееся до срока сдачи время уже может не позволять качественно осуществить переделки. А делать в спешке – значит плодить ошибки, которые придется с большими потерями устранять уже при строительстве. Появившаяся в XIX веке фотография ознаменовала мощный технологический прорыв в изображении (правильнее сказать, фиксации) пространственных объектов на плоскости, сразу создавая перспективные виды. При этом точность изображения и скорость получения результата у нее были принципиально выше, чем при ручной работе, а геометрическая сложность объекта не имела никакого значения. Но при столь очевидных достоинствах у фотографии имелись и явные недостатки. Один из них – оптические искажения, что, правда, естественным образом устранялось по мере развития фототехники (рис. 1-1-31). А вот другой недостаток был посерьезнее – изображать можно было только существующие объекты. Это уже принципиально ограничивало применение фотографии в проектировании будущих зданий. Но появление художественной фотографии означало, что мы опять сталкиваемся с теми же проблемами, что и при рисованном изображении сооружений, правда, с меньшим разбросом «мнений». Конечно, даже в этой ситуации архитекторы нашли фотографии массу применений. Но только изобретение архитектурной эндоскопии принципиально сблизило фотографию с технологией проектирования. Таким образом, становится вполне очевидным, что «классическая» методика проектирования, хотя и применяется до сих пор в проектной практике, находится в определенных довольно жестких технологических рам- Ãðàôè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ïðîåêòà 45 Рис. 1-1-31. Фотография Красной площади в Москве. Хорошо видны искажения ближе к краю снимка, вызванные несовершенством ранней фотоаппаратуры. Примерно 1870–1880 годы ках и плохо приспособлена для широкого использования, да еще с учетом неуклонно сокращающихся сроков выполнения работы. Другими словами, ее производительность уже не соответствует запросам нашего времени. А это объективно ограничивает свободу творчества и опять же негативно сказывается как на итоговом качестве проектирования, так и на уровне развития строительной отрасли и общества в целом. Вопросы для самоконтроля 1. Почему так важно для архитекторов построение перспективного изображения объекта? 2. В каких ситуациях возможна неверная передача на плоскости листа объектов, расположенных в трехмерном пространстве? 3. Для каких целей могут использоваться в наше время макеты зданий? 4. Какие факторы объективно требуют изменения существующей «классической» технологии проектирования? 5. Почему сложившиеся давно и имеющие очевидные недостатки «традиционные» методы проектирования до сих пор используются на практике? 46 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 1.2. Системы автоматизации проектирования Бурное экономическое и научно-техническое развитие во второй половине ХХ века, особенно изобретение компьютеров (тогда ЭВМ – электронных вычислительных машин), самым непосредственным и положительным образом сказалось на технологиях проектной деятельности, в первую очередь в машиностроении (дань холодной войне), а по мере снятия секретности – в архитектуре и строительстве. Возникновение в 1960-х годах новой концепции, получившей название CAD (Computer Aided Design – проектирование с помощью компьютера, САПР), существенно автоматизировало прежние методы проектирования, в том числе для зданий и сооружений. Главная задача, поставленная перед CAD и успешно затем решенная, – сделать наконец рутинную чертежную часть проектирования принципиально более технологичной и производительной. Конечно, у разработчиков CAD были и другие, более смелые и далеко идущие цели – автоматизировать (компьютеризировать) весь процесс проектирования. Но их достижению мешал, в частности, еще недостаточный уровень развития вычислительной техники, хотя не только он. Для человечества вообще появилось новое направление деятельности под общим названием Computer Science (компьютерная наука, или информатика), по существу включавшее в себя теорию алгоритмов, программирование, вычислительную математику и многое другое. И этому направлению на развитие требовалось время. В середине 1960-х годов, когда хорошая ЭВМ занимала одну или несколько комнат, предполагала десятки человек обслуживающего персонала и серьезное инфраструктурное, в том числе энергетическое, обеспечение, а ее вычислительные возможности уступали нынешнему ноутбуку для домохозяек, достижение целей всеобщей автоматизации проектирования казалось чем-то из области фантастики. Например, появившееся в 1964 году в Стэнфордском исследовательском центре экспериментальное устройство по передаче на ЭВМ данных о перемещении объекта на плоскости представляло из себя средних размеров ящик с выходящим из него интерфейсным кабелем. Тогда никому и в голову не приходило сказать, что это – «мышь» (рис. 1-2-1). И все-таки прогресс в компьютерной области и особенно его темпы были настолько очевидны, что вселяли надежду, а отношение к энтузиастам САПР и самой автоматизации проектирования в целом было достаточно уважительным и доброжелательным – людям хорошо помнилось не столь давнее ироничное восприятие «самобеглых телег», на которых потом все стали ездить. ÑÀÏÐ íà ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðàõ 47 Рис. 1-2-1. Вверху слева: первая «мышь», 1964; внизу слева: монтаж одной из лучших советских ЭВМ второго поколения БЭСМ-6 в новосибирском академгородке; справа: ЭВМ БЭСМ-6 – общий вид (в кадр попала огромная вычислительная мощь – сразу две такие машины), 1968 1.2.1. САПР на персональных компьютерах Принципиальным моментом, ознаменовавшим перелом в развитии CAD, стало появление персональных компьютеров, которое довело новые технологии проектирования до каждого пользователя, сделав процесс изменений в этой отрасли взрывоподобным. Теперь компьютер мог стоять непосредственно на столе у специалиста, он был прост в использовании и техобслуживании, доступен по цене, энергии потреблял не больше, чем обычная лампочка, а общение с компьютером уже не требовало высокого уровня специальной программистской подготовки и осуществлялось пользователем самостоятельно. Следствие этого процесса – лавинообразный рост числа всевозможных программ для «персоналок», выполнявших различные виды работ и облегчавших труд различных специалистов, в том числе и проектировщиков. В частности, в 1982 году тогда еще никому не известная компания Autodesk создала свой знаменитый пакет AutoCAD, чем безо всякого преувеличения революционализировала массовое архитектурное и инженерное черчение и на долгие годы определила основные концепции и направления развития этой части САПР, в том числе и трехмерное моделирование (рис. 1-2-2). С появлением AutoCAD многократно сократились временные затраты на выполнение работ по созданию всех видов чертежей и другой проектной документации, облегчилась возможность ее корректировки, тиражирования и повторного использования, повысилась производительность труда и увеличилась его интеллектуальная составляющая. 48 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-2-2. Вверху слева: персональный компьютер IBM PC AT с установленным на нем пакетом AutoCAD; справа и внизу: мост Харбор-Бридж в Сиднее. Модель выполнена в AutoCAD. 1989 Типовые узлы и детали теперь уже не надо было многократно перерисовывать – достаточно было взять подходящий файл (библиотечный элемент) и вставить его в нужном размере в новый проект. Более того, теперь в дело легко шли вообще все выполненные в AutoCAD наработки из прежних проектов, а не только те, что хранились в библиотеках элементов. Благодаря AutoCAD уже не надо было следить за точной передачей размеров проектируемого объекта на чертеже с учетом масштаба, правильностью простановки размеров, типами и толщинами линий и другими атрибутами технического документа – компьютерная программа с этими вопросами отлично справлялась сама, высвобождая время и силы проектировщиков на решение главных задач (рис. 1-2-3). С появлением CAD-программ начался закат эры рутинного ручного черчения, а его непременные атрибуты: кульманы и кальки, светокопировальные столы, готовальни, специализированные карандаши и рапидографы, качественная тушь, изысканная бумага, карандаши, стиральные резинки и т. п. – постепенно уходят в прошлое, уступая место новым, не менее значимым для сегодняшней реальности компонентам и атрибутам компьютерной графики: мониторам, видеокартам, плоттерам, принтерам, ÑÀÏÐ íà ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðàõ 49 Рис. 1-2-3. Ольга Огаркова. Памятник архитектуры – дом К. Бузолина в Новосибирске. Общий вид модели и фрагмент фасада, украшенного резным орнаментом. Работа выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2006 сканерам, компакт-дискам, флэшкам, клавиатурам и мышам, компьютерным столам и креслам и т. п. Но самое главное – проектирование вышло из плоскости чертежа, оно получило возможности трехмерного моделирования (так называемое 3D). Первые успехи этого моделирования, вне зависимости от того, требовалось ли это для проекта или больше являлось «баловством», просто завораживали пользователей (рис. 1-2-4). Но довольно быстро все специалисты (возможно, за мелким исключением, которое существует всегда) поняли, что трехмерное моделирование открывает дополнительные возможности в проектировании. Особенно порадовались новым трехмерным средствам градостроители – ведь теперь моделирование крупных населенных пунктов и построение всевозможных панорам и перспективных видов становилось делом технологически простым и технически общедоступным. В частности, после изготовления компьютерной модели квартала, микрорайона или целого города можно было за сравнительно короткое время получить сколько угодно перспективных видов этой застройки в разных вариациях. Даже облеты можно делать. 50 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-2-4. Всемирно известное здание Оперного театра в Сиднее. Модель выполнена в AutoCAD. 1997 Время выполнения такой работы (от нескольких минут до нескольких дней) определялось теперь только сложностью модели, эффективностью алгоритмов и программ и мощью конкретной компьютерной техники. Принципиально же все самое сложное стало возможным. Совершенствование всех перечисленных выше компонентов, влияющих на производительность CAD-технологий, до сих пор продолжается, но теперь построение насыщенных перспективных видов перестало быть делом избранных, оно стало доступным каждому проектировщику (рис. 1-2-5). И тем не менее парадоксально, но факт – заложенные в программах компьютерной графики возможности трехмерного моделирования большинству проектировщиков первоначально были явно не нужны. Ведь сама устоявшаяся веками система проектирования этого не требовала. Она приучила всех реализовывать проектную идею через планы, фасады и разрезы. Новые возможности компьютерных технологий явно обогнали методологию проектирования. Кстати, по данным различных опросов, вплоть до последнего времени в целом по ведущим странам мира порядка 60% проектных организаций так и не использовали трехмерные возможности CAD-программ – это им просто не требовалось. ÑÀÏÐ íà ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðàõ 51 Рис. 1-2-5. Вид центральной части Новосибирска. Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. ОАО «ПИ Новосибирскгражданпроект», 2009 И опять повторяется виток эволюционной спирали – теперь уже трехмерное моделирование становилось уделом «чудаков-энтузиастов», обогнавших свое время и ушедших далеко вперед, при том же неизменном уважении к ним со стороны окружающих. Правда, их успехи становились все более внушительными и побуждали даже самых отъявленных скептиков быстрее начинать двигаться в указанном направлении (рис. 1-2-6). Рис. 1-2-6. Мария Петроченко. Колокольня Собора Александра Невского в Новосибирске. Перспективный и аксонометрический виды. Модель выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2007 52 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 1.2.2. Специализация CAD-систем За последние 30 лет AutoCAD превратился в доминирующий продукт рынка САПР, особенно в нашей стране. Это произошло прежде всего потому, что на основе AutoCAD было разработано огромное число приложений, используемых в самых разнообразных направлениях проектной деятельности, причем эти приложения адаптированы к региональным и отраслевым требованиям и стандартам. Широкое применение AutoCAD сопровождалось появлением многочисленных дополняющих его или конкурирующих с ним универсальных (многофункциональных) CAD-программ, на смену которым вскоре стали приходить уже специализированные архитектурно-строительные комплексы. Все вместе они существенно повысили производительность труда проектировщиков. Специализированные CAD-приложения для узких специалистов (архитекторов, конструкторов металлических или железобетонных каркасов зданий, отопленцев и вентиляционщиков, электротехников, разработчиков генплана и т. д.) стали фактически их электронными рабочими местами, без которых уже немыслима ни одна современная проектная организация. Такие программы обязательно содержали библиотеки готовых типовых чертежных элементов, изображений узлов и деталей оборудования, типичные обозначения и таблицы, многие другие необходимые компоненты. Они могли автоматически вставлять эти графические элементы в компьютерный чертеж (например, окна в стены на плане) со всеми необходимыми подрезками и дорисовками, а затем производить соответствующие подсчеты и заполнять нужные поля в спецификациях. Благодаря этим CAD-технологиям маленькие проектные группы стали успешно конкурировать с большими институтами, поскольку меньшим составом исполнителей могли выполнять ту же по объему работу. Численность работников и занимаемые площади помещений теперь уже не имели принципиального, характеризующего силу проектной организации значения. На новый уровень поднялась и презентационная графика. В этой области трехмерное моделирование наконец нашло свое общепризнанное применение, по всем статьям превзойдя традиционные средства подачи проекта. Оно до сих пор бурно развивается и совершенствуется и даже стало сегодня во многих местах обязательной частью представления проекта. Построение любых перспективных видов, фотореалистичных изображений и даже анимационных роликов превратилось для проектировщиков в привычное дело, на которое уходит не так уж много времени. Ñïåöèàëèçàöèÿ CAD-ñèñòåì 53 Во многих проектных организациях появилась новая должность – «визуализатор». Наряду с этим получили серьезное развитие и специальные компьютерные средства «художественного» усиления презентационного эффекта (тени, материалы, отражения, реальное окружение и т. п.), не требующие искажения проектируемого объекта (рис. 1-2-7). Компьютерная графика стала высокотехнологичной и вложила в руки архитекторов практически всю мощь современной полиграфии с коротким временем доступа к ней. Рис. 1-2-7. Александр Баженов. Проект православного храма в Новосибирске. Общий вид в панораме города и фрагменты. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2008 54 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Рис. 1-2-8. Ульяна Горбачева, Евгений Полинкевич. Эскизный проект микрорайона. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и Revit Architecture, визуализация в SketchUp. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Используемая для представления проекта или выполнения чертежей ручная графика очень быстро становится экзотикой, но даже она может «выполняться» на компьютере (рис. 1-2-8). Появление специальных программ или дополнительных функций в уже существующих программах, имитирующих ручную графику во всем многообразии ее стилей, стало, с одной стороны, ответом CAD-технологий на постоянное ворчание оппонентов компьютерной графики, что «все надо делать руками». С другой стороны, оно сделало гораздо более технологичной подачу проектного замысла в различных графических стилях, перекрывающих широкий спектр вкусов заказчика (рис. 1-2-9). Возможность при компьютерном проектировании изначального придания чертежам «цифрового» вида в векторном формате, пригодного для использования другими CAD-программами, привела к появлению большого количества специализированных программных средств, решающих на основе этой «электронно-чертежной» документации многочисленные вопросы проектирования, не связанные напрямую с черчением. Например, это задачи заполнения таблиц-спецификаций, составления смет, расчетов тех или иных характеристик зданий, их узлов и систем и Ñïåöèàëèçàöèÿ CAD-ñèñòåì 55 Рис. 1-2-9. Иван Миронов. Реконструкция дома № 24 по ул. Марата в Санкт-Петербурге. Дипломный проект по специальности «Реставрация и реконструкция архитектурного наследия». Модель выполнена в AutoCAD, визуализация в 3ds MAX и SketchUp. НГАСУ (Сибстрин), 2010 многое другое, что уже использовало информацию, дополнявшую чисто чертежные примитивы. Таким образом, технология CAD наконец стала выходить за рамки просто автоматизации черчения, занявшись освоением и новых операций уже с информационными базами данных. Но пока эти данные в основном были связаны с геометрией или чертежными видами проектируемого объекта – новое понимание проектного моделирования как сбора и управления информацией еще только зарождалось. 56 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM С появлением CAD-программ на новом уровне стали развиваться средства и методики коллективной работы над общим объектом. Появились даже системы управления проектом. «Электронные кульманы» упростили одновременный доступ разных исполнителей к общему проекту при сохранении единого руководства. Таким образом, с помощью CAD-технологий успешно решалась еще одна из возникших в традиционном проектировании проблем – коллективная работа над сложным проектом снова эффективно (а не формально) управлялась из единого центра. А электронные средства коммуникаций распространили компьютерные чертежи по всему миру, сняв все проблемы с их пересылкой и позволив эффективно работать над проектом в режиме реального времени специалистам, находящимся в разных организациях, городах и даже странах. Таким образом, отпадает необходимость в длительных и дорогостоящих командировках, упрощаются архивирование и хранение документации, облегчается рабочий доступ к прежним проектным разработкам. Одним словом, все становится быстрее и проще. В начале 1990-х годов появились первые примеры круглосуточной работы над проектом. Например, при создании новой взлетной полосы для аэропорта Гонконга совместно работали фирмы в самой Великобритании, Гонконге (тогда еще это был британский анклав) и некоторых других странах, расположенных практически в противоположных точках земного шара. Когда в одной фирме рабочий день заканчивался, сотрудники уходили домой, предварительно отправив файлы проекта по электронной почте в другую фирму, где рабочий день только начинался. Там, завершив работу, сотрудники делали то же самое, и файлы проекта, таким образом, постоянно крутились вокруг земного шара, а проектирование велось 24 часа в сутки. Конечно, такая работа требует высокой координации и унификации всех действий в области проектирования, а также единого программного обеспечения. В случае с аэропортом Гонконга основной программой выполнения описанного проекта был AutoCAD. Итак, с появлением и развитием CAD-программ появилась возможность с меньшими усилиями создавать в сравнительно короткий срок принципиально более сложные проекты зданий и сооружений (рис. 1-2-10). 1.2.3. Близкое завершение эры CAD В конце XX века благодаря успехам CAD-технологий в нашей стране происходила если не компьютерная революция в проектировании, то как минимум радикальное переоснащение проектировщиков всех специальностей новыми средствами производства. Áëèçêîå çàâåðøåíèå ýðû CAD 57 Рис. 1-2-10. Ирина Бессонова. Органический театр. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2008 58 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM Многие большие проектные организации в массовом порядке избавлялись от сотен кульманов, заменяя их персональными компьютерами с соответствующими программами (на раннем этапе в основном нелицензионными). Теперь одно оснащенное компьютером и CAD-программами рабочее место по своей эффективности и производительности труда было сопоставимо с прежней группой специалистов или даже отделом, работавшим вручную. После этих успехов стало даже распространяться мнение, что компьютер сам может чертить. Опять поползли слухи, что компьютер может и думать за человека, а сам человек больше не нужен, в проектных организациях останутся только начальники. Но дальнейшая практика показала, что такое понимание, основанное, видимо, на устойчивой и пользующейся безграничной верой в народе легенде о рыбке, которая готова по первому требованию все делать для человека, опять оказалось ошибочным. Во всяком случае, пока. Конечно, масла в огонь здесь подлили и некоторые «безответственные» деятели литературы, которые писали свои произведения так, что можно было подумать, будто бы они сами эту рыбку и видели. Если же вернуться к компьютерным технологиям и оглянуться назад, то можно отметить, что CAD-программы смогли за сравнительно короткий срок достичь больших, почти предельных высот в трехмерном (геометрическом) моделировании зданий (рис. 1-2-11). Дальнейшее совершенствование компьютерных средств проектирования теперь шло по пути усиления возможностей визуализации и анимации, использования многочисленных заготовок и наработок из других программ, специализации по видам деятельности и кооперации в работе над общим проектом, усиления средств автоматизации черчения и выполнения многих рутинных операций проектирования и создания рабочей документации. Они существенно освободили проектировщиков от чернового, не творческого труда. При этом появилась удобная возможность использовать в новых проектах какие-то решения из предшествующих работ, стали создаваться электронные библиотеки типовых чертежных узлов и элементов трехмерного моделирования. Усовершенствованный компьютерный механизм рабочего проектирования зданий и сооружений стал более простым и технологичным. В результате почти все, что в области инструментального обеспечения архитектурно-строительного проектирования (AEC) еще пару десятков лет назад казалось недостижимой фантастикой, благодаря технологиям CAD превратилось в повседневную реальность. Ситуация, близкая к полному счастью. С одним “но”: В идейном плане само проектирование зданий все еще оставалось на прежнем, определенном 500 лет назад уровне. Áëèçêîå çàâåðøåíèå ýðû CAD 59 Рис. 1-2-11. Владимир Дудин, Владимир Едрёнкин, Ольга Большакова. Храм Василия Блаженного в Москве. Трехмерная модель выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2006 Парадоксально, но после всех этих успехов к началу XXI века в AEC по всем признакам запахло кризисом. Инструментальные средства компьютерного проектирования в их прежнем виде практически достигли пика своих возможностей. Для дальнейшего совершенствования нужны были новые подходы. В такой ситуации одни разработчики программ стремились «вперед и вверх», а другие «назад и в сторону», объясняя свою стратегию тем, что это тоже движение «вперед и вверх», но только после некоторого «переосмысления». 60 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM В частности, возник определенный раскол вокруг путей дальнейшего развития пакета AutoCAD, который к тому времени уже достиг «пенсионного» возраста и нуждался в обновлении. С одной стороны, компания Autodesk продолжает и дальше его совершенствовать, применяя новые подходы и поднимая функционал до уровня современных требований. С другой стороны, образовалась довольно большая группа компаний, которые, образно выражаясь, пока хотели бы продолжать иметь дело с «прежним» пакетом AutoCAD. Появился даже IntelliCAD – международный консорциум по разработке независимой открытой технологической платформы IntelliCAD, которая функционально идентична AutoCAD (ранним версиям) и полностью совместима с ним по формату данных DWG и набору команд пользовательского интерфейса. Члены этого консорциума имеют право и возможность разрабатывать на основе этой платформы свои приложения и продукты, которые они раньше делали в основном под AutoCAD, с правом их неограниченного распространения. В результате и сам формат DWG раздвоился, о чем подробнее будет сказано несколько позже. Мучительный вопрос «куда идти дальше» возник и перед другими CAD-программами. 1.2.4. Направление дальнейшего развития САПР А время не стоит на месте. Оно в массовом масштабе ставит перед проектировщиками зданий уже новые задачи и предъявляет совершенно иные, ранее не возникавшие требования. Среди них особо стоит выделить: 1. Широкомасштабную реконструкцию или реставрацию ранее построенных объектов. 2. Высокие темпы строительства и необходимость быстрого проектирования новых или реконструируемых объектов. 3. Принципиальный рост внешнего объема вновь проектируемых объектов и их уровня сложности. 4. Высокую насыщенность новых зданий и сооружений и окружающей их инфраструктуры инженерными коммуникациями и оборудованием, высокую плотность строительства (рис. 1-2-12). 5. Возрастающую важность юридического обеспечения проекта и увеличение объема сопутствующей документации. Íàïðàâëåíèå äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ ÑÀÏÐ 61 Рис. 1-2-12. Застройка в одном из районов Нью-Йорка, 2009 6. Необходимость учета концепции устойчивого развития, энергетически рационального и экологического проектирования с учетом постоянно возрастающих требований к создаваемым объектам, многочисленные «зеленые» рейтинги, которые уже переходят из категории рекомендательных в разряд обязательных, появление новых строительных технологий и материалов. 7. Необходимость параллельно рассчитывать при проектировании нового объекта его эксплуатационные, в первую очередь энергетические и экономические, характеристики. 62 ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 8. Необходимость из-за сжатых сроков исполнения практически параллельно вести при проектировании нового объекта его архитектурные, конструкторские и технологические разделы. 9. Потребность работы с проектом здания в период его эксплуатации и ремонта, оптимизация текущих расходов и достижение коммерческой эффективности проекта. 10. Необходимость массового исследования и пересмотра в сторону усиления конструкций, устройства и коммуникаций уже существующих зданий в связи с возрастающими сейсмическими, климатическими, террористическими и прочими внешними угрозами. 11. Высокую информационную насыщенность зданий в современных условиях, широкое распространение и внедрение в строительную практику концепции «умного дома» с его автоматизированной системой управления. 12. Необходимость быстрого и эффективного поиска и квалифицированного заказа необходимого для оснащения здания оборудования. 13. Необходимость быстрого и эффективного изготовления строительных элементов и конструкций здания. 14. Оптимизацию проекта по различным видам параметров. 15. Увеличение потребностей в проектировании и организации сноса и утилизации старых зданий. 16. Интернационализацию и международную кооперацию в проектировании и строительстве, когда работа над общим объектом благодаря компьютерным технологиям может вестись несколькими организациями одновременно и непрерывно в разных точках земного шара. 17. Высокую международную унификацию проектирования, когда специалисты одной страны разрабатывают здания для другой. 18. Резкое увеличение стоимости ошибок, особенно уже проскочивших в проект и требующих исправления на стадии строительства или в процессе эксплуатации. 19. Лавинообразный рост объема проектной документации и необходимость как-то управлять этим бумажным потоком. 20. Существенное увеличение законодательных и оценочных требований к возводимым объектам, требующее стандартизации проектов и привлечения компьютерных технологий к их проверке и оценке. 21. Само проектирование должно быть менее затратным и более эффективным, более гибким и устойчивым к кризисным явлениям в экономике. Íàïðàâëåíèå äàëüíåéøåãî ðàçâèòèÿ ÑÀÏÐ 63 Все перечисленные вопросы, а также многое другое, что не попало в этот список, логично приводят специалистов к пониманию, что в современных условиях требуется уже не просто проект возводимого здания, а содержащая всю необходимую информацию модель объекта, которая может использоваться в течение всего периода его существования (рис. 1-2-13). Рис. 1-2-13. У опытных специалистов крепнет понимание, что необходимость перемен в технологии проектирования назрела И эта модель должна быть не выполненным с помощью компьютера аналогом обычного картонного макета, дающим представление о форме объекта, а полноценной виртуальной копией здания со всей его начинкой и количественными геометрическими и технологическими характеристиками конструкций, материалов, оборудования и функциональных особенностей. Причем все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино, например в виде какой-то большой таблицы или многостраничного справочника, а являться скоординированными параметрами модели, корректировка которых с учетом существующих между ними зависимостей влечет за собой автоматическое изменение всей модели. Все эти, а также многие другие проблемы и призвано решать начавшее сравнительно недавно входить в реальную практику новое направление развития архитектурно-строительного проектирования – ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ. ×òî ïðåäøåñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ BIM 64 Вопросы для самоконтроля 1. Почему современные здания становятся информационно более насыщенными? 2. Зачем при компьютерном проектировании нужна «ручная» графика? 3. Почему современные условия требуют сокращения сроков проектирования и строительства? 4. Как часто и для каких целей могут требоваться проект и техническая документация уже построенного здания? 5. Чем совершенствование технологии проектирования может помочь проектным фирмам в решении их экономических проблем? Глава 2 Информационное моделирование зданий 2.1. Основное определение информационного моделирования зданий .............. 68 2.2. Кто больше всех заинтересован в информационной модели здания .......................................102 2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM ....131 66 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Технология BIM в буквальном смысле соединила два века. Зародившись в конце XX столетия, она начала активно внедряться в мировой практике уже в начале XXI-го. Большинство пользователей рассматривает информационное моделирование зданий как новый подход в проектировании. И это правильно. 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. Более того, эта технология принципиально открывает для строительной индустрии путь к «безбумажному» проектированию. Сейчас, может быть, еще трудно поверить, но это вопрос уже сравнительно короткого (по историческим меркам) промежутка времени – проектирование зданий обречено стать «цифровым». На сто процентов уверен, что в ответ на эти высказывания сразу посыплются возражения: «Архитектор должен уметь рисовать руками! Компьютер не будет за человека думать! Замысел должен сначала созреть в голове у проектировщика, а уже потом реализовываться!» Думаю, каждый может привести еще много подобных утверждений. Самое интересное, что никто эти постулаты под сомнение и не ставит. У кого-то идея нового здания рождается «на кончике карандаша», другие «мнут коробки», третьи «чистят апельсины» – это все взято из жизни. Но надо также понимать, что сегодня многим молодым проектировщикам уже удобнее моделировать форму или трехмерно эскизировать, развивать идею сразу «на компьютере» – современные технические средства и уровень подготовки «нового поколения» специалистов это позволяют. Думаю, все способы генерации идей имеют право на существование, лишь бы эти идеи были хорошими. А вот рутинную работу по созданию проектной документации лучше доверять компьютеру. Это будет и быстрее, и точнее, и технологичнее. Но информационное моделирование зданий – это не только проектирование. Технология BIM дополнительно предоставляет нам новые, ранее серьезно не рассматривавшиеся возможности. Среди них прежде всего новый, «цифровой» уровень управления эксплуатацией здания, поддержание и корректировка его функций в течение всего периода существования. Также появляются новые возможности исследования и экспериментирования в области разработки и построения зданий, когда становится Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé 67 принципиально легче прогнозировать эксплуатационные характеристики будущего объекта или вообще отрабатывать новые подходы к возведению зданий, не выходя за рамки виртуального пространства. Можно еще много перечислять или уточнять открывающихся перед нами новых возможностей в работе с сооружениями самого разного предназначения, но в основе всего лежит главное – информационная модель здания. И основной акцент в деятельности специалистов проектно-строительной отрасли теперь переносится на большее осмысление сути объекта и создание такой всеобъемлющей модели (рис. 2-1). Рис. 2-1. Алексей Савватеев. Проект футбольного стадиона. Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 А когда есть информационная модель, появится еще много видов деятельности, которые можно с ее помощью осуществлять. 68 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé 2.1. Основное определение информационного моделирования зданий Рубеж конца ХХ – начала XXI века, связанный с бурным ускорением развития информационных технологий, ознаменовался, наконец, появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте. Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменив-шуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни. 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. Причем поток этой 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 появившись 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 – также 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. 2.1.1. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор, хранение и комплексную обработку Âçàèìîîòíîøåíèå ñòàðîãî è íîâîãî ïîäõîäîâ â ïðîåêòèðîâàíèè 69 в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект. 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 ее 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 результатов этого проектирования. Правда, результатов, позволяющих достаточно быстро оценить качество проекта и при необходимости внести в него требуемые коррективы. Забегая несколько вперед, отметим, что одним из главных достоинств информационного моделирования является возможность работать со всей моделью из любого ее вида, в частности, для этих целей отлично служат планы, фасады и разрезы. Налицо явное противоречие – уходя в проектировании от плоских проекций к информационной модели, мы сохраняем за плоскими проекциями право формировать эту модель. Думается, никакого противоречия здесь нет. Надо лишь учитывать следующие обстоятельства: 1. Информационное моделирование зданий приходит не вместо классических методов проектирования, а является развитием последних, поэтому логично вбирает их в себя. 2. В отличие от классического подхода, работа через плоские проекции является доступным, но не единственным средством создания проекта. 3. При новом методе проектирования работа с плоскими проекциями перестает быть «чисто чертежной» или «геометрической», она становится более информационной. 4. 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 его представления. Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при концепции информационного моделирования зданий принципиальные решения 70 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé по проектированию, как и прежде, остаются в руках человека, а «компьютер» опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по хранению, специальной обработке, выводу или передаче информации. Но еще одно, не менее важное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возникающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с ним уже не справиться. 2.1.2. Краткая история терминологии На сегодняшний день новый подход к проектированию объектов получил название информационное моделирование зданий, или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling). Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем. С конца ХХ века концепция BIM как новый подход в проектировании постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся тогда систем автоматизации проектирования. Понятие информационной модели здания было впервые предложено 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). Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980-х годов применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel», которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model». Но самое главное – эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании. Êðàòêàÿ èñòîðèÿ òåðìèíîëîãèè 71 Несколько раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время имевший отношение к созданию программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systems, недавно перешедший в Autodesk, в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как процесс информационного моделирования зданий. Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании, составляющие 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. Роберт Эйш проиллюстрировал описанный им новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса программ архитектурного моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу. Программа RUCAPS (Really Universal Computer Aided Production System – Действительно универсальная система автоматизации производства) разрабатывалась в Англии с конца 1970-х годов для архитектурного проектирования на мини-компьютерах производства компаний Prime Computer или Digital Equipment Corporation (DEC). По современным меркам ее можно отнести к системам 2.5D, поскольку сама модель показывалась трехмерной, но основные элементы (стены, окна, двери и т. п.) применялись только на плоских видах планов или фасадов (дань скорее не классическому подходу в проектировании, а недостаточной развитости компьютерной техники того времени). Но все виды были взаимосвязаны, так что изменения на одном из них автоматически переносились и на другие виды. Проще говоря, модель воспринималась как единое целое, а не являлась набором автономных плоских чертежей, требующих индивидуальной доработки. По всей видимости, этот опыт 25-летней давности стоит рассматривать как первый случай использования методики BIM (пока еще в своей начальной форме) в мировой проектно-строительной практике. Примерно с 2002 года, благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании, в частности архитектора и стратега компании Autodesk по индустриальному развитию Фила Бернштейна (Phil Bernstein) и популяризатора идеи BIM Джерри Лэйзерина (Jerry Laiserin), концепцию «Building Information Model» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения (Autodesk, Bentley 72 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Systems и Graphisoft), причем они сделали понятие BIM одним из ключевых в своей терминологии. Кстати, похоже, разработчикам программного обеспечения все равно, Model это или Modeling – лишь бы работало. Проектировщикам или рабочим на стройке – тоже. В дальнейшем в результате деятельности таких компаний, как в первую очередь Autodesk, аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и теперь ее знает весь мир. Исторически (и экономически) сложилось так, что некоторые разработчики компьютерных программ, по сути относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой в настоящее время терминологии, используют еще и свои собственные понятия. Например, венгерская компания Graphisoft, создатель широко распространенного среди архитекторов пакета ArchiCAD, еще в 1987 году ввела понятие VB (Virtual Building) – «Виртуальное здание», которое в сущности перекликается с BIM, и заложила эту концепцию в свою программу, сделав таким образом ArchiCAD практически первым в мире BIM-приложением. Иногда можно встретить сходное по значению словосочетание электронное строительство (e-construction). Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующим в этой области. 2.1.3. Что понимается под BIM Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами. Думается, такое положение вызвано в первую очередь тем, что разные специалисты, внесшие свой вклад в становление BIM, приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, причем в течение длительного периода времени. Да и само информационное моделирование зданий сегодня – явление сравнительно молодое, новое и постоянно развивающееся. Во многом его содержание определяется не теоретическими умозаключениями, а повседневной общемировой практикой. Так что процесс развития BIM еще весьма далек до своего логического завершения. В результате одни понимают под BIM модель как результат деятельности, для других BIM – это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения факторов практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM». ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä BIM 73 Не вдаваясь в детальный анализ, 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 ее 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. Цель нашей книги – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию происходящего. Теперь сформулируем определение, которое, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия BIM. Информационная модель здания (BIM) – это: • хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная, • поддающаяся расчетам и анализу, • имеющая геометрическую привязку, • пригодная к компьютерному использованию, • допускающая необходимые обновления, • числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте. Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для: • принятия конкретных проектных решений, • создания высококачественной проектной документации, • предсказания эксплуатационных качеств объекта, • составления смет и строительных планов, • заказа и изготовления материалов и оборудования, • управления возведением здания, • управления эксплуатацией самого здания и средств его технического оснащения в течение всего жизненного цикла объекта, • управления зданием как объектом экономической (коммерческой) деятельности, • проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания, • сноса и утилизации здания, • иных связанных со зданием целей. 74 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Иными словами, BIM – это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная и управляемая информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса. Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM как компании Autodesk (один из основных «генераторов» развития BIM), так и многих других разработчиков современных 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. 2-1-1. Рис. 2-1-1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для идентификации процесса информационного моделирования. При этом, как правило, из контекста понятно, о чем идет речь, и никаких недоразумений с употреблением сокращения BIM не возникает. В ряде литературных источников употребляется и уменьшенный вариант этой аббревиатуры bim (так называемое «малое BIM») – общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого BIM» – информационного моделирования зданий. ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä BIM 75 Появляются также термины, выделяющие отдельные разделы информационного моделирования зданий. В частности, компания Bentley Systems ввела и активно использует термин BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов), уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений. Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия, которая сегодня уже стала основополагающей в промышленном производстве и активно пользуется практически всей индустрией машиностроительного САПР. Концепция PLM предполагает, что формируется единая информационная база, описывающая три основных компонента создания чего-либо нового по схеме Продукт – Процессы – Ресурсы, а также задающая связи между этими компонентами. Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку, объединяющую в себе проектирование, производство и эксплуатацию изделия. При этом в концепции PLM в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их инженерные системы, компьютерные сети и т. п. (рис. 2-1-2). Рис. 2-1-2. Технология PLM призвана решать самые разнообразные задачи разработки, производства и эксплуатации изделий. Программа CATIA V5 76 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Таким образом, поскольку здания и их системы входят в список объектов PLM, можно утверждать, что концепция PLM применима в строительстве и архитектуре. С другой стороны, как только мы начинаем применять PLM в этой отрасли, мы обрастаем спецификой проектно-строительной деятельности, которая что-то берет из машиностроения, а что-то заменяет на свое или отвергает вообще, и мы, образно говоря, получаем BIM. Так что с большой уверенностью можно констатировать, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – архитектурно-строительном проектировании, учитывающем все его конкретные особенности. При этом не следует забывать, что понятия BIM и PLM имеют каждое свою конкретную историю появления и развития. Но близость этих понятий объективно говорит о том, что развитие технических видов человеческой деятельности идет по общим законам в едином направлении. Вполне логично, что по аналогии с PLM уже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания, весьма сходный с уже широко используемым понятием FM (Facilities Management) – управление обслуживанием, обозначающим систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания и протекающих в нем процессов (рис. 2-1-3). Рис. 2-1-3. Алексей Копылов. Проект банка «Акцент». Слева – внешний вид сооружения, справа – моделирование движения денежных потоков и посетителей в здании. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ (Сибстрин), 2010 ×òî ïîíèìàåòñÿ ïîä BIM 77 Конечно, услышав все это, BIM-скептики (а их пока немало) могут возразить: «Какое BIM? Какое управление базами данных? Какие машиностроительные и прочие концепции? Зайдите на любую стройку и посмотрите, что там делается! Там все по грязи в сапогах ходят!» (рис. 2-1-4). В ответ, во-первых, еще раз напомним про специфику строительного производства – все строится на земле, так что большие выемки грунта и сопутствующие этому проблемы неизбежны. Во-вторых, отметим, что во все времена строительство относилось к категории наиболее точных и интеллектуально емких видов человеческой деятельности, как и машиностроение. И уровень технической проработки возводимых сооружений, этой самой «строительной» точности, всегда требовался самый высокий (на свой период времени). Рис. 2-1-4. Футбольный стадион «Висла» в Кракове, рассчитан на проведение Евро-2012. Проектирование и строительство ведется по технологии BIM. Компьютерная модель и стадии возведения восточной трибуны, 2009 78 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Яркий пример тому – возведение в Париже в 1887–1889 годах Эйфелевой башни, когда ее создатели при невиданных ранее размерах сооружения решали не столько строительные, сколько «машиностроительные» задачи, заранее доводя все металлоконструкции до самой высокой степени сборочной готовности и осуществляя на высоте только «заклепочный» монтаж. Уровень строительной точности всегда определялся общетехническим уровнем развития человечества вообще, неуклонно рос и продолжает расти в наше время. Причем рост идет лавинообразно, так что сегодня уже в массовом масштабе строительное производство вполне сравнимо по исполнительской точности (с учетом масштаба «изделий») как на особо значимых объектах (мосты, стадионы, высотные здания, концертные залы и т. п.), так и на обычных зданиях с современным машиностроением (рис. 2-1-5). Рис. 2-1-5. Слева – храм Василия Блаженного в Москве (построен в середине XVI века), хорошо просматриваются некоторые «расхождения» в параллельности восьмиугольников Западного столпа; справа – монтаж остекления здания Swiss Re Building в Лондоне (начало XXI века) При этом опять же в силу специфики архитектурно-строительного проектирования и производства, а также их отличия от машиностроения стоит еще раз отметить, что BIM – это все-таки не PLM. 2.1.4. Средство для научных исследований и экспериментов У информационного моделирования зданий есть еще одно весьма интересное качество – оно дает возможность проводить научные исследования и эксперименты практически по всем вопросам, связанным с планировкой, конструированием, внутренним обустройством и оснащением, энергопо- Ñðåäñòâî äëÿ íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé è ýêñïåðèìåíòîâ 79 треблением, особенностями проектирования и возведения и другими аспектами проектно-строительной деятельности. Для этих целей создается 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. 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 какихто общих аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению вообще (рис. 2-1-6). Рис. 2-1-6. Игорь Козлов. Разработка системы блоков несъемной опалубки с использованием исследовательской модели здания. По результатам работы получен патент. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 80 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé RBIM – это еще одна функция BIM, выводящая технологию информационного моделирования зданий далеко за рамки обычного проектирования. 2.1.5. Практическая польза от информационной модели здания Однако терминология – это все же не главное. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с возводимым объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования. Прежде всего оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их свойства и жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества как отдельных частей, так и всего здания в целом. Также технология BIM дает возможность избежать самой неприятной для проектировщиков проблемы – появления внутренних нестыковок (коллизий), возникающих при совмещении в едином проекте его составных частей или смежных разделов. Вернее, не избежать проблемы, а эффективно ее решать, затрачивая на это в десятки раз меньше времени, чем при используемом ранее «ручном» или даже CAD-овском подходе, и, что самое главное, гарантированно определяя все места таких нестыковок (рис. 2-1-7). В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования возводимого здания очень часто становится объектно-ориентированная цифровая модель как всего сооружения, так и процесса организации его строительства. И даже если создатели модели перед собой не ставили задачу организации процесса возведения здания (хотя это является обязательной частью любого проекта), на основе информационной модели это получается гораздо легче, чем при традиционном подходе (планы, фасады и т. п.) (рис. 2-1-8). Отличительными характеристиками BIM от традиционных компьютерных моделей зданий являются: Точная геометрия – все объекты задаются достоверно (в полном соответствии с реальной, в том числе и внутренней, конструкцией), геометрически правильно и в точных размерах; Всеобъемлющие и пополняемые свойства объектов – все объекты в модели имеют некоторые заранее заданные свойства (характеристики материала, код изготовителя, цену, дату последнего обслуживания и т. п.), которые можно изменять, пополнять и использовать как в самой модели, так и через специальные форматы файлов (например, IFC) за ее пределами; Ïðàêòè÷åñêàÿ ïîëüçà îò èíôîðìàöèîííîé ìîäåëè çäàíèÿ 81 Рис. 2-1-7. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM. Отдельно показаны компоненты единой модели: визуализация общего вида, внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений 82 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-1-8. Виктория Рабинович. Проект станции «Альпика-Сервис» в Сочи. Вверху – общий вид, внизу – схема монтажа арки и почасовой график его выполнения. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2010 Ïðàêòè÷åñêàÿ ïîëüçà îò èíôîðìàöèîííîé ìîäåëè çäàíèÿ 83 Богатство смысловых связей – в модели задаются и учитываются при рассмотрении такие отношения связи и взаимного подчинения составных частей, как «содержится в», «зависит от», «является частью чего-то» и т. п.; Интегрированная информация – модель содержит всю информацию в едином центре, обеспечивая таким образом ее согласованность, точность и доступность; Поддержание жизненного цикла – модель поддерживает работу с данными в течение всего периода проектирования, возведения, эксплуатации и даже окончательного сноса (утилизации) здания. Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в три этапа. Первый этап. Сначала разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т. п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т. п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при проектировании и возведении объекта используется целиком, а не делится на части. Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных (на первом этапе) элементов, например крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания. Третий этап – дальнейшее использование информации из созданной на втором этапе модели в подходящем формате (для этих целей специально разработан формат IFC) в специализированных приложениях для решения отдельных задач, связанных с проектированием здания. Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить. Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а также собственникам, управленцам и эксплуатантам. Что касается деления на этапы (первый, второй и третий) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – эти работы могут выполняться почти параллельно. Вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна. Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта становится основой для получения специализированной инфор- 84 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé мации по его различным частям, узлам и разделам. Она активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки, расчета параметров и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, финансового обеспечения строительства, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации. Один из свежих примеров комплексного применения BIM при возведении большого, технически сложного и особо значимого объекта – строительство нового здания американской высшей музыкальной школы (консерватории) New World Symphony в Майами. Проектирование этого сооружения с использованием технологии BIM началось в 2006 году, строительство – в 2008, а ввод в эксплуатацию намечен на начало 2011 года (рис. 2-1-9). Рис. 2-1-9. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony и его будущий внешний и внутренний виды Ïðàêòè÷åñêàÿ ïîëüçà îò èíôîðìàöèîííîé ìîäåëè çäàíèÿ 85 Это здание имеет общую площадь 10 000 квадратных метров, главный зал рассчитан на 700 зрителей. Оно приспособлено для проведения вебтрансляций и записи концертов, а также – внешних видеопроекций на 360 градусов. На его верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и 6 – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта составляет 200 миллионов долларов. Проектирование такого объекта, проведенное в достаточно короткий срок, было связано с большим количеством самых разнообразных и весьма сложных расчетов, выполненных по информационной модели здания, и еще раз наглядно продемонстрировало эффективность технологии BIM (рис. 2-1-10). Рис. 2-1-10. Высшая музыкальная школа New World Symphony: главный вход. Архитекторы Gehry Partners, 2010 Информационная модель здания должна существать в течение всего жизненного цикла объекта, и даже дольше. Содержащиеся в ней (первоначально внесенные) самые разнообразные данные могут затем изменяться, дополняться и заменяться, отражая текущее состояние здания. Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а «4D плюс (негеометрическую) информацию» принято обозначать уже 5D. Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации», но такое встречается все реже и реже. Как видим, полного единства в этих модных количествах D пока еще тоже нет, но это всего лишь вопрос времени. Главное – внутреннее содержание новой концепции проектирования. Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств. Например, при строительстве сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере 86 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-1-11. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С. Хэмилтона. Компьютерная модель и возведение каркаса здания. Архитектор Дэниель Либескинд. Программа Tekla Structures для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально созданная для этого объекта информационная модель (рис. 2-1-11). По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов. Такие результаты (400 тысяч долларов и 14 месяцев – «на кончике пера») впечатляют (рис. 2-1-12). Но все же одно из самых главных достижений BIM – появившаяся сейчас (и почти отсутствовавшая ранее) возможность только «интеллектуальными» усилиями добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика, причем еще до его ввода в эксплуатацию (более точно – даже до начала его строительства). Это достигается благодаря тому, что технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения. Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придется просто построить макет здания в натуральную Ïðàêòè÷åñêàÿ ïîëüçà îò èíôîðìàöèîííîé ìîäåëè çäàíèÿ 87 Рис. 2-1-12. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С. Хэмилтона. Окончательный вид. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006 величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще происходит) – правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно. В прежней истории строительства было немало случаев, когда уже после возведения здания по его реальным характеристикам корректировалось само предназначение объекта либо накладывались ограничения на условия его эксплуатации. 88 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания – это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется и корректируется по мере ее поступления, и модель становится все более точной и насыщенной. Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений». А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью. При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться лишь посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана. 2.1.6. BIM и обмен информацией Закономерным результатом развития в последние десятилетия компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной. Сейчас, спустя примерно 25 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место пока еще неофициального, но уже общепризнанного стандарта работы с проектом в CADпрограммах и начал жить не зависимой от своего создателя жизнью. Более правильно будет отметить, что в настоящее время существует фактически два формата DWG. Первый, обычно для уточнения обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях). Второй формат, во избежание недоразумений обозначаемый в публикациях как Teigha (до недавнего времени – DWGdirect, еще раньше – openDWG), разрабатывается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих производителей САПР со всего мира (Bentley, Siemens, Graphisoft и др.). Именно он является открытым форматом и широко используется различными программами при хранении и обмене данными. Немалая известность пришла и к формату DXF, также разработанному в свое время Autodesk для осуществления обмена данными между различ- BIM è îáìåí èíôîðìàöèåé 89 ными CAD-программами, с одной стороны, и другими, в том числе вычислительными, комплексами – с другой. Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних. Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов, создаваемых пакетом AutoCAD, стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире и успехами пакета AutoCAD. Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым проектировщиками (архитекторами, конструкторами, смежниками и т. п.) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало и количество которого растет лавинообразно (рис. 2-1-13). Поскольку повсеместное внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на Рис. 2-1-13. Антон Столяров. Проект делового центра. Курсовая работа. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2008 90 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé своей начальной стадии, еще окончательно не выработан единый стандарт для файлов программных систем, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между ними. Более того, в большинстве случаев ввиду бурного развития BIM пока даже нет совместимости «сверху вниз» между различными версиями одной и той же программы. Другими словами, если вы перешли на новую версию BIM-программы, то к старой уже не вернетесь. Своеобразный «принудительный», но имеющий объективные причины прогресс. Сейчас в мировой проектно-строительной индустрии понимание необходимости в общих BIM-стандартах назревает и серьезные попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются. Думается, должно пройти еще какое-то время, чтобы мировые сообщества проектировщиков и производителей программ выработали общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила хранения, передачи и использования информации. Возможно, решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CADсистемами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным. Но это потребует много времени, да и само по себе маловероятно. Более перспективным представляется путь целенаправленной разработки сообществом пользователей (более точно, союзом разработчиков программ и проектно-строительной индустрией) форматов файлов как для самой информационной модели, так и для обмена данными между BIM-системами различных производителей. Речь в данном случае должна идти о некотором открытом стандарте хранения информации, привязанном к специфике архитектурно-строительного проектирования, который может использоваться различными разработчиками BIM-программ. При этом сами данные можно применять для моделирования здания, его оснащения, функционирования, реконструкции и т. п. Причем стандарт должен быть именно открытым, то есть доступным всем, а не собственным форматом какой-то конкретной BIM-программы. Такой подход откроет доступ к BIM широкому кругу разработчиков и пользователей, решающих бесчисленное множество своих конкретных задач. Без этого массовое внедрение BIM в проектно-строительную практику представляется невозможным. В настоящее время в мире уже широко используется стандарт IFC (в различных вариантах) для обмена данными между BIM-программами или получения этих данных из модели для использования другими программами, но работы в этом направлении еще очень много. К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной плат- Ôîðìû ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè èç ìîäåëè 91 формы на другую (именно перенос, а не передача некоторой части информации) без потери данных и существенных переделок (часто почти все надо повторить заново) пока почти невозможен. Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками». Конечно, такое положение дел не способствует широкому развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от общего уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они в большинстве случаев ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Может показаться, что это плохо, но в современных условиях зависимость проектировщиков от уровня развития информационных технологий только растет, и ничего другого, к сожалению, нет и уже не будет. Конечно, это добавляет аргументов сторонникам «ручного проектирования», которые «ни от кого не зависели» и «делали все сами», но возврат к прежнему уровню технологии – это путь регресса, и он невозможен. С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации или судостроения напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации и того же судостроения во многом стимулируют развитие станкостроения. Напрашивается парадоксальный на первый взгляд вывод: дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития компьютерной техники и программного инструментария. Как и другой вывод – задачи, возникающие в проектировании и строительстве (впрочем, как и в других областях человеческой деятельности), стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано. Таким образом, проектирование, строительство и компьютерные технологии сегодня соединяются в единый, совместно развивающийся комплекс. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность. Реальность, которая определяет на достаточно долгую перспективу стратегию развития всей проектно-строительной отрасли. 2.1.7. Формы получения информации из модели Информационная модель здания сегодня – это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное 92 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа здания и всех входящих в него компонентов и систем. Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы. Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами. Поэтому современные BIM-программы с самого начала предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов. Минимальный перечень таких форм вывода информации на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом, не вызывает никаких дискуссий и может только расширяться (рис. 2-1-14). Рис. 2-1-14. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 Ôîðìû ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè èç ìîäåëè 93 К таким общепризнанным формам вывода или передачи содержащейся в BIM информации о здании прежде всего относятся: 1) файлы с данными для обмена с другими BIM-программами (на сегодняшний день – формат IFC и некоторые другие); 2) чертежная 2D рабочая документация и чертежные 3D-виды моделей; 3) плоские 2D файлы и объемные 3D модели для использования в различных CAD-программах и других приложениях; 4) таблицы, ведомости, спецификации различного назначения (рис. 2-1-15); Рис. 2-1-15. Иван Поцелуев. Реконструкция Центральной клинической больницы СО РАН. Общий вид и фрагмент ведомости отделки помещений. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 5) файлы для просмотра и использования в Интернете; 6) файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций; 7) файлы-заказы на поставку оборудования и материалов; 8) результаты тех или иных специальных расчетов (в табличном, графическом или анимационном представлении); 9) графические и видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы; особенно важны визуальные представления различных количественных характеристик здания для качественной оценки пользователем – картинки с инсоляцией, прочностные характеристики, уровни загрязнения, схемы интенсивности использования помещений и т. п. (рис. 2-1-16); 10) файлы с данными для расчетов в других программах; 11) файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис. 2-1-17); 94 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-1-16. Игорь Козлов. Визуализация прочностных характеристик каркаса здания. Модель выполнена в Revit Structure и передана для расчета в Robot Structural Analysis. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Рис. 2-1-17. Елена Коваленко. Проект Центра современного искусства. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 Ôîðìû ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè èç ìîäåëè 95 12) файлы для различных видов «твердого» макетирования создаваемого объекта по его компьютерной модели (трехмерной печати) (рис. 2-1-18); 13) виды объемных разрезов и других полных или неполных фрагментов проектируемого здания в различных режимах, облегчающие его пространственное восприятие (рис. 2-1-19); Рис. 2-1-18. Проект Медиатеки в Рио-де-Жанейро. Слева – компьютерная модель, справа – выполненный по ней макет. Модель выполнена в Revit Architecture. Архитектурная фирма SPBR Arquitetos, Бразилия, 2006 Рис. 2-1-19. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 96 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé 14) данные для изготовления модели или ее частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах; 15) любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания. Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем. 2.1.8. Основные заблуждения о BIM и их опровержение Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий и основываясь на опыте ведущихся вокруг новой технологии проектирования дискуссий, полезно будет также уточнить, чего BIM не может, к каким последствиям не приводит и чем не является. Другими словами, попробуем понять, что такое «не BIM». BIM не является единичной моделью здания или единичной базой данных. Обычно это – целый взаимосвязанный и сложноподчиненный комплекс таких моделей и баз данных, вырабатываемых различными программами и взаимосвязанных с помощью этих же программ. Необходимость деления единой модели на части усиливается по мере усложнения объекта моделирования и комплексности проектирования, когда быстро разрастающийся массив данных достигает ограничений, определяемых имеющимися у пользователя вычислительными ресурсами. К тому же целесообразность такого деления совершенно логична и с профессиональной точки зрения – для разработки многих разделов проекта далеко не всегда требуется информация о других его разделах. Например, для создания модели каркаса здания не нужны данные о зонировании помещений. Это экономит вычислительные ресурсы и облегчает работу – частью всегда легче управлять, чем целым. Но параллельно возникает вопрос и о механизме соединения составных частей в единое целое для решения общих задач информационного моделирования (например, определение возможных нестыковок различных систем здания). А восприятие BIM как односложной модели – одно из ранних и наиболее распространенных заблуждений. BIM не является «искусственным интеллектом». Например, собранная в модели информация о здании может анализироваться на предмет обнаружения в проекте возможных нестыковок и коллизий. Но способы устранения этих противоречий находятся всецело в руках человека, поскольку сама логика проектирования еще не поддается математическому описанию. Îñíîâíûå çàáëóæäåíèÿ î BIM è èõ îïðîâåðæåíèå 97 Например, если вы в модели уменьшите количество утеплителя на здании, то BIM-программа не будет думать за вас, как поступить: то ли добавить (закупить) еще утеплителя, то ли уменьшить площадь помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т. п. Такие вопросы проектировщик должен решать сам. Почти наверняка в будущем компьютерные программы начнут постепенно заменять человека и в наиболее простых (рутинных) интеллектуальных операциях в проектировании, как сейчас уже заменяют в черчении, но пока в реальной практике об этом говорить рано. Когда это произойдет, справедливо будет утверждать о начале нового этапа развития проектирования. BIM не идеальна. Поскольку она создана людьми и получает от людей информацию, а людям свойственно ошибаться, в модели все равно будут встречаться ошибки. Эти ошибки могут появляться непосредственно при внесении данных, при создании BIM-программ, даже при работе компьютеров. Но этих ошибок возникает принципиально меньше, чем в случае, когда человек сам манипулирует информацией. И гораздо больше внутренних уровней программного контроля корректности данных. Так что сегодня BIM – это лучшее из того, что есть. BIM – это не конкретная компьютерная программа. Это – новая технология проектирования. А компьютерные программы (Revit, Digital Project, Bently Architecture, Allplan, ArchiCAD и т. п.) – это всего лишь инструменты ее реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Это – инструменты хранения данных модели и работы с ними. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла, она просто не может существовать. BIM – это не только 3D. Это еще и масса дополнительной информации (атрибутов объектов), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия этих объектов. Какими бы хорошими ни были геометрическая модель (которая, кстати, сама по себе тоже представляет лишь правильно организованный набор числовых данных) и ее визуализация, у объектов должна быть еще количественная информация для анализа. Если кому-то удобнее, можно считать, что BIM – это 5D. И все же дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM, это скорее «емкость-оболочка» для BIM, причем с определенными оговорками. BIM – это не обязательно 3D. Это еще и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса 98 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé и т. п. Конечно, виртуальная модель здания создается объемной, но если для решения конкретных проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то нет никакой необходимости использовать 3D – такая работа будет избыточной. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо для эффективного решения поставленной задачи, плюс числовые данные для анализа. Вообще, сравнивать (тем более противопоставлять) BIM и 3D – неправильно. С таким же успехом, следуя М. Е. Салтыкову-Щедрину, можно рассуждать «о конституции и севрюге с хреном». Многие из тех, кто противопоставляет BIM и 3D, полагают, что 3D – это просто способ отображения информации. Часто от них можно услышать фразу: «Проектировщику совершенно не обязательно видеть здание в объеме, ему достаточно плоских чертежей». На самом же деле 3D – это прежде всего формат хранения (геометрической по смыслу) информации для последующих операций с ней. В этом – корень многих непониманий и заблуждений по поводу BIM. Вообще, BIM – это информация об объекте и способы ее использования (другими словами, специализированные программы), которые напрямую зависят от поставленных перед проектировщиками задач. А все разговоры (и даже дискуссии) о количестве «D» весьма полезны только тем, что это на самом деле хороший, «модный» и доходчивый способ популяризации идей BIM для не подготовленной еще аудитории. BIM – это параметрически заданные объекты. Поведение (физические и технические свойства, геометрические размеры, взаиморасположение и т. п.) создаваемых объектов, их взаимосвязи, зависимости и многое другое определяются наборами всевозможных (не обязательно геометрических) параметров и зависят от этих параметров. Если в модели нет параметризации – это не BIM. BIM – это не набор 2D проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание. Наоборот, все эти проекции (планы, фасады, разрезы и т. п.), как и многие другие графические представления, автоматически получаются из информационной модели здания, которая, выражаясь философским языком, в этом случае первична. Это свойство BIM – автоматическое отслеживание во всех видах (в том числе и в чертежах, таблицах, спецификациях) изменений модели – является одной из сильнейших и принципиальных ее сторон (рис. 2-1-20). У BIM какое-либо изменение модели одновременно проявляется на всех ее видах и представлениях. Это – принципиальное требование для BIM. В противном случае создаются условия для возможных ошибок, которые трудно будет отследить, поскольку не будут выполняться основные принципы работы с единой базой данных. Îñíîâíûå çàáëóæäåíèÿ î BIM è èõ îïðîâåðæåíèå 99 Рис. 2-1-20. Леонид Скрябин. Этнографический центр народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Показаны стадии трехмерного эскизирования, создания модели, визуализации и получения необходимых для проекта чертежей. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 100 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Если эти условия не выполнены, то это – не BIM. BIM – это не завершенная (застывшая) модель. Информационная модель любого здания постоянно находится в развитии, по мере необходимости пополняясь все более новой информацией и корректируясь с учетом изменяющихся условий и нового понимания проектных или эксплуатационных задач. В подавляющем большинстве случаев BIM – это «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании срок ее существования полностью перекрывает жизненный цикл реального объекта. BIM приносит пользу не только на больших объектах. На больших объектах много пользы. На маленьких абсолютная величина этой пользы меньше, но самих маленьких объектов обычно больше, так что опять пользы много. Информационная модель здания эффективна всегда. BIM не заменяет человека. Более того, технология BIM не может существовать без человека и требует от него высокого, может даже большего, чем при традиционных методах проектирования, профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. Но BIM делает работу человека более эффективной и производительной, увеличивая ее интеллектуальную составляющую, освобождая от рутинного труда и оберегая от ошибок. BIM не работает автоматически. Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации, либо контролировать этот процесс, либо создавать модель, либо формулировать условия для этой модели и т. п.) по тем или иным проблемам все равно придется проектировщику. Но технология BIM существенно автоматизирует и поэтому облегчает процесс сбора, обработки, систематизации, хранения и использования такой информации. Как и весь процесс проектирования здания. BIM не требует от человека «тупой набивки данных». Проектировщик, работающий в технологии BIM, – это не оператор большой ЭВМ, набивающий в белом халате перфокарты в окружении мигающих лампочек. Создание информационной модели осуществляется по обычной, привычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными, привычными и удобными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме. Например, если вы в любой из BIM-программ «рисуете» план этажа, то в результате вы создаете не план этажа, а соответствующую часть информационной модели всего здания. Îñíîâíûå çàáëóæäåíèÿ î BIM è èõ îïðîâåðæåíèå 101 Что, однако, совершенно не исключает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры. Как не исключает и ввода данных любыми иными способами, например объемным сканером или голосом. BIM не делает ненужной «старую гвардию» специалистов. Конечно, любая гвардия рано или поздно становится «старой». Но опыт и профессиональное мастерство нужны в любом деле, особенно при проектировании в технологии информационного моделирования зданий, а они обычно приходят с годами. Информационные модели можно создавать, работая в привычном для сформировавшихся в «классическую» эпоху специалистов стиле (через планы и фасады), просто к ним добавилось еще много нового. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придется приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении этих новых инструментов и переходе на новую технологию. Но практика показывает, что это все – из области реального. Освоение BIM не является делом избранных и не требует большого времени. Если точнее, времени на освоение BIM требуется ровно столько же, сколько уходит на профессиональное освоение любой другой технологии – «период первоначального обучения плюс вся жизнь». Вопросы для самоконтроля 1. Для чего нужна информационная модель здания? 2. Нужна ли информационная модель здания, которое уже построено? 3. Нужна ли информационная модель здания, которого уже нет? 4. Можно ли вносить изменения в информационную модель уже существующего здания? 5. Что такое 4D? 5D? Может ли быть 3.5D? (Ответ – в «Словаре терминов» в конце книги.) 6. Так ли уж вообще важны эти D? 7. Должна ли «стройка» быть точной? Нужна ли там «высокая» точность? 8. Может ли BIM приносить прибыль? 9. Для чего нужны различные форматы и стандарты BIM? 10. Может ли BIM за человека думать? Проектировать? Делать заказы на оборудование и стройматериалы? 11. Какие еще заблуждения про BIM вы знаете? 102 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé 2.2. Кто больше всех заинтересован в информационной модели здания В наши дни главными вдохновителями и популяризаторами освоения и внедрения BIM в архитектурно-строительную практику являются наиболее прогрессивные проектировщики, в основном архитекторы. Они первыми поняли все преимущества новой технологии и начали постепенно применять ее в своей деятельности, потянув в информационное моделирование зданий по цепочке всех остальных участников процесса проектирования и строительства. И чем теснее представители других специальностей связаны с архитекторами, тем быстрее и они ввязываются в новое дело. Для того чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть историю развития малого bim – программного обеспечения для BIM. Практически все программы начинались с архитектурных разделов или специализированных архитектурных версий, а затем уже обрастали и другими модулями и приложениями (конструкции, электрика, воздуховоды и т. п.). И это неудивительно, если учесть особое (даже главенствующее) место архитекторов в процессе проектирования зданий. Архитекторы – это «эпицентр» внедрения новой технологии информационного моделирования зданий в общечеловеческую практику, поскольку практически всегда именно архитекторы начинают проект, а по сложившейся в западных странах практике и координируют все его выполнение. В результате они задают тот уровень требований и подходов к проектированию, на котором затем работают все остальные специалисты. Но архитекторы сами по себе ограничены в возможностях – сила BIM в комплексной работе с объектом, то есть в тесном взаимопонимании и взаимодействии специалистов разных направлений проектирования, составления смет и расчетов, производства изделий и конструкций, строительства, управления и эксплуатации зданий и многих других. Основные группы специалистов (весьма укрупненно), непосредственно связанных с BIM и участвующих как в создании модели, так и в ее использовании, показаны в приведенной схеме (рис. 2-2-1). Однако на самом главном месте в этой схеме, как это не покажется странным, находятся все-таки не архитекторы (и не создатели модели), а собственники здания. Потому что только они самым объективным образом заинтересованы в комплексном и эффективном подходе к решению проблем сооружения, которым владеют. Забегая вперед, отметим, что опыт внедрения BIM в развитых странах однозначно показывает, что в подавляющем большинстве случаев только Íîâîå ñòðîèòåëüñòâî 103 Рис. 2-2-1. Основные пользователи информационной модели здания после осознания полезности BIM и принятия собственником (будь то частное лицо или государственная структура) концепции информационного моделирования здания новой технологией начинают активно овладевать все остальные участники процесса работы с объектом. 2.2.1. Новое строительство Слева на схеме 2-2-1 указаны группы специалистов, связанных с первоначальным проектированием здания, а также возможными дальнейшими его переделками, реконструкциями и реставрациями. О роли архитекторов в информационном моделировании здания мы уже говорили. И все же по исторически сложившейся логике проектирования именно архитекторы разрабатывают саму концепцию здания и задают основу этой модели (или ее первую, архитектурную часть). Это означает, что архитекторы фактически определяют основное направление проектирования и координируют действия других участников этого процесса, для которых работа архитекторов служит своеобразным «шаблоном», по которому строятся остальные, более специализированные части обшей модели сооружения (рис. 2-2-2). Другие проектировщики: несущего каркаса здания, его инженерного оснащения и благоустройства прилегающей территории, организации строительства, сметчики и экономисты – работают с проектом практически параллельно. При этом они, естественно, немного пропускают вперед архитекторов, первоначально оговорив зоны своей ответственности и ориентируясь по архитектурной части информационной модели. 104 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-2. Информационная модель отеля «Восток» в Гонконге. Показано последовательное совмещение схемы установки оборудования, несущего каркаса и архитектурного оформления здания. Проектирование в программе Digital Project, 2004 Но может быть и по-другому, когда проект начинается не с архитектурного замысла, а идет от конструкторской идеи или технологической необходимости (например, промышленное здание). Однако в любом случае модель получается комплексная по своей сути и работает на всех. Конкретная же последовательность участия специалистов в информационном моделировании может быть самой разной – она диктуется конкретной целесообразностью и логикой создания объекта. Нижняя группа указанных на схеме 2-2-1 специалистов непосредственно связана с возведением и оснащением здания. Для них создаваемая информационная модель является источником практически всей используемой информации. С помощью BIM можно заниматься изготовлением необходимой для строительства опалубки, несущими конструкциями (колонны, балки, плиты перекрытий и т. п.), строительными материалами, оборудованием для оснащения здания (лифты, насосы, воздуховоды, электросети, системы отопления, кондиционирования и т. п.), составлять сметы, формировать заказы как в общем объеме, так и по календарному графику, определять общий объем необходимых для этого финансовых средств, составлять график платежей для заказа материалов и оборудования и т. п. Íîâîå ñòðîèòåëüñòâî 105 Также BIM служит основой для организации строительства, взаимодействия субподрядчиков, составления графиков, схем и календарных планов, управления потоком поставок и последовательностью монтажа, финансового обслуживания процесса строительства и т. п. Она же позволяет оперативно вносить коррективы в конструктивную и другие части проекта и сам процесс возведения здания, если в этом возникает необходимость (практика показывает, что такие ситуации возникают почти всегда). В современных условиях, характеризующихся высокой плотностью окружающей застройки и стесненностью участка строительства, когда его границы практически совпадают с периметром здания, единственно возможным вариантом работы является положение, когда монтаж конструкций и оборудования ведется по строго просчитанному графику прямо «с колес». Такая организация строительства на высочайшем уровне также обеспечивается информационной моделью здания (рис. 2-2-3). Рис. 2-2-3. Вверху: архитектурный облик и начало строительства отеля «Восток» в Гонконге, граница стройплощадки почти полностью совпадает с периметром основания здания. Внизу: современный вид здания. Проектирование в программе Digital Project, 2004 106 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Что касается разработки и изготовления конструкций и оборудования, относящихся как непосредственно к зданию, так и к обеспечению процесса строительства, то и здесь роль BIM невозможно переоценить. Работа на стройплощадке «с колес» предполагает высокую сборочную готовность всех указанных компонентов, а это возможно только при практически машиностроительной точности их изготовления и высокой культуре работы на стройке. Подгонка деталей кувалдой «по месту» исключается. Такая точность работы также требует для решения неминуемо возникающих общих вопросов высокого уровня взаимодействия и двусторонней связи проектировщиков, изготовителей, всех подрядчиков и субподрядчиков, а также организаторов строительного процесса. Но подобный подход при возведении объекта не требует каких-то титанических усилий от изготовителей, монтажников и строителей. При использовании технологии BIM описанный выше уровень работы – совершенно естественный, да и всю необходимую для взаимодействия информацию можно получать прямо из информационной модели здания. Надо только помнить, что главное требование для успешной работы всего архитектурно-строительного комплекса на общем объекте – информационная модель здания должна быть абсолютно точной. Тогда определенные в BIM размеры деталей и их форму можно напрямую или через специализированные программы использовать для получения документации на изготовление в заводских условиях элементов конструкций или инженерного оснащения, что уменьшает сроки строительства и повышает его качество. Особенно это эффективно там, где используются станки с ЧПУ (например, при производстве металлоконструкций) – задание на изготовление идет практически напрямую из BIM. В дальнейшем эти же данные из модели можно вновь использовать уже при подготовке и планировании монтажа готовых элементов, что было успешно продемонстрировано при возведении спортивных объектов Олимпиады-2008 в Пекине (рис. 2-2-4). Это же относится и к тем частям конструкций здания, которые изготавливаются непосредственно на месте (например, монолитный железобетон). С помощью BIM можно спроектировать и рассчитать армирование, характеристики железобетона, собрать или на месте изготовить опалубку, а затем под управлением той же информационной модели здания производить и само бетонирование (рис. 2-2-5). Но такое использование новых методов требует от всех участников проектирования и строительства совершенного владения технологией BIM, если хотите – нового уровня культуры производства. Однако все специалисты по строительству также прекрасно осознают, что, несмотря на высокую точность информационных моделей и качество Íîâîå ñòðîèòåëüñòâî 107 Рис. 2-2-4. Строительство стадиона «Птичье гнездо» Олимпиады-2008 в Пекине. Разработка и монтаж конструкций. Проектирование в программе Digital Project, 2007 Рис. 2-2-5. Строительство небоскреба «Восточная башня» в Гонконге. Возведение здания по компьютерной модели. Проектирование в программе Digital Project, 2005 выпускаемой компьютерными программами строительной документации, существующие в настоящее время допуски на строительство и монтаж конструкций и оборудования в значительной степени остаются неизменными. Эту отрезвляющую реальность всегда необходимо учитывать при работе с компьютерными моделями, хотя обнадеживающие процессы здесь тоже происходят. Теперь вернемся к схеме 2-2-1. В правой ее части указаны специалисты, напрямую не связанные с возведением здания, но работающие с ним все остальное время его существования. Для них BIM также является источником практически всей используемой информации. Когда специалисты-проектировщики приступают к работе над будущим зданием, они обычно уверены, что вопросы экономической перспективы 108 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé уже решены: известно, что это здание кому-то необходимо и что кто-то за все это заплатит. Однако успешный строительный бизнес, как и любой бизнес, должен быть прежде всего экономически эффективен, в частности всегда должны быть деньги на строительство и всегда построенное должно продаваться. При этом строить лучше всего не на свои деньги, а прибыль получать как можно быстрее. Это – очевидные аксиомы. Чтобы они стали реальностью, действия по привлечению инвесторов и продаже площадей в новом здании начинаются задолго до завершения его проектирования. В идеале их даже надо закончить до завершения проектирования. Основательная работа с потенциальным инвестором на стадии проектирования предполагает выполнение как минимум трех обязательных условий, без которых никто вам денег не даст: 1. У заказчика должна быть максимальная ясность по всем компонентам здания, его оснащения, организации строительства и т. п. (рис. 2-2-6). Рис. 2-2-6. Игорь Козлов. Проект многоэтажного жилого дома с многоуровневой автоматизированной парковкой. Покупатель хорошо видит, за что он платит деньги. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ (Сибстрин), 2010 Íîâîå ñòðîèòåëüñòâî 109 2. Надо иметь возможность оперативно вносить изменения в проект, учитывая постоянно возникающие новые пожелания заказчика и «не меняя отведенных на все сроков». 3. При каждом изменении проекта, в каждом новом варианте оперативно получать его экономическую характеристику и всю остальную техническую информацию. В строительной индустрии развитых стран мира работе с инвесторами давно уже придают первостепенное значение, и в этой области деятельности информационное моделирование зданий также зарекомендовало себя наилучшим образом, при современных темпах и объемах строительства оно стало просто незаменимым (рис. 2-2-7). Рис. 2-2-7. Фрагмент представления инвесторам проекта небоскреба «Восточная башня» в Гонконге: информационная модель демонстрирует архитектурные решения, конструкцию, различные инженерные системы, материалы, оснащение, последовательность возведения и зоны ответственности смежников. Проектирование в программе Digital Project, 2005 Если же рассматривать индивидуальное строительство малоэтажных жилых домов, то здесь эффективность технологии BIM также проявляется весьма зримо. Ведь покупатель дома (или индивидуальный застройщик) обычно большими деньгами не обладает, так что для него важна любая экономия. В силу же небольшого объема создаваемого объекта ему легче вникать и разбираться в здании «до мелочей», фактически «соучаствуя» (или напрямую участвуя) в процессе проектирования и строительства. А это обеспечивается через информационное моделирование. И в результате достига- 110 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé ется как оптимизация и «прозрачность» итоговой стоимости здания, так и правильная и понятная организация всего процесса строительства. При этом BIM позволяет еще и хорошо спрогнозировать и минимизировать последующие расходы на эксплуатацию здания, обоснованно создать энергетически рациональный, «зеленый» объект, что в большинстве случаев для инвестора может иметь решающее значение при покупке или строительстве нового дома (рис. 2-2-8). Рис. 2-2-8. Технология BIM: проектирование и возведение индивидуального жилого дома 2.2.2. Реконструкция, ремонт и эксплуатация зданий Принято считать, что BIM – это технология проектирования, при этом подразумевая проектирование «с нуля» новых зданий и сооружений. При этом, обратите внимание, самого слова проектирование в названии информационное моделирование зданий нет. И это не случайно. Ведь информационная модель здания имеет гораздо более широкое применение. В том числе она весьма полезна для уже существующих объектов, Ðåêîíñòðóêöèÿ, ðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ çäàíèé 111 поскольку содержит всю (на уровне современного понимания) информацию о них, а наша задача – грамотно этой информацией распоряжаться. В наиболее развитых мировых центрах на сегодняшний день уже построено так много, что на первое место там выходит не создание новых, а реконструкция и реставрация имеющихся зданий и сооружений. Эта сторона использования новой технологии почему-то малоизвестна, но попытки применения BIM к существующим объектам начались практически одновременно с широким внедрением информационного моделирования зданий. И здесь, пожалуй, становятся еще более очевидными преимущества BIM перед традиционным проектированием: 1) возможность моделировать изменения в конструкции здания, 2) проектировать переоснащение здания новым инженерным оборудованием, доводя его эксплуатационные характеристики до современного уровня требований, 3) отслеживать текущее состояние здания (особенно важно для памятников архитектуры) и своевременно принимать меры по реставрации, 4) грамотно эксплуатировать существующие объекты. Обслуживание и ремонт зданий – очень важный и весьма затратный вид повседневной деятельности, в котором информационному моделированию зданий предстоит сказать свое веское слово. Например, хозяин или управляющая компания всегда будут знать, сколько лампочек надо заменять в местах общего пользования, сколько штукатурки или водопроводных труб потребуется для капитального ремонта здания, сколько будет стоить облицовка здания новыми материалами, где их найти по более выгодной цене и в какой срок можно осуществить все работы. В России, где в прежние годы широкое распространение получило типовое домостроение, внедрение технологии BIM в ЖКХ представляется совершенно естественным и относительно малозатратным, поскольку для работы с существующим типовым жилым фондом различных информационных моделей зданий понадобится не так уж много (рис. 2-2-9). Конечно, у новой технологии будут и противники. Ведь если модель сообщит, что для ремонта системы отопления здания требуется 1000 метров новых труб, то счету на 2000 уже никто в организации, представляющей интересы жильцов, просто не поверит (естественно, что у организации собственников жилья для взаимодействия и контроля тоже должен быть доступ к используемой в ЖКХ модели здания). При существующем же сейчас положении дел только специалист, имеющий доступ к соответствующей документации и достаточный уровень квалификации, сможет проверить эти цифры. 112 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-9. Начын Монгуш. Проект реконструкции типовой пятиэтажки. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Так что в масштабах всей страны, региона, микрорайона или даже отдельного дома экономия средств собственников или жильцов по сравнению с нынешними условиями предполагается просто огромная. Другой очень важный и все более востребованный вид деятельности – реконструкция существующих объектов. Интересный опыт провела здесь компания Autodesk. Ею было взято старое здание, которое за короткое время реконструировали под новый, удовлетворяющий всем современным экологическим и энергосберегающим требованиям офис, получивший «платиновый» сертификат по системе LEED. Поскольку проектирование велось с использованием компьютерных программ собственной разработки, то таким образом компания Autodesk устроила своим клиентам (потенциальным и реальным) своеобразный «мастер-класс». Для разработки информационной модели взятого на реконструкцию здания нужна была точная информация о его нынешнем состоянии, для чего было проведено всестороннее лазерное сканирование объекта. Результаты этого трехмерного сканирования и легли в основу BIM (рис. 2-2-10). Затем модель использовалась для проектирования внутренней организации здания, его оснащения инженерными системами и другим оборудованием. При этом рассчитывались многочисленные эксплуатационные характеристики будущего офиса, что позволило получить высокие экологические показатели (рис. 2-2-11). Смотрите также главу 3 раздел 3. В случае реставрационной деятельности, а также при реконструкции особо значимых объектов, имеющих статус памятников истории и архи- Ðåêîíñòðóêöèÿ, ðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ çäàíèé 113 Рис. 2-2-10. Новый офис компании Autodesk в Уолтхэм, Массачусетс, США. Реконструкция полностью выполнена по технологии BIM. Вверху – современный вид здания; ниже – результаты объемного лазерного сканирования; внизу справа – фрагмент построенной модели. Архитекторы KlingStubbins, строители Tocci Building Companies, 2008 тектуры и охраняемых законом, построение информационной модели имеет еще более серьезную специфику. А именно надо стопроцентно воссоздать уже существующее строение со всеми его сильными и слабыми сторонами, достоинствами и недостатками, то есть смоделировать здание не «как надо», а «как есть», при этом максимально учесть по результатам обследований состояние и степень износа 114 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-11. Новый офис компании Autodesk в Уолтхэм, Массачусетс, США. Слева – фрагменты проекта; справа – фотографии уже действующего офиса. 2008 всех компонентов сооружения и их частей, в том числе логически не отделимых, и остаточные свойства материалов, из которых оно построено. В таких случаях, естественно, информационная модель здания создается «по готовому», то есть уже после того, как само здание было спроектировано и построено. Ярким примером такой ситуации является Оперный театр в Сиднее. В 1957 году началось его проектирование, а спустя почти 50 лет была выполнена информационная модель на тот момент уже всемирно известного и находящегося под охраной ЮНЕСКО здания, предназначенная как для реконструкции, так и для более эффективной эксплуатации и управления объектом (рис. 2-2-12). Очень часто все архитектурные и строительные элементы (декоративное украшение фасадов, кирпичная кладка, оконные рамы, наличники, двери, лестницы, ограждения и т. п.) исторических памятников уникальны, так что здесь не воспользуешься готовыми библиотеками элементов или предшествующими наработками. Практически для каждого памятника архитектуры все базовые элементы приходится делать «с нуля». Так что моделирование такого историчес- Ðåêîíñòðóêöèÿ, ðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ çäàíèé 115 Рис. 2-2-12. Здание Сиднейской оперы и его автор, датский архитектор Йорн Утзон. В 1957 году технологии BIM еще не было, так что модель столь сложного сооружения была представлена картонным макетом кого объекта можно без преувеличения отнести к «высшему пилотажу» в применении BIM (рис. 2-2-13). Результат подобной деятельности – это больше, чем просто модель отдельного объекта. Ведь все полученные в процессе моделирования фрагменты и детали здания образуют новую библиотеку элементов, характеризующих тот или иной стиль или историческую эпоху. Рис. 2-2-13. Елена Педан. Памятник архитектуры – особняк по ул. Мичурина, 4 в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Этой библиотекой можно затем пользоваться при реставрации других памятников архитектуры того же периода (рис. 2-2-14). Но это еще не все. Созданные элементы можно применять при проектировании новых или реконструкции имеющихся зданий вблизи исторических объектов или сложившихся архитектурных ансамблей. А это тех- 116 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-14. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры – «Дом композиторов» в Новосибирске. Созданное специально для этой модели окно и его использование в проекте. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 нологически облегчает проектировщикам возможность стилистически учитывать при создании новых современных зданий уже существующие рядом с ними памятники архитектуры. Таким образом, появляется мощный и удобный инструмент для решения достаточно важной архитектурной задачи – сохранения средового единства внешнего облика находящихся рядом зданий различных эпох, при этом технология BIM гарантирует новым объектам оптимальные эксплуатационные качества и современное инженерное наполнение. Раньше при решении подобной задачи архитектору приходилось серьезно изучать материалы по стилям той эпохи, к которой относился имеющийся исторический памятник, на что уходило много времени и усилий. Теперь же достаточно брать готовые библиотечные элементы (например, окна) нужного архитектурного стиля и вставлять их в проект, где по тех- Ðåêîíñòðóêöèÿ, ðåìîíò è ýêñïëóàòàöèÿ çäàíèé 117 нологии BIM уже автоматически учитываются примененные материалы, физические (например, тепловые) характеристики, стоимость, данные об изготовителе и другие заложенные в этот элемент параметры. Еще раз подчеркнем, что благодаря технологии BIM при всей своей специфике проектно-реставрационная работа с памятниками архитектуры становится столь же технологичной (следовательно, столь же точной, производительной, энергоэффективной и т. п.), как и при создании новых объектов (рис. 2-2-15). Внесение изменений в существующее здание – дело очень деликатное. Для исторического сооружения часто добавляется и необходимость его адаптации к эксплуатации в современных условиях. А это уже новые требования к прочности и теплозащите, комфорту, новые системы отопления, электро- и водоснабжения, пожаротушения, телекоммуникации, вентиляции и т. п. Для памятника архитектуры, который строился без учета всех этих современных условий и требований, становятся актуальными и даже единс- Рис. 2-2-15. Софья Аникеева. Памятник архитектуры – здание Коммерческого клуба (ныне театр «Красный факел») в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 118 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé твенно возможными компьютерное экспериментирование с уже существующим объектом, подбор и компоновка оборудования, оптимизация проектных решений и т. п. (рис. 2-2-16). Совершенно очевидно, что проблемы вовлечения старых зданий в новую жизнь, возникающего сейчас в массовом масштабе, без BIM вряд ли удастся эффективно решать. Рис. 2-2-16. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры – гостиница «Метрополитен» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 2.2.3. Безопасность зданий и их поведение в чрезвычайных ситуациях Другая особенность современной жизни, ставшая сегодня в силу ряда обстоятельств одной из главнейших при проектировании новых и эксплуатации уже имеющихся объектов, – повышение требований к зданиям по безопасности конструкций и систем. Изменяющаяся сейсмическая активность на планете, новые климатические условия, приводящие к природным катаклизмам, войны, техногенные катастрофы и террористическая угроза – вот основные факторы, усиливающие требования к прочности и жизнеспособности современных построек. Но, сколько требования к зданиям ни усиливай, всегда приходится считаться с тремя обстоятельствами. Áåçîïàñíîñòü çäàíèé è èõ ïîâåäåíèå â ÷ðåçâû÷àéíûõ ñèòóàöèÿõ 119 Во-первых, всех возможных факторов риска и причин их возникновения не учтешь. Во-вторых, всякая прочность имеет свои пределы. В-третьих, ранее построенные сооружения проектировались в другое время при совершенно иных требованиях, их конструкции и материалы частично уже израсходовали свой ресурс, и возможности усиления таких зданий может просто не быть. Так что главный вопрос, который интересует сегодня специалистов по работе в чрезвычайных ситуациях, – как поведет себя конкретное здание при тех или иных экстремальных воздействиях, проще говоря – сколько оно продержится в случае гипотетической катастрофы (с совершенно конкретными параметрами) и каков будет характер и количественное выражение возможных повреждений или разрушений. Для этого надо иметь полное представление об устройстве здания, причем такая информация должна быть доступна в режиме реального времени (рис. 2-2-17). Наиболее часто возникающая чрезвычайная ситуация – пожар. Очаг и сила возгорания устанавливаются прибывшими пожарными, дальше вопросы – куда вероятнее всего пойдет огонь, как долго продержатся конструкции, какое оборудование и материалы представляют дополнительную опасность, сколько имеется времени на эвакуацию людей и имущества, возможные пути эвакуации, схема тушения пожара и т. п. Рис. 2-2-17. Алла Чусовкова. Проект стадиона (фрагмент внешних конструкций здания). Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 120 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé На все это поможет быстро (а именно это и требуется) ответить адаптированная для этих целей информационная модель здания, если, конечно, она имеется (рис. 2-2-18). Рис. 2-2-18. Информационная модель небоскреба «Восточная башня» в Гонконге: общее устройство нижних этажей. Проектирование в программе Digital Project, 2005 Áåçîïàñíîñòü çäàíèé è èõ ïîâåäåíèå â ÷ðåçâû÷àéíûõ ñèòóàöèÿõ 121 Проектирование на основе технологии информационного моделирования зданий только входит в нашу жизнь, пройдет какое-то время, и уже все новые объекты будут создаваться по BIM. А вот прежние постройки, в том числе сравнительно недавние, информационных моделей не имеют. Так что сегодня хорошо видна одна из главных стоящих перед МЧС задач – создание информационных моделей интересующих МЧС объектов. К сожалению, по техническим (и экономическим) причинам пока еще не всех, а только особо важных. Таких особо важных объектов в каждом регионе России сейчас насчитывается по нескольку тысяч. Например, общественных зданий, особенно рынков, стадионов и плавательных бассейнов, с которыми уже было немало хлопот (рис. 2-2-19). Рис. 2-2-19. Валентина Канчер, Святослав Пальчунов. Проект плавательного бассейна. Фрагмент. Модель выполнена в Revit Architecture, визуализация в Autodesk 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2010 К объектам самого повышенного внимания для МЧС (которых в каждом регионе России насчитывается по нескольку тысяч) относятся также и промышленные предприятия с особо опасным производством, энергетические сооружения, крупные торговые и складские комплексы и многое другое. В том числе и объекты гидроэнергетики (рис. 2-2-20). Конечно, хорошо было бы заранее рассмотреть все возможные чрезвычайные ситуации и отработать оптимальные варианты действий. Но в сегодняшних реальных условиях на это не хватит ни времени, ни средств. 122 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-20. Валентина Канчер, Святослав Пальчунов. Проект ГЭС на реке Катунь. Модель выполнена в Revit Architecture, визуализация в Autodesk 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Поэтому неплохо было бы просто иметь информационную модель объекта, выполненную по заранее оговоренным требованиям (стандартам), с помощью которой в случае необходимости можно быстро смоделировать возникшую проблему. А уж если сооружение сразу проектируется по технологии BIM, то это автоматически дает дополнительные, далеко идущие преимущества как при эксплуатации здания, так и в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Из других сооружений высокой сложности традиционно большое внимание МЧС (и не только) привлекают мосты самого разного предназначения. И на каждом желательно если не смоделировать наиболее вероятные чрезвычайные ситуации, то хотя бы оперативно иметь информацию о прочности как всей конструкции, так и отдельных ее элементов. Если мост спроектирован с использованием технологии BIM, то в любой момент вы можете подключить к его модели расчетную программу и опять же оперативно моделировать гипотетическую (или реально возникшую) ситуацию, для которой будете быстро получать все необходимые прочностные характеристики и возможные варианты поведения конструкций (рис. 2-2-21). Наконец, еще один вид деятельности, где пользу от применения BIM трудно переоценить, – снос здания и освобождение территории под новое строительство. Раньше в нашей стране эта проблема не носила массового характера, так что серьезного значения ей не придавали. Разрушил, разровнял, куда-то вывез, ссыпал – и все. Сейчас же в связи с высокой плотностью застройки Áåçîïàñíîñòü çäàíèé è èõ ïîâåäåíèå â ÷ðåçâû÷àéíûõ ñèòóàöèÿõ 123 Рис. 2-2-21. Начын Монгуш. Пешеходный мост в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Structure. НГАСУ (Сибстрин), 2010 в городах, большим количеством подземных и наземных коммуникаций, а также экономическими и экологическими аспектами подобным вопросам уделяется серьезное внимание. Снос старых зданий (разбор конструкций, повторное использование или утилизация отходов, организация работ и т. п.) теперь уже проектируются, просчитываются и прорабатываются, в том числе и на компьютерных моделях, поскольку в наше время представляют вид деятельности высокого уровня сложности и ответственности. Пример тому – разбор несколько лет назад гостиницы «Россия» в Москве. Сходные проблемы разбора крупных конструкций и оборудования для последующей замены при переходе на новые технологии или перепрофилировании производства решаются и при регулярно осуществляемой реконструкции промышленных предприятий. Но в случае предприятий еще не менее важны аспекты моделирования технологических и бизнес-процессов и управления производством, где технология BIM уже тесно перекликается с концепцией PLM (рис. 2-2-22). Инженерное оборудование и техническое оснащение – одна из важнейших и наиболее сложных частей проекта современного здания, от которой в значительной степени зависит функциональная, энергетическая, экологическая и в конечном итоге экономическая состоятельность проекта. Совершенно логично, что это также одна из важнейших и наиболее эффективных по своему прикладному значению частей его информационной модели. 124 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-22. Ольга Бернгард. Проект реконструкции углеобогатительной фабрики. Фрагмент. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 И хотя в самом названии BIM говорится о моделировании отдельных зданий, это лишь терминологические условности – в диапазон применения новой технологии входят также и целые комплексы зданий и сооружений со всеми их многосложными связями и коммуникациями (рис. 2-2-23). В каждом из таких случаев итоговая информационная модель всего комплексного проекта складывается из составных частей: 1) моделей каждого отдельного здания; 2) моделей общих инженерных систем всего комплекса зданий (как правило, это тоже сумма отдельных моделей по различному технологическому предназначению и организационной подчиненности); Рис. 2-2-23. Проектирование комплекса «Таико Хоуи» в Гонконге. Работа выполнена в программе Digital Projec Ýêîëîãè÷åñêèå è ãðàäîñòðîèòåëüíûå çàäà÷è 125 3) модели местности с рельефом, коммуникациями (наземными и подземными) и благоустройством территории. 2.2.4. Экологические и градостроительные задачи Моделирование рельефа местности и обустройство территории фактически выводит BIM уже на решение градостроительных задач. Одни автодороги с их мостами, развязками и ограждениями – целый самостоятельный комплекс сложнейших проектных вопросов. А когда дорога проходит в городе – это еще и определение уровня шума и загазованности с последующим проектированием мер по устранению этих негативных факторов. Таким образом, по этим и многим другим факторам мы выходим на получившую широкое распространение в мире концепцию экологически рационального проектирования, для которой технология BIM также открывает широчайшие возможности (рис. 2-2-24). Не менее значимы для современного города и его подземные коммуникации, особенно сооружения метро, проектирование и эксплуатация которых связаны с первоначальным решением и последующим мониторингом целого комплекса геологических и геодезических, архитектурно-строи- Рис. 2-2-24. Архитектурная модель первого модуля второй очереди Университетского кампуса в Суффолке, Великобритания. Работа полностью выполнена по технологии BIM. Проект получил оценку «отлично» по системе BREEAM. Фирма RMJM, 2008 126 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-25. Анна Пьянкова. Проект системы вентиляции и кондиционирования станции Новосибирского метрополитена. Фрагмент. Модель выполнена в Revit Architecture и Revit MEP. НГАСУ (Сибстрин), 2010 тельных, технологических, социально-экономических и многих других проблем (рис. 2-2-25). Моделирование таких объектов в меньшей степени связано с внешней выразительностью, но в большей – с конструктивной надежностью и технологической рациональностью и согласованностью проекта. В настоящее время в мире уже проводятся эксперименты по созданию информационных моделей (так называемый «цифровой город») некоторых городов, в которых учитываются не только «геометрические» характеристики, но также численность и возраст населения, коммуникативные расстояния, природные условия и экология, экономика и торговля, транспортная сеть с ее пассажирскими и грузовыми потоками и многие другие Ýêîëîãè÷åñêèå è ãðàäîñòðîèòåëüíûå çàäà÷è 127 градостроительные параметры, играющие важную роль при планировании и управлении городом. В некоторых больших городах начали путь к всеобъемлющей модели через воспроизведение отдельных систем (транспортной, электро- и водоснабжения, удаления отходов и т. п.). Одна из целей таких проектов – отобразить все относящиеся к городу данные в цифровой форме, чтобы градостроительные решения и планируемые городские разработки можно было еще до их реализации в натуре «увидеть» на экране. Тем самым появляется возможность моделирования, анализа и визуализации последствий проектных замыслов, на основе которых ответственные городские чиновники, градостроители и другие специалисты, а также общественность могли принимать более обоснованные решения в отношении предстоящих проектов. В частности, в рамках проекта учета выбросов парниковых газов CDP и в сотрудничестве с ведущими городами мира компания Autodesk активно участвует в разработке стандартизованной платформы для обработки климатических данных, которая поможет городским властям лучше понимать текущие условия и формировать стратегии по улучшению городской среды. На сегодняшний день цифровыми моделями, основанными на специализированных программных продуктах Autodesk, уже обзавелись Инчхон (Южная Корея), Зальцбург (Австрия) и Ванкувер (Канада). Ведутся подобные работы и в нашей стране. Так, в 2008 году российская фирма «Графические программные системы» создала трехмерную интерактивную карту Новосибирска, которая сразу после своего появления стала пользоваться у архитекторов и жителей города большой популярностью. И если Джакопо де Барбари потратил на создание перспективной панорамы Венеции четыре года, то спустя «каких-то» 500 лет жители Новосибирска (который сам появился через 400 лет после венецианского эксперимента) могут просто «летать» над своим городом и получать необходимую информацию, не вставая с кресла (рис. 2-2-26). Конечно, моделирование городов имеет свои особенности как по постановке задач, так и по инструментальным средствам, применяемым для их решения. Но если от «цифрового города» спускаться ниже, то уже на уровне микрорайона или квартала происходит объединение в единое целое градостроительной модели и информационных моделей отдельных зданий и их комплексов, причем нынешний уровень развития BIM позволяет весьма эффективно решать возникающие проблемы (рис. 2-2-27). Так что уже сейчас становится совершенно очевидно, что технологии, основанные на концепции BIM, представляются для градостроительно- 128 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-26. Рабочий экран трехмерной интерактивной карты Новосибирска, 2008 Рис. 2-2-27. Софья Аникеева, Сергей Ульрих. Проект микрорайона в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 го моделирования весьма эффективными, позволяя объединять в единые комплексы модели отдельных зданий и сооружений (рис. 2-2-28). Все описанное выше – это далеко не полный перечень тех задач и видов деятельности, где информационное моделирование зданий находит свое применение уже сейчас. Ýêîëîãè÷åñêèå è ãðàäîñòðîèòåëüíûå çàäà÷è 129 Рис. 2-2-28. Мария Ушакова, Людмила Чистина. Проект микрорайона в Новосибирске. Модель выполнена в ArchiCAD. 2010 Учитывая все нарастающую техническую, технологическую и информационную насыщенность окружающего нас мира, а также возрастающую опасность техногенных катастроф и стоимость их последствий, можно с полной уверенностью утверждать, что в будущем технология BIM будет востребована еще больше (рис. 2-2-29). 130 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-2-29. Александр Егоров. Проект нефтяной платформы в Мексиканском заливе. Модель выполнена в Revit Architecture, визуализация в Autodesk 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Вопросы для самоконтроля 1. Почему именно собственник здания является главным заинтересованным лицом в информационном моделировании? 2. Зачем нужны информационные модели уже существующих зданий? 3. Может ли использование BIM приносить прибыль? 4. Как BIM может помочь в случае чрезвычайных ситуаций? 5. Всегда ли при информационном моделировании нужны 3D объекты? 6. Какова роль BIM в решении градостроительных задач? 7. Какие еще задачи, кроме перечисленных в этом разделе, может решать BIM? Ìàøèíîñòðîèòåëüíûé ïîäõîä 131 2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. И это параметрическое моделирование является одной из тех принципиальных особенностей, которые отличают BIM-программы от всех остальных CADсистем проектирования, как бы они при этом ни назывались. Параметрическое моделирование как новый подход в автоматизации проектирования четко обозначилось в конце 1980-х годов прежде всего благодаря усилиям бывшего профессора Ленинградского государственного университета и основателя компании Parametric Technology Corporation (PTC) Самуила Гейсберга. На сегодняшний день среди самой известной продукции PTC находятся машиностроительный комплекс Pro/ENGINEER и пакет для автоматизации научных и инженерных расчетов и символьных вычислений Mathcad. Появление в 1988 году программы Pro/ENGINEER буквально перевернуло рынок средств трехмерного моделирования благодаря заложенной в нее новой технологии параметрического проектирования на основе конструктивных элементов. До этого компьютерное проектирование фактически сводилось к черчению и механически повторяло действия человека, работающего с обычным кульманом, выполняя эти действия вместо человека, но по его командам. Появление параметрического моделирования сделало возможным замену уже созданной формы (плоской или трехмерной) уже не многосложным перечерчиванием, а простым изменением числовых значений какихто ее размеров (параметров) и связей между ними. На простом языке это означало, что у компьютерных моделей появилась интеллектуальность. Обычно под параметрическим проектированием понимается геометрическое моделирование изделия с использованием параметров элементов формы и соотношений между этими параметрами. В параметрических геометрических моделях размеры и положение каждого элемента могут быть изменены через смену значений соответствующих параметров, что позволяет быстро получать модификации существующего объекта. 2.3.1. Машиностроительный подход Сначала такой подход получил широкое распространение в машиностроении, а в последнее десятилетие особенно активно внедряется в архитектурно-строительном проектировании. Классические CAD-системы первоначально не были параметрическими. Построенные в них модели больше напоминали твердые компьютер- 132 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé ные макеты из картона – вся информация носила только геометрический характер (никаких материалов и прочностных характеристик), причем все размеры модели (фигуры) были жестко определены и практически не поддавались редактированию – необходимые модификации предполагали переделку объекта почти «с нуля». При такой системе моделирования изменения в уже сделанной работе проводились практически вручную, когда пользователь перемещал отдельные ребра или грани объекта, а то и просто строил его заново, и такая рутина отнимала у проектировщиков много времени. Если добавить к этому, что при подобных корректировках многократно возрастает вероятность проектных ошибок, а все изменения в остальных чертежах надо потом также осуществлять вручную, то станет понятно, что параметризация компьютерного проектирования давно уже назрела. К настоящему времени компьютерные программы, построенные на принципах параметрического моделирования, достигли в своем развитии значительных высот и благодаря своей эффективности получили широкое признание у пользователей. Например, появились даже средства симуляции (компьютерной имитации) работы узлов и механизмов до изготовления их физических прототипов. А бумажная стадия проекта в машиностроении в ближайшей перспективе вообще может быть отброшена за ненадобностью. Современные технологии позволяют уже сейчас отлаженные на компьютере детали, в том числе и проверенные во взаимодействии с другими частями сложного механизма, прямо из моделирующей программы передавать на изготовление станку с ЧПУ, не тратя времени на вычерчивание проекций, разрезов и деталировки с проставлением всех размеров. Таким образом, гораздо эффективнее и быстрее становится работать уже не с бумажной, а с электронной документацией. Причем не с документацией в ее классическом понимании, а с комплексами программ, которые генерируют модель и все необходимые для производства на станках с ЧПУ файлы данных, а затем сами ими и распоряжаются. Проще говоря, в машиностроении наметилась четкая тенденция на замену «классической» бумажной документации компьютерными моделями, которые несут в себе не только «статичную» информацию, но и «динамику» работы изделий и механизмов, а также могут «напрямую» связываться с производством. Конечно, строительство – это не машиностроение. Достаточно взглянуть на любую стройку, и станет ясно, что здесь до комплексной автоматизации и компьютеризации «еще очень далеко», какие уж тут «станки с ЧПУ». Тем не менее даже чисто машиностроительный подход к возведению зданий уже получил в строительстве немалое и весьма эффективное применение. Ìàøèíîñòðîèòåëüíûé ïîäõîä 133 Например, в 2010 году российская инженерно-консалтинговая фирма «ИРИСОФТ» объявила о завершении основанного на использовании Pro/ENGINEER проекта для российско-австрийской компании «Свой Дом» из Уфы, которая специализируется на промышленном производстве и строительстве малоэтажных домов. Специально для реализации проекта была разработана технология производства малоэтажных домов, основой которых служат не имеющие аналогов в России трехслойные стеновые панели, которые используются и в качестве напольных и потолочных элементов дома. В заводских условиях, на обрабатывающем центре с ЧПУ, внутри панелей закладываются кабель-каналы для электропроводки, а также выполняется устройство проемов и каналов для других коммуникаций в соответствии с проектом («спрятанные» в панели коммуникации существенно улучшают внутренний вид помещений). На заводе в панелях также устраиваются проемы под окна и двери, устанавливаются дверные и оконные блоки. Монтаж дома из готовых элементов осуществляется на площадке заказчика в течение 5–7 дней (рис. 2-3-1). И это лишь один пример машиностроительного подхода в строительстве, а их уже много. Таким образом, разработанные для машиностроения и основанные на параметрическом моделировании технологии проектирования и изготовления компонентов окончательного изделия уже самым непосредственным образом находят свое применение при возведении зданий, в том числе Рис. 2-3-1. Проектирование панелей и сборных домов из них в программе Pro/ENGINEER. Компания «Свой дом», 2010 134 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé и жилых, поднимая качество и производительность труда в строительстве на более высокий уровень. Но это – подход к созданию сооружения как к изготовлению сложного изделия, это еще не архитектурно-строительное проектирование, и это еще не BIM. 2.3.2. В основании BIM лежит кит По мере развития программных средств опыты по использованию параметрического моделирования в архитектурно-строительном проектировании тоже проводились, и в большинстве своем они были весьма интересными и эффективными. Практически сразу после своего появления в 1984 году большой популярностью у архитекторов стала пользоваться программа ArchiCAD, которая по мере своего развития, пожалуй, в наибольшей степени представляла параметрический подход в проектировании. И все же в основном эксперименты с архитектурно-строительной параметризацией касались уникальных зданий и сооружений. Среди таких проектов особенно хотелось бы выделить своеобразный высокотехнологичный эксперимент американского архитектора Фрэнка Гери (Frank Gehry) и коллектива руководимой им фирмы. Поскольку Фрэнк Гери в тот момент уже был лауреатом самой престижной для архитекторов Притцкеровской премии, он мог себе многое позволить. И вот в 1990 году упомянутая группа энтузиастов приступила к реализации, мягко говоря, оригинальной и, по мнению многих, экономически бесполезной идеи – установить необычную по форме и размерам скульптуру рыбы у береговой линии Олимпийской деревни Игр-92 в Барселоне (рис. 2-3-2). Рис. 2-3-2. Скульптура рыбы у береговой линии Олимпийской деревни в Барселоне. Архитектор Фрэнк Гери. 1992  îñíîâàíèè BIM ëåæèò êèò 135 Замысел был грандиозен – скульптура имела длину 55 метров и высоту 35 метров. Ее не типичная для здания форма характеризовалась множеством кривых линий и поверхностей, техническое изображение которых несовместимо с традиционной двумерной документацией. Очень быстро проектировщикам стало ясно, что чертежи на изготовление (отливку) деталей поверхности «рыбы» и всего остального должны быть только «трехмерными», поскольку плоские рисунки изогнутых поверхностей, какими бы красивыми они не были, все же выполняются в некотором приближении и с определенной долей условности, искажая реальную форму будущего объекта (рис. 2-3-3). Рис. 2-3-3. Барселонская «рыба»: элементы поверхности Проектирование «рыбы» началось по классической схеме – сначала был сделан макет, вернее, целая серия обычных макетов, всесторонне раскрывающих замысел Фрэнка Гери. Затем техническим специалистам приходилось тщательно измерять эти модели, сделанные руками автора, выполнять сложные вычисления и уже по ним создавать множественные несущие элементы, изображая многочисленные виды и разрезы для более точного описания строительной конструкции. Естественно создание таких чертежей требует огромного труда, и как результат, они получаются очень дорогостоящими. При этом проект ста- 136 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé новится более сложным, чем он есть на самом деле, а также теряются гибкость и оперативность в работе. В такой ситуации подрядчики, не будучи уверенными в том, какими конкретными способами необычные формы могут быть реализованы, как правило, допускают серьезные ошибки в оценке стоимости проекта. В прежние времена это заставляло отвечающего за всю работу архитектора Фрэнка Гери, заинтересованного в строгом выполнении бюджета проекта, идти на компромисс в формообразовании, что тем самым ставило под угрозу осуществление задумок автора в их первозданном виде. При работе с барселонской «рыбой» стало ясно, что больше с таким положением мириться нельзя. Для реализации архитектурного замысла требовался новый технологический подход, связанный с параметрическим компьютерным моделированием, которое тогда активно внедрялось в аэрокосмической отрасли как самая передовая и многообещающая технология. В поисках механизма реализации проекта в 1990 году был проведен сравнительный анализ существовавшего тогда программного обеспечения, наиболее пригодного для решения поставленной задачи. В результате выбор архитекторов остановился на программе CATIA французской фирмы Dassault Systemes в качестве основной, поскольку она была способна задавать всякую поверхность, используя математические формулы (параметрический подход), которые могли бы быть использованы литейщиками для изготовления элементов скульптуры. Иными словами, и архитекторы, и строители способны были определить любую точку на любой части фигуры с помощью математической модели, созданной CATIA. После выбора программного обеспечения началась основная работа над «рыбой». Сначала была создана параметрическая модель объекта, а затем для проверки точности моделирования построили бумажный макет, изготовив все детали с помощью лазерного трехмерного резака, управляемого непосредственно по компьютерной модели. Таким образом, при новом подходе в проектировании и изготовлении скульптуры с самого начала использовались новейшие на тот момент технологические достижения из области машиностроительного производства, в архитектурно-строительном проектировании ранее не применявшиеся. Результаты макетирования превзошли все ожидания. Из нескольких тысяч смоделированных связей только на двух была получена погрешность в 3 миллиметра, остальные размеры были совершенно идеальны. Дальнейшее строительство «рыбы» проходило с удивительной для такого объекта скоростью и практически стопроцентной точностью. От проекта до завершения работы потребовалось всего шесть месяцев.  îñíîâàíèè BIM ëåæèò êèò 137 Рис. 2-3-4. Барселонская «рыба»: вид снизу – так она воспринимается человеком При этом особо стоит отметить высокую сборочную готовность составных частей «рыбы», поскольку их изготовление (машиностроительные технологии практически впервые напрямую пришли в строительство) управлялось непосредственно с компьютера (рис. 2-3-4). Сами сборка и монтаж конструкций, отлаженные на бумажном макете, также проходили по четко составленному графику и серьезных проблем у исполнителей не вызывали. А традиционных проектных документов для строительства или чертежей на выполнение и монтаж при работе потребовалось совсем немного. Забегая вперед, отметим, что «рыба» почти сразу после своего появления развеяла подозрения о своей «бесполезности» и стала одной из знаковых достопримечательностей Барселоны, постоянно привлекая к себе массу туристов со всего мира. И хотя Фрэнк Гери в скульптуре изображал карпа (это его любимая рыба), народ уважительно называет его творение «китом». Которому было суждено стать одним из китов в основании новой технологии проектирования – информационного моделирования зданий (рис. 2-3-5). 138 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-3-5. Высокотехнологичный карп, он же один из китов – основателей технологии BIM. Рядом загорают ничего не подозревающие туристы Что же касается самого автора скульптуры, то положительный «рыбный» опыт сделал Фрэнка Гери одним из активнейших сторонников новой технологии проектирования, хотя о том, что это BIM, он тогда еще не знал (рис. 2-3-6). Рис. 2-3-6. Штаб-квартира компании IAC в Нью-Йорке. Здание спроектировано по технологии BIM. Архитектор Фрэнк Гери. 2007  îñíîâàíèè BIM ëåæèò êèò 139 Эффект от применения новых компьютерных методов настолько впечатлил Фрэнка Гери, что он серьезно задумался над специализацией и совершенствованием компьютерных инструментов проектирования. И вот в 2002 году с его участием появилась новая, ныне всемирно известная, компания Gehry Technologies, в задачу которой входило создание, освоение и применение в архитектурно-строительном проектировании самых современных компьютерных методик и изобретений (рис. 2-3-7). Тогда же на новую технологию работы перешла и строительная компания, непосредственно создававшая «рыбу». Однако в целом в области архитектурно-строительного проектирования параметрические программы ранее широкого успеха не получили, поскольку еще существенно уступали CAD-программам в простоте и удобстве работы, да и возможности персональной компьютерной техники были маловаты. Правильнее будет сказать, что все это время нарабатывался опыт (в том числе и машиностроительный) и формировалось понимание, что и как надо делать при параметрическом моделировании. Рис. 2-3-7. «Танцующий дом» в Праге (источником вдохновения для автора послужил легендарный дуэт Фрэда Астора и Джинджер Роджерс). Проект полностью выполнен по компьютерной модели, уже без первоначального картонного макета – трехмерное эскизирование сразу осуществлялось на компьютере. Архитектор Фрэнк Гери. 1996 140 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Широким массам пользователей приходилось ждать, пока появятся и разовьются до высокого уровня (то есть доступного в понимании и удобного в использовании) соответствующие программные продукты. И вот, наконец, дождались. В наши дни, реализуясь главным образом через технологию BIM, параметрический подход стремительно, почти лавинообразно, завоевывает в автоматизации архитектурно-строительного проектирования главенствующее положение (рис. 2-3-8). Рис. 2-3-8. Марина Куляко. Каркас промышленного здания. Модель выполнена в Revit Structure. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Под воздействием этого процесса и некоторые традиционные CAD-системы начали трансформироваться в сторону BIM. В частности, и классический AutoCAD стал параметрическим. Фактически сейчас речь идет уже не о модернизации или усовершенствовании существующих и хорошо зарекомендовавших себя программ, а о смене концепций и появлении принципиально нового программного обеспечения, пусть часто и под старыми, привычными названиями. Правда, есть и одно «но». С появлением параметрического моделирования сообщество проектировщиков разделилось на две довольно устойчивые части. Одни стали активно использовать новые средства в своей работе, достигая новых высот и творческих успехов. А другие, несмотря на все очевидные преимущества параметрического подхода, упорно продолжают использовать компьютер лишь как большую чертежную доску. Как видим, в истории все повторяется. Îáúåêòíî-îðèåíòèðîâàííàÿ òåõíîëîãèÿ 141 2.3.3. Объектно-ориентированная технология В основе BIM лежит объектно-ориентированное проектирование. Это означает, в частности, что все работающие в этой технологии программы предполагают моделирование на основе большого количества заранее созданных объектов, называемых семействами (или библиотечными элементами, если они собраны в библиотеки, или как-то еще). И основные проектные операции ведутся с такими элементами как с неделимыми блоками, своего рода «комплектующими деталями» для более сложных моделей. Библиотечные элементы (например, окна) можно в любой момент вставлять в стены проекта с различными параметрами, меняющими их расположение, характеристики и в какой-то степени даже внешний вид. Но вы работаете с этими элементами целиком, определяя их связи с другими компонентами проекта (окна, двери) или внешними объектами (стены). Проще говоря, архитектор берет готовые окна и нужным образом вставляет их в стены своего проекта, сильно не задумываясь о том, откуда эти окна берутся. При таком подходе проектировщиков больше беспокоит создание стен, без которых окна существовать не могут. Делают же библиотечные элементы другие специалисты (например, представители фирм – производителей окон), до мелочей прорабатывая все детали, возможные варианты размеров, материалы и т. п., а затем выставляя эту продукцию проектировщикам на соответствующих сайтах в Интернете для всеобщего доступа. Конечно, проектировщик может и сам делать библиотечные элементы, если никого рядом не оказалось или он не нашел ничего подходящего среди готовых файлов. Или это его авторские окна. Последнее означает, что заложенные в проект уникальные окна потом кто-то будет делать по его (архитектора) компьютерным заготовкам. Главная же идея библиотек готовых элементов заключается в том, что только производитель окон наилучшим образом знает технологические тонкости своей продукции, которые он закладывает в файлы вместе с сопроводительной информацией (классификационные коды, наименование по каталогу, физические характеристики, стоимость, данные о производителе и т. п.), необходимой для быстрого и точного оформления заказа. А задача архитектора – подобрать на основе авторского замысла и вставить в проект конкретные окна конкретного производителя, имеющего налаженное производство, подтвержденное качество и деловую репутацию. При этом наличие готовых библиотек существенно упрощает такие действия, что выгодно всем участникам проекта. Таким образом, реализуется заинтересованность производителей окон 142 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé в том, чтобы проектировщики использовали на своих объектах именно их продукцию. Другие производители в этом тоже заинтересованы. Поэтому и они создают библиотеку уже своих окон и также делают ее общедоступной. И окружающий нас мир постепенно заполняется семействами заготовок для информационного моделирования зданий, ускоряя и облегчая проектно-строительную деятельность (рис. 2-3-9). Рис. 2-3-9. Технология BIM: слева – сайт одного из производителей окон, справа – заставка распространяемой на CD библиотеки элементов А проектные организации берут все, что им подходит, и вставляют в свои проекты, меньше тратя времени на рутинную работу и больше думая о главном в своей деятельности – создаваемом объекте. Так что BIM – это фактически двухуровневое моделирование. Один уровень – само проектирование, другой уровень – проектные заготовки в виде семейств элементов. И если проектировщик вставляет в модель библиотечные элементы, то вместе с этими элементами в модель попадает и вся заранее заложенная в них сопроводительная информация (в том числе и о производителе: адрес, телефон, кодировка, стоимость, куда платить, как заказывать и т. п.), необходимая как для составления сметной документации, так и для дальнейших организационно-экономических и строительно-технологических взаимоотношений (рис. 2-3-10). При проектировании сооружений параметрический объектно-ориентированный подход весьма эффективен, поскольку в полной мере отвечает сути концепции BIM информационного моделирования зданий. Созданная таким образом модель объекта объединяет параметрическую геометрическую 3D модель и добавленные к ней тоже параметрические внешние данные. Ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå ãåîìåòðèþ çäàíèÿ 143 Рис. 2-3-10. Технология BIM: пример выхода в Интернет, выбора подходящей гаражной двери и вставка этой двери в проект. Программа Revit Architecture 2.3.4. Параметры, определяющие геометрию здания Параметрический характер заданных при построении информационной модели здания связей приводит к тому, что вся модель корректно обновляется при изменении отдельных элементов, поскольку все они по воле автора проекта соединены необходимыми зависимостями. Проще говоря, меняя какие-либо существующие параметры, вы придаете объекту новые геометрические очертания и качественно-количественные характеристики (рис. 2-3-11). Удобный интерфейс современных BIM-программ позволяет проектировщику легко корректировать параметры и для уже вставленных в модель объектов, принципиально облегчая таким образом многочисленные внесения изменений в проект (раньше постоянные исправления в проекте вызывали у рядовых исполнителей тихий ужас) (рис. 2-3-12). Параметрическое моделирование также позволяет быстро и точно менять взаиморасположение объектов, поскольку одним из параметров управления геометрией может быть расстояние между ними. Если объекты объединены (различными способами) в какие-то группы, то перемещаться будут целые группы (двинув один объект, вы потянете за ним все остальные, связанные с ним). 144 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-3-11. Пример использования одного и того же типа окна с различными значениями параметров ширины и высоты. Программа Revit Architecture Рис. 2-3-12. Диалоговое окно изменения параметров вставленных элементов (балконное окно с дверью). Программа ArchiCAD Для практики архитектурно-строительного проектирования это означает, например, возможность быстрого осуществления перепланировки помещения. Если вы уже жестко задали какие-то связи (например, положение угла стены или расстояние от угла стены до окна), а затем двигаете перегородку, то она переместится, не нарушив установленного вами порядка, то есть сохранив логику проекта (рис. 2-3-13). Ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå ãåîìåòðèþ çäàíèÿ 145 Рис. 2-3-13. Изменение расстояния между стенами приводит к перемещению межкомнатной перегородки. Программа Revit Architecture В прежнем, непараметрическом проектировании каждое такое действие (а оно относится к разряду наиболее вероятных и срочных, поскольку заказчик имеет привычку менять задание накануне сдачи проекта) вызывало головную боль у архитекторов и конструкторов и отнимало много времени и сил. Теперь же, благодаря BIM, внутренняя перепланировка в уже готовом проекте здания – почти рядовая и быстро выполнимая операция. Не менее эффективно параметрическое моделирование зарекомендовало себя и при корректировке внешней формы сложных зданий, комплексное проектирование которых на тот момент уже успело далеко уйти от начальной стадии (может быть, даже близко к стадии завершения). Например, если в процессе работы понадобится отодвинуть одну из стен здания, то это действие автоматически повлечет за собой (осуществит) корректировку всего остального: изменение формы крыши и перекрытий (поскольку они были построены по стенам и ходят теперь за ними, как привязанные), перемещение окон и дверей (по той же причине), удлинение или укорачивание систем коммуникаций (если они «привязаны» к 146 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé стенам), модификацию всех остальных элементов, которые соединены логическими зависимостями с этой стеной. Благодаря параметрическому характеру BIM в такой ситуации проектировщику надо просто дать команду на перенос стены и ознакомиться с результатом. Правда, есть небольшое уточнение – предварительно надо правильно задать все связи и зависимости между элементами проекта. Так что при технологии BIM человеку всегда есть чем заниматься. Но огромные потенциальные возможности, определяемые параметрическим подходом в проектировании, делают архитектора или другого специалиста более свободным в своем творческом поиске. Если вы в осуществлении проекта уже были близки к его завершению, и вдруг вас осенила новая, еще более замечательная идея, не бойтесь претворять ее в жизнь – параметрическая модель очень «эластична» к различным изменениям, и все, что вы ранее сделали, корректно трансформируется в новый замысел, а не пропадет, как это часто случалось при простом геометрическом моделировании (компьютерном черчении) (рис. 2-3-14). Рис. 2-3-14. Татьяна Аршинникова. Объемное компьютерное эскизирование для «Народного дома». Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Ïàðàìåòðû, îïðåäåëÿþùèå ãåîìåòðèþ çäàíèÿ 147 При проектировании здания принципиальную роль играет правильное первоначальное определение его формы. И здесь параметрическое моделирование снова дает мощные инструменты, фактически реализующие компьютерное трехмерное эскизирование с последующим включением полученной формы в проектную проработку. Для этого создается опять же параметрическая по своему характеру формообразующая модель, играющая роль гибкого компьютерного макета будущего сооружения, с которой затем проводятся различные пластические операции. В силу ее параметричности менять форму такой «заготовки» очень легко, так что самые смелые фантазии и эксперименты архитектора могут найти здесь свое геометрическое воплощение. И сразу пройти первичную оптимизацию по наиболее общим условиям, сформулированным в проектном задании либо вытекающим из авторской концепции и основных законов композиции. По завершении экспериментов с внешним обликом модели полученная оболочка используется уже для конструирования самого здания. Подобранная ранее форма служит заготовкой, на которую «натягиваются» или «наклеиваются» стены, крыши, межэтажные перекрытия, несущие конструкции и все остальное, что необходимо для здания (рис. 2-3-15). Многие в детстве делали так фигурки из папье-маше, только компьютерное «папье-маше», являющееся основой информационной модели бу- Рис. 2-3-15. Построение формообразующего элемента и создание по нему информационной модели здания. Леонид Скрябин. Проект этнографического центра народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 148 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé дущего здания, может быть задумано из стали, стекла, бетона и других материалов и тут же пойдет в планы, фасады, разрезы, спецификации и расчеты. 2.3.5. Параметры, не влияющие на геометрию объекта Кроме параметров, определяющих геометрические характеристики здания, есть еще и много других величин, отвечающих, в частности, за механические, теплотехнические и иные свойства или стоимостные показатели как всей модели, так и входящих в ее состав элементов. Например, если у многослойной стены поменять качество и стоимость пошедшего на ее изготовление кирпича, то возрастет сметная стоимость объекта и его прочностные показатели. А если заменить материал теплоизолирующего слоя, то это приведет к корректировке теплотехнических характеристик всего здания. Но внешне (если не изменилась толщина стены) это никак не будет заметно (рис. 2-3-16). Рис. 2-3-16. Пример использования составных стен с физическими и геометрическими характеристиками каждого слоя. Программа Revit Architecture Это очень удобно – пока один специалист занимается проектом, другой манипулирует ценами на кирпич, чтобы уложиться в контрольные цифры по затратам, причем оба работают параллельно с единой моделью и никто никому не мешает. Если же увеличить толщину теплозащитного слоя, то изменится и геометрия здания, но сохранятся все связи стены и ее сопряжения с другими стенами, а вставленные окна и двери останутся на своих местах относитель- Ïàðàìåòðû, íå âëèÿþùèå íà ãåîìåòðèþ îáúåêòà 149 но этой стены (только увеличится глубина проемов, расширятся подоконники и т. п.), поскольку в параметрической модели задаются и сохраняются иерархия подчиненности объектов и опять же их связи. Конечно, остается вопрос – куда двинутся расширяющиеся стены: внутрь здания или наружу? Ответ прост – все зависит от привязки, использовавшейся архитектором при построении стен. Если привязка шла по оси – то стена расширится в обе стороны, а если по внешней поверхности стены – то только внутрь здания, оставив внешние контуры объекта неизменными. Такая технология позволяет при компьютерном проектировании (информационном моделировании) здания следовать обычной последовательной логике и практике построения объекта (например, сначала стены, а потом уже окна и двери, а не наоборот – стену в окно вы не вставите), что очень понятно и удобно для проектировщиков. Причем если вы сказали стенам «быть здесь», они всегда «здесь» и будут, что бы с ними качественно ни происходило. Не менее важно и то обстоятельство, что можно сразу изменить какието параметры у всего типа стен. Для этого достаточно зайти в тип стены и осуществить необходимую корректировку. В этом случае все стены данного типа, использованные в проекте, автоматически поменяются на новые, опять же сохранив все установленные ранее связи, причем пользователь не потратит на это практически никаких усилий – ему не надо ходить по зданию и менять стены, достаточно просто единожды внести корректировку в их описание. Так, например, один специалист может проектировать какие-то системы здания, а другой в это же время – изменением теплоизоляции стен оптимизировать его теплопотери до нужной величины. И никто из них не беспокоится, что он может что-то нарушить в проекте у смежников (если, конечно, делать технологические отверстия только в заранее согласованных местах). При этом третий участник проекта тут же получает информацию, сколько все это будет стоить, а четвертый – сколько и какого утеплителя понадобится и где его взять. Параметрическое моделирование позволяет менять и характеристики применяемого для оснащения здания оборудования (конечно, если это предусмотрено производителем используемого оборудования – в этом случае изменения технических параметров оборудования допускаются и при моделировании). Например, указанная в модели (заложенная производителем этого изделия еще при создании им библиотечного элемента) мощность настольной лампы, вставленной в конкретное помещение, при использовании технологии BIM будет учтена при расчете освещенности комнаты и визуализации интерьера, расчете потребления электроэнергии, проектировании 150 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé электросети здания и т. п., а изменение этой мощности повлечет за собой соответствующие корректировки всех указанных позиций (кроме визуализации – ее придется повторить, но даже там лампа станет светить ярче) (рис. 2-3-17). Рис. 2-3-17. Учет параметров осветительного оборудования при визуализации интерьера комнаты. Программа Revit Architecture Но технически лампа допускает лишь несколько значений параметра мощности, причем все они указаны в файле библиотечного элемента (этой лампы), созданного, как правило, производителем этого оборудования и предоставленного проектировщикам для использования в проектах. Так что если вам мало света в помещении, вы не можете бесконечно увеличивать мощность лампы (в противоположность BIM это допустимо в популярных визуализационных программах, где яркость источника света добавляется «по вкусу»). При информационном моделировании здания придется думать о конкретном происхождении света. Проще говоря, для увеличения освещенности помещения архитектору придется или добавить еще одну лампу, или заменить ее на другую, более подходящую для этих целей. При этом новая информация попадает в проект по электроснабжению здания, который тоже придется корректировать. Все – как в жизни. Сами библиотечные элементы деталей и оборудования, используемые в проекте (те же лампы), так же как и в случае с окнами, создаются изготовителями и бесплатно распространяются среди проектировщиков для продвижения своего товара на рынке. Ôîðìû è ñïîñîáû ðàáîòû ñ ìîäåëüþ 151 Кроме технических параметров (например, мощности), в библиотечных элементах указываются еще многие другие (например, цена, маркировка по каталогу, название и адрес изготовителя). При вставке в файл проекта такого готового элемента все заложенные в него технические характеристики автоматически добавляются в информационную модель здания, а это позволяет при работе с проектом на каждом шаге определять его технические параметры (например, электротехнические характеристики всего здания), всегда иметь под рукой итоговые стоимостные значения и при необходимости быстро и точно делать заказы оборудования, материалов и комплектующих. Причем проектировщик всю эту «внутреннюю кухню» и не обязан знать – здесь работает технология BIM. Он просто оперативно получает информацию. У каждого здания есть еще одна группа характеристик, имеющих особое значение для риэлтеров, – площади помещений, поскольку при продаже именно по ним обычно рассчитываются стоимости сделок. Торговые операции с помещениями начинаются уже тогда, когда само здание еще только проектируется. Поэтому оперативная информация по площадям внутри здания нужна в каждый момент времени, даже если окончательных цифр по объекту еще нет. Естественную трудность для риэлтеров представляет тот факт, что проект до окончания строительства много раз переделывается и уточняется, а это означает, что данные по помещениям требуют постоянной корректировки, что многократно увеличивает вероятность коммерческих ошибок при сделках с недвижимостью. Любой риэлтер скажет вам, что если при заключении договора ошибиться с площадью в большую сторону, то хитроумный покупатель потом затаскает по судам и все дела выиграет. При информационном же моделировании зданий точные площади любых помещений моментально корректируются при изменениях в проекте и выдаются программой по первому требованию как на планах этажей, так и в виде соответствующих спецификаций и таблиц. Так что выгода, причем совершенно конкретная и осязаемая, от параметрического моделирования проявляется и здесь (рис. 2-3-18). 2.3.6. Формы и способы работы с моделью Использование BIM позволяет вести работу с моделью здания непосредственно из любого вида этой модели. Такими видами могут быть поэтажные планы, фасады, разрезы, трехмерные виды, чертежные листы. И, что весьма необычно для классически воспитанного пользователя, видами модели являются даже различные таблицы и спецификации с их полями. 152 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé Рис. 2-3-18. Технология BIM: необходимые характеристики помещений на плане этажа жилого здания проставляются автоматически. Программа ArchiCAD Если в модель требуется внести изменения, то проектировщик может перейти для работы на тот из существующих видов, который для этого наиболее удобен, поскольку все виды синхронизированы между собой и обновляются автоматически при изменении модели. Часто таким удобным видом может быть какая-либо спецификация. Например, если вы поменяете тип некоторого окна в спецификации окон или вообще удалите его из этой таблицы, то в модели (следовательно, и на всех других) видах это окно поменяет свой внешний вид или просто исчезнет, и даже отверстия в стене на его месте не останется (рис. 2-3-19). Это – одно из проявлений уникальности и удобства технологии BIM. Другое проявление – создание документации к проекту. В жизни большинство проектных ошибок появляются именно на стадии формирования документации, особенно если в проекте осуществляются изменения, которые потом по каким-то причинам, как правило «человеческого фактора», в эту документацию не попали. Если проектная или строительная организация работает с федеральными деньгами, то она периодически (довольно часто) по этим деньгам отчитывается, причем на больших объектах вес отчета обычно исчисляется не одной сотней килограммов. И самое главное – никаких ошибок и нестыковок в предоставляемых отчетах не должно быть, иначе можно с деньгами очень быстро расстаться по совершенно формальному признаку. Другая ситуация – участие в конкурсе на проектирование какого-либо объекта. Проектное предложение всегда должно быть сильным и хорошо проработанным, а сроки, отведенные на конкурс, обычно небольшие, особенно между первым и вторым турами. Ôîðìû è ñïîñîáû ðàáîòû ñ ìîäåëüþ 153 Рис. 2-3-19. В информационной модели здания все виды взаимосвязаны – удаление окна из спецификации приводит к удалению этого окна из модели. Программа Revit Architecture Если ваше предложение прошло первый тур, оно чаще всего получает какие-то замечания или пожелания (иногда переворачивающие все с ног на голову), а ко второму туру надо не просто все переделать, но и уйти дальше в проработке проекта. Поэтому в крупных проектных организациях существуют специальные подразделения, занимающиеся только подготовкой сводной документации. А небольшим организациям такие подразделения просто не по карману. При проектировании в технологии BIM сначала делается модель. Затем на основании информационной модели здания формируется вся рабочая документация, а при изменении модели документация обновляется автоматически. Другими словами, рабочая документация тоже становится «параметрической». Проще говоря, при работе в BIM для внесения изменений в рабочую документацию надо осуществить эти изменения в модели здания, а потом просто заново распечатать все, что необходимо. 154 Èíôîðìàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå çäàíèé При таком подходе теоретически ошибки исключены. Практически же они могут появиться только в тех случаях, когда вы неправильно изменили саму модель («человеческий фактор», к сожалению, всегда присутствует). Но и в этом случае со стороны BIM-программ есть определенный контроль за возможными нестыковками и коллизиями в проекте. Быстрая корректировка проектной документации в условиях рыночных отношений имеет очень важное коммерческое значение, поскольку повышает конкурентные преимущества проектной организации. Автору известен случай, когда одна российская проектная фирма выиграла конкурс на проектирование довольно сложного объекта. Одним из факторов, решившим исход голосования комиссии в ее пользу, было то обстоятельство, что фирма гарантировала в случае внесения изменений в проект предоставление новой откорректированной проектной документации в течение двух рабочих дней. Конкуренты же не поверили в такую возможность, считая это нечестным ходом в конкурсной борьбе. Но на самом деле все обстояло очень просто – фирма-победитель к тому моменту уже довольно серьезно работала в технологии BIM и достаточно хорошо представляла все ее преимущества. Думается, что и по остальным параметрам она тоже обошла своих конкурентов. Вопросы для самоконтроля 1. Что такое параметрическое моделирование? 2. Какие параметры влияют на геометрию объекта? 3. Назовите параметры, которые существенны для проекта, но не меняют геометрию здания. 4. Облегчает ли параметрическое моделирование сам процесс проектирования, или оно усложняет его? 5. Можно ли использовать «машиностроительные» технологии при возведении зданий? Где именно? 6. В чем могут быть экономические преимущества параметрического проектирования? 7. Какую выгоду от работы с параметрическими программами получает проектная организация? Глава 3 Некоторые примеры использования BIM в мировой практике 3.1. Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе ..........158 3.2. Небоскреб One Island East в Гонконге..................................175 3.3. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине ....................................192 3.4. Олимпийский водный стадион в Пекине ......................203 3.5. Здание Федерального суда в городе Джексон, штат Миссисипи ................................215 3.6. Новое здание Мариинского театра в Санкт-Петербурге ........225 3.7. Реконструкция Оперного театра в Сиднее ........................239 156 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Технология информационного моделирования зданий существует сравнительно недавно и имеет пока весьма небольшую историю применения в реальном проектировании и строительстве. Тем не менее эта история уже наполнена спроектированными и возведенными с помощью BIM объектами, успевшими стать знаковыми в мировой архитектуре и являющимися примерами для подражания в различных технологических разделах проектирования и строительства. Некоторые (прямо скажем, немногие, но достаточно характерные) из этих примеров рассмотрены в настоящей главе. Они разные по характеру и предназначению зданий, месту расположения и времени строительства, у них разные авторы и существенно отличающиеся бюджеты. Одни здания – новые, другие создавались давно и уже рассматриваются как объект реконструкции. Одни – амбициозные, ставшие символами городов и стран, другие – рядовые по своим задачам и внешне не очень примечательные. В процессе проектирования и возведения у одних из этих зданий были большие трудности и проблемы, у других же все прошло достаточно гладко. Но их объединяет главное: • высокая и хорошо продуманная технологичность в проектировании и строительстве; • новаторство их создателей и правильный расчет при внедрении новых технологий; • вера в успех и достижение этого успеха. Пока одни спорят и сомневаются, нужна ли технология информационного моделирования зданий и есть ли от нее польза, другие делом доказывают, что за BIM – будущее (рис. 3-1). Это жилое здание в Нью-Йорке – типичный пример полностью, добротно, в запланированные сроки и за отведенные деньги реализованного весьма непростого замысла архитектора, что еще раз подтверждает силу и эффективность новой технологии (рис. 3-2). Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå 157 Рис. 3-1. Дом № 100 на 11-й авеню в Нью-Йорке. Здание спроектировано и построено с использованием технологии BIM (программа Digital Project). Архитектор Jean Nouvel, 2010 Рис. 3-2. Дом № 100 на 11-й авеню в Нью-Йорке. Отдельные виды здания 158 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå 3.1. Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе Фрэнк Гери – архитектор, имя которого уже вошло в историю не только как новатора в области формообразования зданий, но и как одного из главных вдохновителей и создателей технологии единого процесса проектирования и строительства этих самых зданий. Расположенная в Санта Монике, Калифорния, архитектурная мастерская Фрэнка Гери, в настоящее время известная как Gehry Partners, является одним из пионеров и мировых лидеров внедрения технологии BIM. Она широко использует в своей деятельности и продолжает внедрять самые современные достижения в области информационного моделирования зданий. Помимо традиционных архитектурных CAD-программ, эта фирма в свое время приобрела и успешно использовала комплекс CATIA компании Dassault Systemes, программу Digital Project, разработанную на основе CATIA родственной Gehry Partners фирмой Gehry Technologies, и много других новаторских средств компьютерного проектирования, которые помогают ей активно создавать свои объекты по всему миру. В разделе 3 главы 2 мы уже писали о технологических «опытах» Фрэнка Гери с барселонской «рыбой». Другим, не менее знаковым сооружением, созданным этим архитектором и его коллективом, стал Концертный зал имени Уолта Диснея. Так получилось, что это был первый объект, построенный архитектором в Лос-Анджелесе – городе, где живет сам Фрэнк Гери. Выполненный в стиле модернизма и вызвавший уже на стадии проектирования массу ожесточенных споров, он затем был в основном одобрен не только американской, но и мировой архитектурной и художественной критикой – к полному удовлетворению города, который выступил в роли заказчика здания (рис. 3-1-1). Это здание было задумано в 1989, а введено в эксплуатацию в 2003 году. Столь долгий срок возведения данного сооружения объясняется прежде всего финансовыми причинами. Но в результате зданию Концертного зала было суждено стать грандиозной экспериментальной площадкой, на которой разрабатывались, внедрялись и доводились до совершенства новаторские идеи и методы, начинающие новую эпоху в строительной индустрии. За это время была создана барселонская «рыба», построено здание Музея Гуггенхайма в Бильбао, «Танцующий дом» в Праге, возведено много других объектов, также использовавших технологию BIM. И все эти успешно опробованные новшества впитало в себя здание Концертного зала имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе. Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 159 Рис. 3-1-1. Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе (США). Архитектор Фрэнк Гери, 2003 А началась история Концертного зала с назревшей необходимости строительства новой площадки для выступлений городской филармонии. Старый зал Музыкального центра, где долгое время работала филармония, был непригоден для полноценных концертов по той простой причине, что его стены безжалостно поглощали звук, и власти ежегодно тратили немалые средства на очистку стен от прилипшего к ним звукового налета. Вдова знаменитого Уолта Диснея, для которой Лос-Анджелес был родным городом, решила спасти положение, передав в 1987 году 50 миллионов долларов в качестве вклада в строительство нового концертного зала. С самого начала было очевидно, что этой суммы не хватит. Но поступок Лилиан Дисней породил волну энтузиазма и оптимизма. К тому же городские власти выразили готовность оказать посильную помощь и выделили площадку под строительство прямо напротив старого здания филармонии. И необходимые для начала строительства средства были собраны. Здание концертного зала было задумано как крупный центр музыкальной культуры и искусства. К тому же городские власти связывали со «стройкой века» вполне практические надежды на экономическое, социальное и культурное возрождение центра Лос-Анджелеса. 160 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Поэтому проект здания сразу замышлялся, а затем и получился весьма амбициозным и спорным и постоянно привлекал к себе всеобщее внимание. Из всех представленных на конкурс в 1989 году вариантов отборочная комиссия одобрила предложение архитектора Фрэнка Гери, который уже успел к тому времени прославиться страстной любовью к деконструктивизму, построив десятки необычных зданий во всем мире. И никто не сомневался, что его новое творение станет таким же вызывающим. Но у Фрэнка Гери было и другое, несомненно хорошее качество – почти все свои «безумные» идеи ему удавалось доводить до конца. Что происходило во многом благодаря его одержимости новыми технологиями проектирования и строительства. Поэтому, несмотря на ожидаемые и неизбежно появившиеся колоссальные финансовые трудности, из-за которых проект даже на несколько лет замораживался, он все-таки был доведен до полной реализации. Забегая вперед, можно отметить, что дискуссии вокруг художественных и эстетических качеств Концертного зала имени Уолта Диснея не утихают и по сей день. В то же время этот объект стал определенным эталоном комплексного использования новых компьютерных технологий в проектировании, образцом и примером для изучения и подражания при информационном моделировании зданий, классикой применения BIM (рис. 3-1-2). В результате технологические факторы, а также (точнее – в первую очередь) неповторимая архитектура и достигнутое высочайшее качество акустики сразу сделали Концертный зал имени Уолта Диснея всемирно известным. Рис. 3-1-2. Концертный зал имени Уолта Диснея. Общий вид Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 161 Рис. 3-1-3. Концертный зал имени Уолта Диснея. Современный вид в центре города; слева вверху – салют во время открытия здания в 2003 году Сегодня это здание – одна из визитных карточек и несомненное украшение центра Лос-Анджелеса (рис. 3-1-3). В общей сложности, по официальным данным, на строительство здания (подземная автостоянка и некоторые другие добавки финансировались мэрией и спонсорами отдельно) была потрачена весьма внушительная сумма в 274 миллиона долларов. Некоторые источники, не согласные с этими данными, называли даже фантастическую цифру в 1,2 миллиарда долларов. Сейчас, спустя десять лет после завершения строительства, пройдя через жаркие дискуссии, полемики, слухи и скандалы, наблюдая устоявшуюся вокруг здания ситуацию, можно с уверенностью утверждать, что все эти расходы вне зависимости от их количества себя полностью оправдали. Основным принципом при проектировании здания был подход, который Фрэнк Гери разрабатывал последние три десятилетия. Его суть заключается в том, что исполнитель и заказчик участвуют в процессе проектирования как члены единой команды, при безусловном выполнении всех требований и пожеланий заказчика. Начало работы над проектом Концертного зала имени Уолта Диснея совпало по времени с экспериментами с барселонской «рыбой», которая 162 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå фактически стала опытным полигоном для исследования нового подхода к проектированию и возведению здания, а результаты этих исследований получали дополнительное развитие и находили применение в параллельно осуществлявшихся проектах, в частности в Лос-Анджелесе. Сам процесс проектирования у Фрэнка Гери начинался с изготовления многочисленных моделей здания в различных масштабах. Эти модели помогали исследовать и функциональные, и скульптурные аспекты проекта на уровне, понятном как самому проектировщику, так и строителю и даже обычному человеку. Это – своего рода трехмерные эскизы будущего объекта (рис. 3-1-4). При таком подходе уже на ранних стадиях проектирования подбираются строительные материалы и формируются макеты частей проекта в полном масштабе, что ускоряет реализацию всех работ, а также улучшает понимание архитектурного замысла автора. Рис. 3-1-4. Авторский эскиз и макет концертного зала имени Уолта Диснея. Архитектор Фрэнк Гери Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 163 Работая одновременно над материалами и сложными конструкциями на уровне отдельных деталей в реальных размерах, разработчики здания действовали в строгом соответствии с поставленными задачами и бюджетом, а также в соответствии с муниципальными требованиями и культурными аспектами проекта. Придавая особое значение выбору строительных материалов, Фрэнк Гери при этом делал всё возможное для облегчения выполнения ставящихся перед строителями задач. Такой подход, ставший для Гери принципиальным, до сих пор позволяет архитектору поддерживать хорошие отношения с крупными строительными компаниями и производителями строительных материалов в США и на международном уровне. А эти отношения, в свою очередь, дают возможность архитектору использовать в своих проектах уникальные материалы и конструкции, превращая сложный процесс строительства в увлекательную дизайнерскую игру. Сочетание моделирования строительного процесса и возможности создания макетов и компьютерных моделей, применение различных материалов и технологий строительства, а также применение сложных компьютерных систем вывело сегодня Gehry Partners на передний край архитектурных технологий. Следуя своим концепциям, фирма Фрэнка Гери занялась проектированием покрытия для здания концертного зала из известнякового камня с металлической облицовкой. Его общая площадь составляла около 200 000 квадратных футов. Было очевидно, что исходные размеры необработанных каменных блоков и, как следствие, время их обработки – это критические параметры, определяющие стоимость проекта, и это число увеличивается в геометрической прогрессии при переходе от обычных плоскостей к поверхностям первого, второго и более высокого порядков. Выход из этой ситуации виделся только в компьютерном моделировании. Фрэнк Гери начал работу над проектом Концертного зала с создания бумажного макета, для которого было характерно наличие необычных кривых, по мнению архитектора напоминающих по своей форме цветы. После этого макет будущего здания был оцифрован с использованием самой современной (на тот момент) системы оптического сканирования Firefly с выдачей результатов в декартовых координатах. Полученные данные были переданы в программу CATIA, установленную на IBM RISC/6000 (пожалуй, наилучшую на тот период компьютерную систему), и авторы проекта построили трехмерную компьютерную модель (рис. 3-1-5). Далее пошел процесс придания столь «нетрадиционной» форме здания большей технологичности. Для того чтобы добиться увеличения повторяе- 164 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-1-5. Концертный зал имени Уолта Диснея. Компьютерное моделирование внешней поверхности здания мости деталей, поверхности модели были оптимизированы программой CATIA без изменения исходной формы. С помощью встроенной в CATIA базы данных рационализированных поверхностей физическая модель была воссоздана в компьютере, произведено её сравнение с первоначальной, картонной моделью, и произведена необходимая корректировка. Это позволило без ущерба для художественного замысла архитектора заменить в модели здания участки поверхностей произвольной формы на более рациональные и технологичные библиотечные составляющие (рис. 3-1-6). Для расчета несущих конструкций здания данные из созданной в CATIA модели в специальном формате передавались в комплекс Matlab, где и проводились необходимые вычисления (рис. 3-1-7). Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå Рис. 3-1-6. Концертный зал имени Уолта Диснея. Модель каркаса здания Рис. 3-1-7. Концертный зал имени Уолта Диснея. Расчет основных элементов конструкции (программа Matlab) 165 166 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå При разработке главного рутинного продукта проектировщиков – строительной документации – программы CATIA и Digital Project использовались совместно с хорошо зарекомендовавшим себя в любых ситуациях пакетом AutoCAD, что облегчило процесс проектирования и позволило выпускать качественную строительную документацию. Модели для AutoCAD были получены из CATIA-геометрии через передачу данных в формате IGES. Проект каменного покрытия здания был предложен на конкурсной основе 14 фирмам, способным осуществить нарезку камней на трех- и пятикоординатных станках. На заключительном этапе отбора четырем фирмам было дано задание построить фрагмент стены размером 3×8 метров, используя только цифровые данные для станков с ЧПУ. В этом соревновании победили итальянские компании Harmon Contract и Furrer Spa, которые быстро «заразились» идеями Фрэнка Гери и для которых уже само участие в подобном конкурсе означало сознательный переход на новый, ранее неведомый уровень технологии производства. Первая из них пообещала даже, что в случае успеха на конкурсе готова использовать собственные рабочие станции, оснащенные комплексом программ CATIA. Но применение новых технологий не ограничилось только строительными блоками. Все конструктивные элементы, системы инженерного обеспечения и технического оснащения здания также были запроектированы на основе созданной компьютерной модели. Это тоже потребовало от конструкторов и субподрядчиков приобщения к новым технологиям (рис. 3-1-8). Рис. 3-1-8. Концертный зал имени Уолта Диснея. Проект размещения инженерного оборудования (программа Digital Project) Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 167 Таким образом, новаторские идеи архитекторов потянули за собой проектировщиков и строителей. Использование в проекте новых компьютерных технологий привело к более тесным и продуманным отношениям между заказчиками и исполнителями, поставщиками и подрядчиками. В итоге для архитектурно-строительной отрасли вся эта экспериментальная деятельность по интеграции в одном проекте на основе общей модели различных специалистов оказалась не менее значимой, чем сам результат работы – Концертный зал имени Уолта Диснея. Компьютерные программы, в частности CATIA и Digital Project, применялись также для организации строительного производства, управления снабжением стройплощадки и контроля за использованием средств и расходованием материалов при строительстве (рис. 3-1-9). Рис. 3-1-9. Концертный зал имени Уолта Диснея. Процесс строительства 168 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå В дальнейшем, после завершения работы над Концертным залом имени Уолта Диснея, Фрэнк Гери, характеризуя свои новые комплексные подходы и методы работы, известные сейчас как информационное моделирование зданий, отмечал: «...Эта технология помогает мне приблизиться к профессии строителя. В прошлом, между моими первыми эскизами и готовым строением, существовало множество промежуточных этапов, и сама суть дизайна могла быть утеряна прежде, чем проект доходил до этапа строительства. Это было похоже на то, будто мы говорим на разных языках. Удивительно, но сейчас строители легко понимают меня, и в этой ситуации компьютер не заменяет человека, а является неким переводчиком». Как и предполагалось, новое здание, впечатляющее как своими внешними формами и размерами, так и примененными при возведении технологиями, оживило центр Лос-Анджелеса. Оно стало всемирно известной туристической достопримечательностью города и неизменно привлекает к себе людское внимание. Завершение строительства также не обошлось без скандала. Бурное возмущение определенной части общественности, явно не равнодушной к новому сооружению, вызвала отделка фасада здания. Металлическая облицовка «расплывающихся» по замыслу архитектора в разные стороны форм здания первоначально так хорошо отражала солнечный свет, что, как утверждала пресса, в некоторых квартирах жителей близлежащих домов в солнечные дни стояла невыносимая жара. Якобы даже плавился асфальт тротуаров (вообще-то летом в Лос-Анджелесе всегда очень жарко и асфальт плавится сам по себе, так что не понятно, почему вдруг все беды стали приписывать появлению нового здания). Впрочем, это недоразумение быстро уладили, отшлифовав металлическое покрытие здания соответствующим образом. Но гидам и экскурсоводам теперь есть что рассказывать туристам – ведь архитектор оказался «сильнее природы», он отраженными солнечными лучами «плавил асфальт» (раньше такими подвигами мог «похвастаться», пожалуй, только Архимед, который, согласно преданию, с помощью системы зеркал сжег солнечными лучами вражеский флот, подошедший к Сиракузам) (рис. 3-1-10). Но здание Концертного зала при всей его наружной «революционности» не менее интересно и своим внутренним содержанием, являющимся логическим продолжением внешнего облика и в то же время очень гармоничной, комфортной и мастерски продуманной средой обитания для огромного количества (нескольких тысяч) посетителей. Прежде всего это относится к естественному освещению внутренних помещений (рис. 3-1-11). Но наибольшее количество восторгов специалистов и простых посети- Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå Рис. 3-1-10. Концертный зал имени Уолта Диснея. Фрагменты здания 169 170 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-1-11. Концертный зал имени Уолта Диснея. Архитектурные решения естественного освещения внутреннего пространства здания телей вызвало высочайшее качество акустики в рассчитанном на 2265 слушателей концертном зале (рис. 3-1-12). В строгом соответствии с концепцией Фрэнка Гери расчет акустики также проводился по компьютерной модели. Но в случаях, когда речь идет о современной музыке, бывает сложно получить идеальное звучание сразу, поскольку теория акустических расчетов еще недостаточно развита. Так и произошло с Концертным залом имени Уолта Диснея – уже после ввода здания в эксплуатацию акустические панели было решено полностью Рис. 3-1-12. Главная сцена Концертного зала имени Уолта Диснея Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 171 перемонтировать, прежде чем удалось получить желаемый результат. Для решения этих проблем по настоянию авторов проекта и в ущерб смете взамен дешевой штукатурки для внутренней отделки основного концертного зала пошло дорогое дерево. Зато звучание стало эталонным для сооружений подобного назначения. Как и внешний облик здания, большие споры и «гневную» критику архитектурной и художественной общественности вызвало внутреннее убранство зала, прежде всего фасад органа, который был разработан Фрэнком Гери совместно с консультантом и звуковым проектировщиком Мануэлем Розалесом. Этот фасад был по-новому парадоксально решен в виде пучка торчащих под разными углами трубок (рис. 3-1-13). Рис. 3-1-13. Концертный зал имени Уолта Диснея. Орган и часть сцены Но, как ни странно, в итоге вся выплеснувшаяся на головы авторов критика только усиливала положительное восприятие проекта. Благодаря новаторским идеям и известности, полученной еще до ввода в эксплуатацию, Концертный зал имени Уолта Диснея стал широко востребован. В нем теперь проходят не только концерты классической и джазовой музыки, но и другие культурные акции. В частности, именно здесь в 172 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå 2003 году прошла мировая премьера фильма «Матрица: революция». Но в самые первые дни симфонический оркестр Лос-Анджелесской филармонии под управлением знаменитого финского дирижера Эса-Пека Салонена не смог сразу сесть и сыграть в новом зале – настолько все было необычно. Целых полгода до официального открытия музыканты привыкали к условиям, которые во всем, начиная с архитектуры и заканчивая акустикой, были уникальны, чего, собственно, и добивался Фрэнк Гери, причем из лучших побуждений. И добился! Говорят, что когда после первой репетиции Салонен повернулся к Фрэнку Гери, сидящему в зале, и сказал: «Мы остаемся здесь», – 74-летний архитектор расплакался. Фрэнк Гери: «Я в восторге от этих форм, потому что я люблю ощущать движение. Эти формы гениальны, доступны и прекрасны. Если сегодня я делаю много зданий с кривыми формами и множество людей наслаждаются ими, то наверняка завтра у меня и у других архитекторов появятся новые заказы сделать что-то подобное». Использование новейших технологий BIM позволяет Фрэнку Гери мыслить смелее и масштабнее. По сложившейся традиции он все еще начинает работу над проектом, делая наброски и манипулируя с объемными макетами и физическими моделями. Но как только он переносит проект в компьютер, скульптурные особенности его сложных поверхностей обеспечиваются математической моделью с высочайшей точностью. А это означает, что подрядчики могут не только увидеть модель, но и понять, как можно технологически реализовать замысел автора, произвести оценку стоимости проекта и осуществить строительство (рис. 3-1-14). Следствием проделанной Фрэнком Гери кропотливой и новаторской работы и его высокой требовательности к результату явились последующие крупные заказы на разработку других концертных площадок, для которых Концертный зал имени Уолта Диснея стал образцом для подражания. К тому же стало понятно, что новая технология проектирования, известная теперь как BIM, способна укрепить позиции проектировщика в строительстве и дальнейшем обеспечении существования здания. Это обещает многое. Фрэнк Гери считает, что выполнение проекта с использованием мощных компьютерных программ и нового подхода делает сложные, изогнутые формы в структуре зданий более простыми, технологичными и, самое главное, реализуемыми (рис. 3-1-15). «Я, так или иначе сделал бы эти проекты, – говорит Фрэнк Гери, – но сегодня я знаю, как именно мы можем реализовать проект. И это делает мои идеи более жизненными». Êîíöåðòíûé çàë èìåíè Óîëòà Äèñíåÿ â Ëîñ-Àíäæåëåñå 173 Рис. 3-1-14. Концертный зал имени Уолта Диснея. Фрагменты здания, характеризующие его масштаб Рис. 3-1-15. Концертный зал имени Уолта Диснея. Главный вход в здание Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе – яркая иллюстрация того, как современная технология информационного моделирования зданий позволяет архитектору не просто замыслить необычное здание, но и в короткий срок довести сложнейшую идею до реального воплощения (рис. 3-1-16). 174 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-1-16. Концертный зал имени Уолта Диснея. Фрагменты интерьера Это также пример успешного внедрения технологии BIM в реальную практику всех участников возведения уникального объекта, инициатором которого был одержимый идеями нового и одновременно умудренный опытом архитектор – автор проекта (рис. 3-1-17). Рис. 3-1-17. Концертный зал имени Уолта Диснея. Вид на выходе Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 175 3.2. Небоскреб One Island East в Гонконге Успех Фрэнка Гери с барселонской рыбой, полученный при этом опыт информационного моделирования и возникшее понимание, что и как надо делать, вполне логично привели к созданию в 2002 году фирмы Gehry Technologies. В задачи новой фирмы входили разработка программного обеспечения для BIM, применение технологий и программ информационного моделирования зданий на практике, а также консультационные услуги и обучение специалистов и фирм, желающих также выйти на тропу информационного моделирования в проектировании и строительстве. Традиционно используя машиностроительный комплекс автоматизированного проектирования CATIA, фирма Gehry Technologies разработала на его основе и свой собственный пакет программ Digital Project, нацеленный на решение задач архитектурно-строительного проектирования и интегрирующий моделирование и анализ разрабатываемых зданий. За сравнительно короткое временя Digital Project был опробован на целом ряде довольно серьезных объектов, в том числе при проектировании и строительстве Концертного зала имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе, и везде получил очень высокую оценку. Еще одним из примеров успешной работы фирмы Gehry Technologies по применению своего опыта и программ явилось ее участие в проектировании и строительстве небоскреба One Island East в Гонконге, известного в народе как «Восточная башня» (рис. 3-2-1). Рис. 3-2-1. «Восточная башня» в Гонконге: вид со стороны залива, 2008 176 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Гонконг – город небольшой по площади и густонаселенный, так что высотными зданиями здесь никого не удивишь. И все же небоскреб One Island East вошел в историю города, в первую очередь благодаря своему технологическому совершенству. Новая «башня» высотой 308 метров (седьмое здание в Гонконге выше 300-метровой отметки и самое высокое в восточной части города) насчитывает 70 этажей, два из которых представляют основание здания. При всей своей внушительности сооружение выглядит довольно легким. Его первые этажи спроектированы таким образом, что со стороны создается впечатление, будто здание парит выше основания (рис. 3-2-2). Рис. 3-2-2. «Восточная башня» в Гонконге: вид со стороны города, 2008 Общая площадь небоскреба 141 тысяча квадратных метров. В основном это помещения делового центра или гостиничные номера (рис. 3-2-3). Окончательная стоимость здания составила около 260 миллионов долларов США, хотя по первоначальной смете планировалось истратить намного больше – порядка 300 миллионов. Начало строительства – март 2006 года, полный срок возведения – 24 месяца. Тип контракта – «Competitive tendering», означающий конкурсный подбор всех участников проекта. Создание «Восточной башни» – тот пока еще редкий случай, когда инициатором и вдохновителем использования технологии BIM информационного моделирования зданий при проектировании и строительстве объ- Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 177 Рис. 3-2-3. Внутренний вид здания: вверху – на 1 и 37 этажах, внизу – на 38 и 70 этажах екта стал собственник будущего небоскреба – гонконгская фирма Swire Properties Ltd. Имея серьезную репутацию на строительном рынке и сотни успешно реализованных проектов, фирма Swire Properties Ltd быстро оценила те многочисленные преимущества, которые дает BIM при проектировании и возведении нового объекта. Принципиально важным при переходе на технологию BIM было и понимание того обстоятельства, что за деньги, потраченные на возведение здания, фирма получает еще и своего рода «бонус» – информационную модель, которую можно использовать в течение всего жизненного цикла объекта. А это означает уже выход на качественно иной уровень ведения бизнеса при эксплуатации зданий в крайне стесненных условиях Гонконга (рис. 3-2-4). Еще до начала работы над «Восточной башней» фирмой Swire Properties Ltd было рассмотрено несколько вариантов технологических и организационных подходов к проектированию, а также большое количество соответствующего программного обеспечения. Но после демонстрации в Политехническом университете Гонконга в начале 2004 году специалистами Gehry Technologies своей программы Digital Project выбор остановился именно на этом комплексе. 178 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-2-4. Плотность застройки Гонконга в районе «Восточной башни»: большинство зданий вокруг имеет высоту в 30 этажей Через год, в результате более детального изучения всех аспектов и особенностей использования программы, Digital Project была принята в качестве основного средства для всех подразделений Swire Properties Ltd. Немалую роль, определившую этот выбор, сыграл исключительно эффективный собственный опыт создателей программы Digital Project в использовании BIM. В результате фирма Gehry Technologies вскоре стала официальным консультантом проекта One Island East по комплексному применению технологии BIM информационного моделирования зданий. Выбор BIM в качестве основной стратегии определил и высокие требования к остальным организациям – участникам проектно-строительного процесса. На BIM основывалось все – от архитектуры до контроля за расходованием материалов. Такая группа фирм-единомышленников вскоре в результате конкурсного отбора была сформирована. Среди ее членов серьезного опыта использования BIM практически никто не имел, но квалификация и желание освоить новую технологию были у всех весьма высоки, что во многом и определило дальнейший успех. И это стало еще одним положительным результатом проекта One Island East – после завершения строительства фирма Swire Properties Ltd получила проверенную в деле команду партнеров, в совершенстве освоивших BIM и готовых к дальнейшему сотрудничеству (рис. 3-2-5). Автор проекта небоскреба One Island East – архитектурное бюро Wong & Ouyang (HK) Ltd из Гонконга, конструктивную часть здания разрабатывала Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 179 Рис. 3-2-5. Разные стадии возведения «Восточной башни» известная фирма Ove Arup & Partners (HK) Ltd, генеральным подрядчиком стала британская строительная компания Gammon Construction Ltd, за инженерное оснащение здания отвечала Meinhardt (M&E) Ltd, фасадом занималась Josef Gartner & Co, Ltd. Управление экономической частью проекта и контроль за расходованием материально-технических ресурсов и финансовых средств осуществляла Levett & Bailey Quantity Surveyor Ltd. Такое распределение ролей между участниками возведения «Восточной башни» определило схему их рабочего взаимодействия, ядром которого стала информационная модель здания. Эта же модель жестко задавала и правила общения (обмена информацией) между партнерами, причем любое отступление от этих правил было недопустимо, поскольку делало дальнейшую работу над моделью крайне затруднительной или технически невозможной (рис. 3-2-6). Забегая вперед, отметим, что новаторские усилия фирмы Swire Properties Ltd не пропали даром. Они не только принесли ей прибыль, но и были отмечены профессиональным сообществом. В 2009 и 2010 годах, после окончания строительства и ввода в эксплуатацию, здание небоскреба One Island East было признано одним из наиболее выдающихся достижений в области проектирования и строительства и получило две престижнейшие премии Гонконгского института инженеров. Сейчас здание находится в активном использовании. Летом 2008 года, через несколько месяцев после передачи заказчику, «Восточная башня» сдала свой первый экзамен на прочность – его с виду легкий фасад успешно выдержал нашествие тропического шторма Каммури, причинившего остальному городу немало бед (рис. 3-2-7). 180 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-2-6. Схема организации взаимодействия участников строительства «Восточной башни» Рис. 3-2-7. «Восточная башня» в Гонконге вскоре после ввода в эксплуатацию: ночной вид фасада, хорошо просматриваются работы по обустройству офисов, 2008 Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 181 Проектирование здания с самого начала велось по технологии BIM. Проектировщики, строители и поставщики оборудования работали в едином комплексе, планируя и согласовывая свои действия по информационной модели, что в итоге обеспечило скорость выполнения, экономию средств и высокое качество строительства. Работа над моделью непрерывно велась специалистами всех направлений, которые, несмотря на то что работали в одном офисе (очень разумное решение) в локальной компьютерной сети, регулярно в течение года каждую неделю еще по три раза дополнительно собирались на планерки для обсуждения и решения постоянно возникавших общих вопросов (рис. 3-2-8). Рис. 3-2-8. Совместная работа над проектом: слева – пока трое сотрудников совещаются, вычерчивая что-то на бумаге, трудолюбивая девушка на заднем плане продолжает работать; справа вверху – разработка каркаса здания; справа внизу – проектирование инженерных систем (программа Digital Project) И хотя локальная сеть и используемое программное обеспечение позволяли специалистам разных направлений согласовывать и прорабатывать все спорные разделы и детали проекта, не вставая со своего рабочего места, здесь уже проявлялся «человеческий фактор» – периодическое живое общение психологически укрепляло связи между членами коллектива. А для работы это было не менее важно и продуктивно, чем постоянная электронная переписка. Одна из важнейших и сложнейших задач при внедрении новой технологии – переподготовка специалистов. Люди должны были плавно, уверенно и достаточно быстро пройти путь от сложившегося годами мышления категориями 2D к проектированию в 3D, а затем и к пониманию задачи в формате 4D, то есть к информационному моделированию здания (рис. 3-2-9). 182 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 2-2-9. Фрагменты проекта здания; справа – общий вид модели Для перехода персонала к работе с BIM был осуществлен очень важный шаг – фирма-консультант Gehry Technologies в течение трех недель тренировала специальную команду консультантов-проектировщиков из числа наиболее опытных сотрудников тех подразделений, которые участвовали в выполнении проекта. В эту команду входили четыре архитектора, четыре конструктора, шесть специалистов по инженерному оснащению здания (MEP), два специалиста по контролю за расходованием материальных средств, один менеджер проекта, один менеджер проекта по MEP, а также четыре универсальных консультанта от фирмы Gehry Technologies. Очень важно – весь первый год команда консультантов работала в том же офисе, что и основной состав проектировщиков, участвуя в проекте и одновременно передавая свои знания в области BIM остальным сотрудникам. Практика показала, что такой подход себя полностью оправдал. Сама модель была сложной и насыщенной, так что первоначально вопросов, требующих специального согласования, возникало много. Всего за период проектирования на стадии, предшествующей строительству, было обнаружено около 2000 нестыковок и ошибок в работах разных специалистов, что для объекта такого уровня сложности вполне нормальное число. Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 183 А вот то, что они были за короткое время выявлены и устранены, является несомненным достижением команды проектировщиков и технологии BIM. Используемое программное обеспечение, в первую очередь Digital Project, помогало устранять возникающие проблемы, автоматически определяя места возникновения коллизий между разными системами здания и информируя об этом ответственных лиц проекта для принятия мер (рис. 3-2-10). Рис. 3-2-10. Проверка нестыковок и коллизий между системами здания на модели Проект One Island East был примером и успешной экономической деятельности. Мы уже писали в разделе 2 главы 2 о некоторых аспектах использования информационной модели «Восточной башни», в частности для своевременного привлечения инвесторов. Наглядно демонстрируемая модель делала более понятным для тех, кто хочет вложить деньги в строительство, внутреннее устройство здания и убеждала таким образом потенциальных вкладчиков в продуманности и экономической привлекательности проекта. Красноречивое тому подтверждение – детально проработанный проект системы автоматического пожаротушения здания, гарантирующий сохранность вложенных средств (рис. 3-2-11). 184 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-2-11. Модель системы пожаротушения на нижнем этаже здания Это же – пример эффективного моделирования инженерного оборудования здания. Подбор остального оборудования также осуществлялся с использованием BIM. При этом были широко задействованы интернет-ресурсы, откуда специалисты брали у разных производителей их библиотеки оборудования и комплектующих. В процессе проектирования, как и должно быть в технологии BIM, спецификации на используемые изделия программой Digital Project составлялись автоматически, что сразу же могло служить основой для определения стоимости, составления и оптимизации сметы, выделения требуемых финансовых средств, формирования заказа, составления графика пошаговой оплаты, поэтапных поставок и монтажа, учета и контроля (рис. 3-2-12). Отдельным и наиболее ответственным разделом в создании проекта здания, от которого напрямую зависело все остальное содержание информационной модели, было проектирование несущих конструкций «Восточной башни». Их подбор, расчет и взаиморасположение по месту основного каркаса здания позволяли затем получать точную рабочую документацию и осуществлять изготовление этих конструкций и их деталей с использованием станков с ЧПУ, а также планировать и выполнять монтаж каркаса здания с высоким качеством и точностью (рис. 3-2-13). Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 185 Рис. 3-2-12. Выбор комплектующих из библиотеки оборудования и составление спецификации при проектировании инженерного оснащения здания То же относится и к проектированию наружной облицовки фасада здания со всем многообразием и сложностью ее комплектующих и составных элементов. Здесь также информационная модель служила основой для изготовления всего комплекта деталей и их поэтапной сборки и установки (рис. 3-2-14). Организация строительства такого здания, как небоскреб, относится к высшему уровню сложности. В этом вопросе ключевое значение имеет детальное моделирование всего процесса строительства, в том числе оптимальный подбор и изготовление строительного оборудования, оснастки и механизмов, проверка взаимодействия, организация электроснабжения, технического обслуживания, охраны труда и техники безопасности и многое другое. При решении вопросов организации и управления производством технология BIM сыграла неоценимую роль, позволив авторам проекта на 186 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-2-13. Проектирование и монтаж консольных балок виртуальной модели в динамике скрупулезно проверить и оптимизировать весь процесс возведения здания, работу и взаимодействие всей строительной механизации, функционирование ограждающих конструкций и многое другое (рис. 3-2-15). На каждом этапе проектирования и строительства, какие бы изменения ни вносились в проект здания, по первому требованию заинтересованные специалисты получали в бумажном или электронном виде соответствующие разделы уточненной рабочей документации, а также документы учета Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 187 Рис. 3-2-14. Проектирование и монтаж наружной облицовки фасада здания и контроля расходования строительных материалов, комплектующих и других материальных ресурсов и финансовых средств (рис. 3-2-16). Все перечисленное, а также многие другие преимущества технологии информационного моделирования зданий позволили спроектировать и построить семидесятиэтажную башню One Island East в стесненных условиях Гонконга в достаточно короткий срок с высоким качеством при сравнительно небольших затратах. 188 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-2-15. Использование BIM в организации процесса строительства: слева вверху – виртуальная модель стройплощадки, справа и внизу – ее реальное воплощение Это явилось примером одного из первых и весьма успешных комплексных применений технологии BIM при возведении зданий столь большой высоты (рис. 3-2-17). Успех «Восточной башни» стал возможным в первую очередь благодаря дальновидности собственника здания – фирмы Swire Properties Ltd. Следует особо отметить ее вдумчивый подход при выборе технологии и инструментов проектирования, а также умелые действия по одновременному переводу всей работы на технологию BIM. Немалая заслуга в успехе проекта One Island East принадлежит и специализированному программному обеспечению, основой которого был пакет Digital Project (рис. 3-2-18). Как утверждают специалисты фирмы-разработчика этой программы Gehry Technologies, использование Digital Project дало очень хорошие результаты (рис. 3-2-19). Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå Рис. 3-2-16. Рабочая документация в различных вариантах – один из видов представления информационной модели здания Рис. 3-2-17. Общий вид строительства на завершающей стадии 189 190 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Некоторые из экономических аспектов использования BIM при возведении небоскреба One Island East приводятся ниже: 1. Экономия примерно 10% от стоимости конструкций на своевременном выявлении и устранении в проекте нестыковок и коллизий. 2. Экономия еще 20% от стоимости конструкций в результате моделирования процесса возведения здания. 3. Уменьшение на 7% количества спецификаций. Дополнительно к этому отмечается: 4. Уменьшение на 40% не предусмотренных первоначально расходов (от 4 до 8% стоимости проекта). Рис. 3-2-18. Виды здания в разные периоды возведения Íåáîñêðåá One Island East â Ãîíêîíãå 191 Рис. 3-2-19. Виды информационной модели нижней части здания на разных стадиях работы 5. Колебание уточненной сметной стоимости объекта в пределах 3%. 6. Уменьшение на 80% времени составления сметы. Наконец: 7. Пяти- или десятикратный возврат инвестиций, вложенных в использование технологии BIM при проектировании и строительстве. 192 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå 3.3. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине Еще одним успешным примером комплексного использования технологии BIM явилось проектирование и строительство олимпийского стадиона «Птичье гнездо» для Игр-2008 в Пекине (рис. 3-3-1). Рис. 3-3-1. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине: общий вид, 2008 Создание главной арены для проведения Олимпийских игр – это не просто строительство нового стадиона. Так уж сложилось в общественном сознании, что главный стадион любой Олимпиады обязательно должен быть чем-то принципиально новым в области архитектуры, технологии строительства, подходов в эксплуатации и направлений в использовании. Он хотя бы на какое-то время должен быть лучше всех! Именно такой груз психологической ответственности сразу, еще до начала работы, начал давить и на создателей стадиона «Птичье гнездо» в Пекине. Забегая вперед, отметим, что этот амбициозный и во многом новаторский проект сейчас принято считать весьма успешным, хотя в процессе его реализации, как это и полагается, все шло весьма не просто (рис. 3-3-2). Среди многих известных фирм активное участие в создании стадиона «Птичье гнездо» в качестве консультанта и поставщика программного обеспечения снова принимала компания Gehry Technologies, чей мировой, в том числе и гонконгский, опыт использования BIM оказался весьма востребован при создании китайских олимпийских объектов. Концепция проекта определялась на конкурсной основе. Ее авторами стали швейцарское архитектурное бюро Жака Херцога и Пьера де Мёро- Ñòàäèîí «Ïòè÷üå ãíåçäî» â Ïåêèíå 193 Рис. 3-3-2. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине: ночной вид, 2008 на (Herzog & de Meuron), а также Китайский исследовательский институт архитектуры и дизайна и широко известный разработчик конструкций – британская фирма Arup, уже многократно проявившая себя, в том числе на небоскребе One Island East в Гонконге. Авторы проекта решили максимально упростить конструкцию. И упростили ее настолько, что оставили один каркас, к которому крепились лестницы и крыша. Для ветроустойчивости каркас снабдили амортизаторами. В результате здание получилось климатически эффективным – благодаря переплетению конструкций и использованию пластика вместо стен внутри здания все сооружение хорошо проветривается, а трава на поле и лужайках получает достаточно солнечного света. Конечно, концепция и отдельные решения проекта стадиона, в основном архитектурные, были не однозначно приняты китайской общественностью и вызвали бурную полемику среди архитекторов. Главной темой для дискуссии было то, что, по мнению некоторых, в стадионе «Птичье гнездо», а также в других сооружениях Олимпиады-2008, выполненных по проектам иностранных специалистов, было «мало китайского». Хотя никто не уточнял, что значит «достаточно китайского» или «много китайского». В свое время про Эйфелеву башню говорили, что в ней «нет ничего французского», а потом она стала символом Франции. 194 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå С другой стороны, в проектировании и возведении всех олимпийских объектов участвовали и китайские специалисты. Это было принципиальной политикой организаторов соревнований – приобщение отечественных проектировщиков и строителей к лучшим мировым технологиям. В итоге все сооружения Пекина-2008 получились интернациональными по своей сути, что вполне соответствовало духу Олимпийских игр (рис. 3-3-3). Рис. 3-3-3. Компьютерная проработка архитектурных разделов проекта стадиона Подобные громкие дискуссии, как это часто бывает, оказались весьма благоприятными для стадиона. Они привлекли еще большее внимание к олимпийскому объекту, и это внимание не ослабевает до сих пор, превратив «Птичье гнездо» в место обязательных туристических посещений. А Китай провел еще и массовое «повышение квалификации» своих специалистов, обучив их работе по самым современным зарубежным технологиям. Забегая вперед, отметим, что в 2009 году здание стадиона совместно с «Восточной башней» One Island East получило престижную премию Гонконгского института инженеров (точнее, «Птичье гнездо» получило золотую награду, а «Восточная башня» – серебряную). Строительство стадиона началось в декабре 2003 года и велось почти непрерывно по март 2008 года (рис. 3-3-4). Ñòàäèîí «Ïòè÷üå ãíåçäî» â Ïåêèíå 195 Рис. 3-3-4. Вид стадиона «с птичьего полета» и различные стадии возведения конструкций здания В начале 2004 года, когда у организаторов Олимпийских игр возникли серьезные сомнения в возможности своевременного завершения возведения этого ключевого объекта, первоначальный проект стадиона был изменен в сторону еще большего упрощения: из него убрали самую спорную и сложную в конструктивном плане часть – раздвижную кровлю. В результате пересмотра проекта спортивная арена стала более традиционной и открытой, но это сократило сроки строительства и сэкономило более 10 000 тонн стали и около 150 миллионов долларов в стоимостном выражении. Изменения в уже осуществляемом проекте, особенно столь необычном и значимом, а также экономия средств из-за их нехватки – это всегда наи- 196 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå более болезненная часть проектной деятельности и неизбежное увеличение сроков строительства. Но использовавшаяся при проектировании стадиона «Птичье гнездо» технология BIM позволила оперативно внести изменения в модель и откорректировать проектную документацию, так что темпы возведения объекта практически не замедлялись. Стадион первоначально был рассчитан на пиковую вместимость – 91 000 зрителей, но после Олимпиады количество мест планово уменьшили до 85 000 (рис. 3-3-5). Рис. 3-3-5. Стадион «Птичье гнездо»: зимний вид на спортивную арену, 2010 Размеры стадиона – 320 на 297 метров, высота – 69 метров, общая площадь – 258 000 квадратных метров. Здание рассчитано на сейсмичность в 8 баллов. Окончательная стоимость объекта составила 423 миллиона долларов США. Стадион «Птичье гнездо» имеет достаточно интересный и необычный внешний вид. Основные трибуны размещены на боковых стенках бетонной «чаши». Вокруг этой «чаши» расположены 24 ферменные колонны, поверх которых находятся переплетения кривых металлических балок (рис. 3-3-6). Необычная геометрическая форма корпуса здания привела к тому, что при его строительстве не было использовано ни одной строго вертикальной конструкции, хотя весь этот кажущийся на первый взгляд хаос – результат строгого, выверенного до мелочей проектного расчета (рис. 3-3-7). Ñòàäèîí «Ïòè÷üå ãíåçäî» â Ïåêèíå 197 Рис. 3-3-6. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине: основные трибуны Рис. 3-3-7. Стадион «Птичье гнездо» в Пекине: фрагменты внешнего вида Необычная геометрия сооружения существенно осложнила возведение стадиона и потребовала для создания объекта примерно тысячу единиц современной строительной техники и 36 километров стальной арматуры общим весом 45 000 тонн. Хотя на первый взгляд структура сооружения проста, для ее воплощения в жизнь понадобилось применение самых современных строительных технологий. 198 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå В частности, была разработана новая марка стали, которая отличается от прежних почти полным отсутствием сторонних примесей, что в некоторой степени усложняло сварку стальных элементов и поэтому требовало повышенной точности при их изготовлении. А это, в свою очередь, объективно способствовало применению технологии BIM при проектировании, изготовлении и монтаже металлоконструкций. Необычно решено покрытие «Птичьего гнезда». В верхней части несущей структуры стадиона между переплетениями конструкций натянуты пленки из специального материала, называемого ETFE, или этилен-тетрафлуроэтилен (ethylene-tetra-fluoroethylene), или просто «тефлона». Этот материал, весящий в 100 раз меньше стекла и заменяющий стекло там, где его невозможно применить, еще обладает тем свойством, что замечательно пропускает тепло и не отдает его обратно. Таким образом, на обогреве здания происходит явная экономия. Тефлон формирует верхнюю часть покрытия. В нижней же части использовался более прочный поли-тетра-флуроэтилен (poly-tetra-fluoroethylene). Оба этих материала прозрачные, что дает возможность солнечному свету проникать на трибуны и делает сооружение визуально прозрачным, а их легкость существенно уменьшает вес всего каркаса (рис. 3-3-8). Рис. 3-3-8. Фрагмент верхней части стадиона Ñòàäèîí «Ïòè÷üå ãíåçäî» â Ïåêèíå 199 Проект стадиона «Птичье гнездо» был полностью разработан по технологии BIM. И во многом благодаря именно BIM этот проект, несмотря на все запланированные и неожиданно возникавшие трудности и испытания, был успешно реализован, причем в кратчайшие сроки. Сложность замысла, многочисленные уточнения проекта и короткие сроки, отведенные для его воплощения, привели к тому, что при работе над объектом использовался широкий спектр самых современных программных средств. Среди них особо стоит выделить уже хорошо зарекомендовавшие себя при создании сооружений высшего уровня сложности комплексы информационного моделирования CATIA и Digital Project, заслуженного ветерана AutoCAD, а также специализированную BIM-программу проектирования несущих стальных конструкций Tekla Structures (рис. 3-3-9). Рис. 3-3-9. Различные виды информационной модели стадиона Основу каркаса здания и перекрытий стадиона составили стальные конструкции, поэтому их проектированию и изготовлению на основе данных информационной модели здания уделялось особое внимание (мы уже упоминали об этом в разделе 2 главы 2). Главная нагрузка в работе с металлоконструкциями легла на уже хорошо проявивший себя к этому времени комплекс программ Tekla Structures финской компании Tekla Corporation. 200 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Это работающее в концепции информационного моделирования зданий программное обеспечение специально предназначено для трехмерного проектирования и последующего изготовления, в том числе на станках с ЧПУ, несущих стальных конструкций. Оно наиболее эффективно при создании уникальных по сложности объектов. Разработанные в Tekla Structures модели использовались во всем процессе проектирования и строительства стадиона «Птичье гнездо»: от эскизов до производства конструкций, организации и осуществления их монтажа и управления строительными работами в полном соответствии с концепцией BIM (рис. 3-3-10). Рис. 3-3-10. Работа с металлоконструкциями на строительстве стадиона Технология BIM, успешно объединившая при создании «Птичьего гнезда» специалистов всех уровней и направлений, ярко продемонстрировала преимущества нового «информационного» подхода в проектировании. Во время работы над проектом было изготовлено много макетов (это являлось обязательным условием со стороны заказчика). Поскольку проект претерпевал сильные изменения, оперативное «перемакетирование» было весьма актуально. И в этом вопросе также помогла компьютерная модель и технология быстрого прототипирования (рис. 3-3-11). Компьютерное моделирование – главная составляющая технологии проектирования стадиона. Однако, если внимательно приглядеться к фотографии офиса одного из подразделений проектировщиков во время их работы над «Птичьим гнездом», то можно увидеть большое количество бумажных распечаток и чертежей в рулонах (рис. 3-3-12). Ñòàäèîí «Ïòè÷üå ãíåçäî» â Ïåêèíå 201 Рис. 3-3-11. Макеты стадиона «Птичье гнездо»: слева показан первоначальный вариант с перекрытой спортивной ареной Рис. 3-3-12. Рабочие моменты проектирования стадиона «Птичье гнездо». Программа Digital Project Это красноречиво свидетельствует о том, что в наше время даже при компьютерном моделировании бумажная составляющая в любой проектной деятельности еще весьма велика. Всевозможные согласования (ведь подпись надо ставить на чем-то твердом, имеющем вид документа), обсуждения, просто охват проекта или его разделов единым взглядом традиционно тяготеют к бумажному восприятию. И этому есть серьезные причины. Прежде всего подавляющее большинство проектировщиков отмечает, что им проще и удобнее, а попросту привычнее смотреть проект на листе бумаги большой площади, чем на маленьком экране компьютерного монитора. И глаза устают меньше. И ка- 202 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå рандашом можно почиркать, если захочется. Так что производителям компьютерной техники постоянно есть над чем работать и куда стремиться. А бумажные распечатки (как и рабочий «беспорядок» на столе проектировщика) не противоречат технологии BIM. Это – лишь одна из форм визуального представления модели. Принципиально важно же другое – чтобы само проектирование велось на основе информационной модели, а не заменялось бумажными чертежами. Как утверждают создатели стадиона, использование при проектировании и строительстве технологии информационного моделирования зданий сделало их сооружение практически вечным. Это означает прежде всего, что вместе с первоклассным объектом его заказчики получили и выполненную по технологии BIM компьютерную модель. Пожалуй, это одно из первых (если не первое) спортивных сооружений в мире, имеющих такую модель (рис. 3-3-13). Опыт других спортивных сооружений показывает, что они весь период своего существования находятся в постоянном развитии. Так что информационная модель «Птичьего гнезда» позволит его владельцам в будущем эффективно проводить ремонты, переоснащения и модернизации как всего сооружения, так и его спортивной арены (сравните рис. 3-3-5 и 3-3-13, на которых показан стадион в разные периоды его использования), активно управлять эксплуатацией всего комплекса и постоянно поддерживать его в «хорошей спортивной форме». Рис. 3-3-13. Главная арена стадиона «Птичье гнездо» в период Олимпиады-2008 Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 203 3.4. Олимпийский водный стадион в Пекине Все проводимые за последние десятилетия Олимпиады соревнуются друг перед другом в уникальности архитектурного облика своих объектов и являются не только общемировыми спортивными событиями, но и своеобразными всемирными выставками последних достижений в строительной технологии. Олимпиада в Пекине внесла в это положение определенные коррективы – здесь возведенные объекты еще и «соревновались» между собой. И результаты этого соревнования, в отличие от самой Олимпиады, анализируются и подводятся до сих пор. Здание Национального центра водных видов спорта (Олимпийского водного стадиона) расположено в Олимпийской деревне рядом с основным стадионом Игр-2008 «Птичье гнездо». За свою правильную прямоугольную форму и «пузырчатый» внешний вид оно получило название «Водный куб» (рис. 3-4-1). На проект водного стадиона был проведен открытый конкурс, победителями которого стала команда, состоявшая из австралийской архитектурной фирмы PTW Architects (уже проявившей себя при создании объектов для водных видов спорта Олимпиады-2000 в Сиднее), Китайской государственной инженерно-строительной корпорации (CSCEC), объединившей в одном лице функции генпроектировщика и генподрядчика, и британской фирмы Arup Consalting Engineering, работавшей над конструкциями здания совместно с китайскими инженерами (практически параллельно другие подразделения Arup работали на One Island East и «Птичьем гнезде»). Рис. 3-4-1. Олимпийский водный стадион: вид на завершающей стадии строительства 204 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Здание Олимпийского водного стадиона включает в себя 5 бассейнов для плавания, дайвинга, синхронного плавания, водного поло и прыжков с вышки (рис. 3-4-2). Рис. 3-4-2. Внутренний вид Олимпийского водного стадиона: плавательный бассейн и место для прыжков в воду. 2008 Во время Олимпиады «Водный куб» вмещал 17 000 зрителей, которые размещались на 6000 постоянных мест и 11 000 временных. Размеры здания 177×177 метров при высоте в 30 метров, общая площадь 90 000 квадратных метров. Сметная стоимость составила 140 миллионов долларов. Одна из особенностей сооружения – весь объект был построен на средства китайцев, проживающих за границей (Гонконг, Тайвань и Макао). Начало строительства – декабрь 2003 года, срок возведения – 4 года. Внешне это уникальное сооружение похоже на гигантский куб, стороны которого заполнены 3000 специальных «подушек» ярко-синего цвета, выполненных из тефлона и надутых воздухом. Стены конструкции всегда выглядят чистыми и «мокрыми»: благодаря очень высокой гладкости тефлона пыль и грязь практически не скапливаются на фасадах. Снаружи здание выглядит так, будто состоит из огромных пузырей, наполненных водой (рис. 3-4-3). Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 205 Рис. 3-4-3. Внешний вид Олимпийского водного стадиона: «пузырьки» на верхней и боковой поверхностях здания. 2008 Эффект сюрреалистичности конструкции достигается за счет прозрачности тефлона и многочисленных не зависимых друг от друга воздушных подушек, которые и образуют так называемые «пузыри». Они как будто бурлят в толще материала, а некоторое их количество даже выплескивается наружу. Площадь перед зданием усеяна синими полушариями светильников, что усиливает эффект, особенно в ночное время (рис. 3-4-4). Рис. 3-4-4. Вид Олимпийского водного стадиона ночью По той же причине с особой легкостью воспринимается и интерьерное пространство сооружения. Посетитель как бы находится внутри огромной пузырчатой пены, легкость (воздушность) которой (одной только стали 6500 тонн!) не вызывает никаких сомнений – достаточно на нее просто посмотреть, ведь пена всегда легкая (рис. 3-4-5). 206 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-4-5. Олимпийский водный стадион: интерьерные виды В основу идеи «Водного куба» положен принцип обычной садовой теплицы – стальной каркас, покрытый пленкой, а внутренние помещения нагреваются под воздействием солнечных лучей. То есть внешних стен в их обычном понимании в этом здании просто нет. Остальные «изюминки» проекта – также в его деталях. Прежде всего – пленка. На здание ушло более 100 000 квадратных метров тефлона (официальное наименование ETFE, или этилен-тетра-флуроэтилен). Когда-то он был изобретен для защиты космических кораблей от радиации, а теперь нашел свое применение в строительстве. И параллельно использовался на расположенном рядом «Птичьем гнезде». «Этот современный материал является эффективным и недорогим решением оболочки в сегодняшней архитектуре, позволяя использовать его там, где применение традиционных материалов типа стекла невозможно», – поясняют авторы замысла из PTW Architects. Главные особенности тефлона: весит в 100 раз меньше стекла, при этом замечательно пропускает тепло и не отдает его обратно. Также обладает высокой растяжимостью, огнестойкостью и жаропрочностью. Воздушные подушки, из которых состоит корпус здания, являются и элементами его обогрева. Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 207 Находящийся у них внутри уплотненный воздух нагревается под воздействием солнечных лучей, что и обеспечивает тепло в здании. Если температуру внутри нужно повысить, компрессоры выкачивают горячий воздух из «пузырей». Когда же воздух в здании нужно охладить, он закачивается снаружи через специальные отверстия в крыше. К тому же в каждом «пузырьке» есть перегородка, покрытая матовым слоем тефлона, которая при повороте на определенный градус ограничивает попадание солнечных лучей внутрь, снижая таким образом температуру в летние месяцы. В дополнение к этому при проектировании здания специально были просчитаны все параметры конструкции, для того чтобы получающаяся температура была одинаковой в любой точке «Водного куба». В результате водный стадион стал образцовым «зеленым» зданием в мире – на его нужды идет 90% попадающей на внешние поверхности сооружения солнечной энергии, что позволяет сократить расход потребляемой при эксплуатации электроэнергии примерно на 30%. Все «Пузырьки» держатся на стальном каркасе, разработанном специалистами PTW Architects совместно с CSCEC и Arup Consalting Engineering. По внешнему виду он напоминает соты, строение которых было взято по аналогии с мыльной пеной (рис. 3-4-6). Рис. 3-4-6. Олимпийский водный стадион: теоретическая и практическая сотовая конструкция каркаса Такая внешне хаотичная, но достаточно оптимальная по своим заложенным в геометрию прочностным характеристикам конструкция, описанная впервые в 1994 году, на самом деле является наиболее эффективным способом деления пространства на автономные ячейки нескольких типоразмеров, созданным самой природой. Применительно к нашему зданию вся несущая конструкция была хорошо выверена, просчитана и оптимизирована. Для возведения каркаса пришлось использовать примерно 90 километров стали (общий вес 6500 тонн), сформированной в 22 000 балок-лучей, 208 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå ни одна из которых не имеет прямолинейной формы. По этим характеристикам здание «Водного куба» вполне сравнимо с Эйфелевой башней. Окончательно вся конструкция объединялась в единое целое с помощью 12 000 узлов (рис. 3-4-7). Рис. 3-4-7. Монтаж стен из «пузырьков» при строительстве Водного стадиона. Слева видны открытые конструкции несущего каркаса Помимо внешней привлекательности и хороших тепловых характеристик, конструкция «Водяного куба» имеет еще одно очень важное достоинство – небольшой вес стен здания позволяет снизить риск обрушения при достаточно высокой сейсмической угрозе, характерной для данного района Китая. Кроме того, как уже отмечалось, стены спорткомплекса не нуждаются в очистке: благодаря очень высокой гладкости тефлона даже то небольшое количество пыли, которое все-таки осядет на них, будет смыто дождями. Как утверждают создатели необычного здания, конструкция «Водного куба» и использованные материалы настолько прочны, что они должны выдержать не менее 100 лет эксплуатации. Единственная опасность для них исходит от людей с их вечным желанием все потрогать, порезать, откусить или отломить. Поэтому для защиты здания использовано проверенное веками фортификационное средство – широкий ров, опоясывающий сооружение, главная задача которого – не дать посетителям возможности даже прикоснуться к «пузырькам». Проектирование «Водного куба» с самого начала велось с использованием технологии BIM, при этом инициатива в ее применении, как и в Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 209 случае с «Птичьим гнездом», принадлежала архитекторам, инженерам и строителям. Работа над проектом водного стадиона состояла из трех этапов: • подготовка к конкурсу проектов (включала компьютерное эскизирование и изготовление трехмерной модели здания методом быстрого прототипирования), • разработка самого проекта, • подготовка рабочей документации. При этом применяемые компьютерные технологии позволяли на всех указанных этапах осуществлять дизайнерские проработки, конструкторские расчеты и оптимизацию вырабатываемых решений. Полное выполнение проектных работ («от концепции до рабочей документации») на всех трех этапах потребовало семь месяцев. Технология BIM при разработке «Водного куба» использовалась в концептуальном дизайне, оптимизации конструкций, быстром прототипировании, обеспечении взаимосвязи между различными участниками проекта, а также изготовлении чертежной и печатной документации. Основным компьютерным средством для параметрического моделирования здания стала программа MicroStation компании Bentley Systems. Геометрическая модель создавалась еще на стадии конкурсных предложений для показа формы сооружения, но с расчетом на дальнейшее использование в проекте. Первоначальный каркас был составлен из одинаковых ячеек, а затем программными средствами MicroStation все они получили индивидуальные размеры и форму, соответствующие пузырьковой структуре мыльной пены. Как утверждают специалисты фирмы Arup, для создания модели внутренних стальных конструкций здания им понадобилось всего 25 минут. Для достижения презентационных целей сделанную в MicroStation модель через формат IGES передавали сначала в программу Rhino компании Rhinoceros, а затем в Autodesk 3D Studio Max для получения фотореалистичных изображений и изготовления анимационных роликов (рис. 3-4-8). Затем рабочая модель была переведена в формат пакета AutoCAD для того, чтобы другие клиенты и подрядчики, использующие «традиционное» программное обеспечение и еще не владеющие технологией BIM, могли с ней лучше познакомиться и использовать в своей деятельности. Для изготовления физического макета здания методом стереолитографии компьютерная модель с помощью средств, имеющихся в MicroStation, была переведена в формат STL. Изготовление макета водного стадиона (быстрое прототипирование) было оговорено в обязательных условиях конкурса и, как утверждают спе- 210 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-4-8. «Водный куб»: визуализация при проектировании ночного освещения. Справа особенно отчетливо видны художественные приемы, использованные сотрудниками PTW Architects для усиления впечатления от своего замысла циалисты фирмы Arup, помогло им лучше понять саму концепцию каркаса здания, составляющие его элементы и их взаимосвязи. В это же время (еще на стадии подготовки к конкурсу) фирмой Arup каркасная модель здания в формате DXF была экспортирована из MicroStation в программу Strand 7.0 для выполнения первоначальных расчетов конструкций. Благодаря этому на каждом шаге обсуждения проекта его авторы представляли заказчику не только «концептуальную идею» с необычными формами, но и строгий расчет (рис. 3-4-9). В дальнейшем, уже на стадии проектирования, все расчеты и оптимизация конструкций методом конечных элементов также велись в программе Strand 7.0. Результаты этой работы проявлялись в многократных возвратах к первоначальной модели в MicroStation и ее корректировке. Для оптимизации конструкций по заказу Arup была написана на языке Visual Basic специальная программа, которая работала совместно с Strand 7.0. Оптимизированная модель и результаты расчетов затем экспортировалась в чертежи для AutoCAD (формат DWG), чертежи для TriForma фирмы Bentley Systems (формат DGN), а также в электронные таблицы Microsoft Excel (формат XLS) для хранения данных. Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 211 Рис. 3-4-9. «Водный куб»: вверху – фотография основного плавательного бассейна, на которой хорошо виден металлический каркас здания; внизу – различные визуализации проекта Создание рабочей документации и оформление другой относящейся к проекту информации выполнялось с помощью программы Bentley Structure, содержащей обширные библиотеки по стальным конструкциям. Одним из многих плюсов применения программы Bentley Structure было сведение до минимума риска человеческой ошибки. Одновременно программа давала возможность быстро переделывать модель водного стадиона, внося в нее постоянно возникающие по результатам расчетов или другим причинам изменения, уточнения и коррективы. В результате такой деятельности к концу каждой недели все 65 чертежей основной документации (планы, фасады, разрезы и т. п.) претерпевали полное обновление. 212 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Для изготовления стальных конструкций фирма Arup предложила максимально использовать уже имеющуюся компьютерную модель, чтобы облегчить весьма сложное производство и свести до минимума такую дорогостоящую операцию, как сварка (рис. 3-4-10). Рис. 3-4-10. «Водный куб»: конструкции основного каркаса здания Для этого надо было переводить модель из MicroStation в формат SDNF, а затем передавать ее в какую-либо специализированную программу (например, Tekla Structures), которая производит необходимую подготовку для последующего изготовления всех деталей на станках с ЧПУ. Но в случае с «Водным кубом» возникла уникальная ситуация – китайская сторона, располагавшая большим количеством достаточно дешевой рабочей силы, отказалась от возможностей автоматизированного производства конструкций каркаса здания в пользу «ручного» их изготовления. В следующей главе будет рассматриваться проблема консерватизма и здравого смысла в человеческой деятельности, так вот пример со стальными конструкциями для «Водного куба» – хорошая к ней иллюстрация. В результате, несмотря на имеющийся технологический потенциал, все стальные детали каркаса изготавливались вручную. На их сборке было задействовано около 3000 рабочих, в том числе более 100 сварщиков. Фирме Arup пришлось в таких условиях обеспечивать рабочих большим количеством дополнительной документации по конструкциям и их Îëèìïèéñêèé âîäíûé ñòàäèîí â Ïåêèíå 213 узлам, выведя на бумагу в общей сложности более 15 000 чертежных видов. Но благодаря BIM была успешно решена и эта задача. Поскольку стальные конструкции имели главенствующее значение во всем проекте «Водного куба», то их разработчик фирма Arup фактически осуществляла и руководство проектом (рис. 3-4-11). Рис. 3-4-11. Стадионы «Водный куб» и «Птичье гнездо» – два расположенных рядом и совершенно не похожих друг на друга объекта, на которых фирма Arup успешно использовала технологию BIM Для координации всех действий ею было выделено 80 инженеров, работавших в офисах в Лондоне, Гонконге, Пекине и Сиднее, причем последний был головным офисом всего проекта. И здесь полноценной и слаженной работе специалистов в разных странах также помогла технология BIM, прежде всего наличием единой комплексной модели проектируемого здания. После завершения строительства и ввода в эксплуатацию здания американский журнал «Time» включил стадион «Водный куб» в список «Десяти лучших архитектурных сооружений в мире по итогам 2007 года» (рис. 3-4-12). Во время подготовки к Олимпиаде в адрес архитекторов периодически раздавались критические высказывания, что в этих сооружениях «мало китайского». Сейчас критики переключились с этими же обвинениями на Олимпиаду в Лондоне, а пекинские сооружения уже хвалят. Но высокую технологичность созданных в Пекине олимпийских объектов под сомнение не ставил никто. 214 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-4-12. «Водный куб» и «Птичье гнездо» – своеобразные Инь и Ян Олимпиады в Пекине, олицетворяющие новые технологии в строительстве Çäàíèå Ôåäåðàëüíîãî ñóäà â ãîðîäå Äæåêñîí, øòàò Ìèññèñèïè 215 3.5. Здание Федерального суда в городе Джексон, штат Миссисипи Здание Федерального суда в городе Джексон (штат Миссисипи, США) не является шедевром мировой архитектуры, но в наш список примеров использования BIM попало не случайно. Это здание стало пилотным проектом при разработке Администрацией общих служб США (GSA) стандарта трехмерного представления проектов, ориентированного на информационное моделирование зданий, под общим названием National 3D-4D-BIM Program. Его разработка явилась также своеобразным исследованием возможностей использования современных информационных и BIM-технологий в крупных федеральных (то есть финансируемых государством, а значит, имеющих более «тяжелую» отчетность и бюрократию) проектах. Прежде всего это здание суда было запроектировано с учетом самых последних требований к учреждениям юстиции в США. Оно представляет из себя два шестиэтажных корпуса (плюс два подземных этажа), объединенных ротондой. Общая площадь сооружения – порядка 40 000 квадратных метров. Продолжительность работ по проектированию (с момента объявления итогов конкурса) и возведению сооружения составила почти 8 лет. Это довольно много для такого проекта, но надо учитывать, что на нем велись постоянные эксперименты по технологии проектирования и периодическому предоставлению документации и отчетности, чтобы понять, как, не меняя предусмотренных законом мер контроля за расходованием федеральных средств, сделать работу на таких объектах более простой и технологичной. И суммарный результат этих экспериментов был не менее (если не более) важен, чем возведение самого здания (рис. 3-5-1). Предполагаемая итоговая стоимость объекта – 122 миллиона долларов. Тип контракта – «Design/Bid/Build», юридически разделяющий проектирование и строительство здания, когда все участники проектно-строительного процесса определяются независимо друг от друга на конкурсной основе. История вопроса началась с того, что государственной организацией-заказчиком GSA, владельцем федеральной собственности в США, в 1999 году был объявлен конкурс на проект здания суда, победа в котором в 2002 году была присуждена американской архитектурной фирме H3. Интересно, что сметная стоимость сооружения на тот момент оценивалась в 68–78 миллионов долларов. После подведения общего итога конкурсного отбора участников проекта в создании здания Федерального суда были задействованы: 216 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-5-1. Проект здания Федерального суда в Джексоне: различные виды • разработчик проекта – архитектурная фирма H3 Hardy Collaboration Architecture, LLC; • конструкции – мастерская Уолтера П. Мура (Walter P. Moor); • проектирование инженерного оборудования – Cooke Douglass Farr Lemons (CDFL); • строительство – Jacobs Engineering Group, Inc; • инженерное оснащение – Yates Construction Company; • консультант по технологии BIM – Ghafari Associates, LLC (рис. 3-5-2). В течение всего столь длительного по американским меркам срока проектирования и возведения Федеральный суд в Джексоне стал экспериментальной площадкой, на которой опробовались и отрабатывались (иногда впервые) не только упоминавшиеся уже способы документального контроля, но и в первую очередь различные информационные и BIM-технологии. Среди решавшихся задач особо следует отметить: 1. Использование средств виртуальной реальности для воссоздания внутренней обстановки зала судебных заседаний и ее оценки будущими пользователями (в первую очередь судьями). Çäàíèå Ôåäåðàëüíîãî ñóäà â ãîðîäå Äæåêñîí, øòàò Ìèññèñèïè 217 Рис. 3-5-2. Здание Федерального суда в Джексоне: визуализация вида со стороны главного входа и один из этапов строительства 2. Использование технологии BIM, начиная с самой ранней стадии большого проекта, с обращением особого внимания на интеграцию всех участников проекта на каждом этапе работы. 3. Интеграцию всех сметных расчетов на общей платформе. 4. Автоматизированную проверку проектных решений в местах стыковки зон ответственности различных исполнителей. Хронология основных этапов работ над проектом здания Федерального суда схематично показана на рис. 3-5-3. Рис. 3-5-3. Хронология работы над проектом здания Федерального суда в Джексоне 218 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Когда GSA только начинала свою программу по технологии BIM в конце 2003 года, было решено сделать здание Федерального суда в Джексоне пилотным проектом не только по использованию BIM, но и по исследованию возможностей 3D визуализации залов судебных заседаний. Дело в том, что эти помещения играют ключевую роль во всех учреждениях юстиции и в глазах граждан олицетворяют мощь и справедливость судебной системы государства. Причем предполагалась не просто визуализация, а погружение зрителей (насколько это было технически возможно в 2004 году) из числа будущих участников судебных процессов внутрь моделируемого объекта с попыткой имитации непосредственного их присутствия на заседании, то есть фактическое создание «виртуальной реальности». В 1997 году увидело свет «Руководство по проектированию судебных помещений США» («US Courts Design Guide»), содержавшее обобщенный за много лет опыт создания и функционирования подобных учреждений, так что, казалось бы, всем было абсолютно ясно, что и как надо проектировать. Однако во многих случаях федеральные судьи, непосредственно работающие в этих учреждениях, располагали своим видением внутренней организации, планировки, оформления и оснащения залов суда, и их мнение (это уже специфика США) для итогового проекта подчас могло иметь решающее значение. Учет мнений судей происходил довольно просто – по сложившейся ранее традиции при проектировании залов судебных заседаний выполнялся их полномасштабный фанерный макет со всеми местами судей, прокуроров, адвокатов, обвиняемых, зрителей и других участников процесса, освещением, отделкой, оснащением и всеми необходимыми атрибутами, чтобы можно было на месте, «в реальных условиях» проверить все нюансы помещения до его фактического воплощения в жизнь. Минимальная стоимость такого «макета» составляла на тот момент 50 000 долларов, но обычно она колеблется для столь серьезных учреждений от 250 000 до 500 000 долларов. Поэтому задача заменить полноразмерный физический макет его компьютерным аналогом и сэкономить таким образом федеральные средства была весьма актуальной и экономически оправданной. Для руководства всеми работами по моделированию зала суда в режиме виртуальной реальности была привлечена фирма Ove Arup and Associates (другие подразделения фирмы OVE Arup в это время уже активно трудились над олимпийскими объектами Пекина, небоскребом «Восточная башня» в Гонконге и некоторыми другими проектами). Сама модель помещения разрабатывалась специалистами фирмы H3 с привлечением студентов Стэнфордского университета и использованием ранних наработок, выполненных в AutoCAD. Çäàíèå Ôåäåðàëüíîãî ñóäà â ãîðîäå Äæåêñîí, øòàò Ìèññèñèïè 219 Стереоскопические эффекты полноразмерной презентации модели и полуобъемное погружение зрителей в эту модель обеспечивало подразделение по созданию виртуальной среды CAVE (Computer Automated Virtual Environment) всемирно известной компании Walt Disney Imagineering. Зал заседаний Федерального суда в Джексоне по задумке архитекторов имел весьма важную особенность – в плане он представлял эллипс. Поэтому судьям особенно хотелось просмотреть все помещение с многочисленных «ключевых» видовых точек, с различными используемыми материалами отделки и многовариантным освещением. И хотя специалисты CAVE по объективным причинам не могли еще обеспечить полного «погружения» зрителей в будущее помещение (технология еще не «доросла»), такая презентация имела определенный успех и дала конкретные практические результаты (например, после просмотров было выбрано несколько иное расположение и освещение стола адвокатов) (рис. 3-5-4). Но компьютерная трехмерная модель зала суда пригодилась не только для визуального анализа. Она позволила также на основе принципов информационного моделирования рассчитать и улучшить и многие другие параметры помещения, в Рис. 3-5-4. Виртуальная модель зала суда: судьи (на переднем плане) сидят в специальных очках перед экраном с проецируемым изображением, имитируя таким образом свое присутствие на судебном заседании, то есть «погружаясь» в виртуальную реальность 220 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-5-5. Виртуальная модель зала суда: слева – модель для акустических расчетов; справа– визуализация помещения при подборе внутреннего освещения том числе его акустические характеристики и внутреннее освещение, использующееся во время проведения заседаний (рис. 3-5-5). По подсчетам специалистов Arup Acoustics, разработавших «звуковую» модель зала с учетом его геометрии и применяемых материалов, на одном только акустическом анализе экономия средств составила до 40% от стоимости его полноразмерного макета. В конце 2003 года, когда работа над проектом Федерального суда уже велась полным ходом, GSA приступила к реализации программы National 3D-4D-BIM Program, призванной повысить возможности американских строительных компаний по использованию технологии BIM при выполнении правительственных заказов. Тогда-то специалисты из GSA самым серьезным образом и «положили глаз» на этот проект. В рамках развернувшейся программы GSA и фирма H3 в 2005 году заключили соглашение об исследовании возможности применения и методики использования технологии BIM при разработке и реализации проекта здания Федерального суда в Джексоне. Поскольку все возможные BIM-подходы к проектированию напрямую зависели от правильно подобранного и эффективно используемого программного обеспечения, то от фирмы H3 потребовались немалые расходы по закупке и освоению компьютерных программ, причем в избыточном количестве, поскольку нужен был анализ их сильных и слабых сторон и сравнение производительности. Поэтому в рамках заключенного соглашения фирма H3 при использовании BIM-программ получила немалую (по американским меркам) финансовую поддержку от государства в виде компенсационных налоговых льгот. В результате всех этих событий, в самый разгар работ по зданию суда, была «нажата пауза» – фирма H3 вынуждена была прервать проектирование, «заморозить» все разработки и потратить восемь месяцев на подбор и детальное изучение программного обеспечения в области BIM, чтобы понять, на каком наборе программ следует окончательно остановиться и затем работать. Çäàíèå Ôåäåðàëüíîãî ñóäà â ãîðîäå Äæåêñîí, øòàò Ìèññèñèïè 221 После весьма продолжительных усилий по исследованию, анализу и отбору на рассмотрении комиссии осталась продукция четырех производителей: Autodesk, Bentley Systems, Graphisoft и Gehry Technologies. На этой же стадии возникла и ясная необходимость в консультанте по BIM-технологиям, который не просто помог бы выбрать нужные программы, но и способствовал бы их быстрому внедрению в проектно-строительную деятельность. Таким консультантом стала фирма Ghafari Associates. Заметим, что в дальнейшем практика использования BIM-консультантов на больших проектах в силу своей высокой эффективности получила широкое распространение во многих странах мира. В итоге окончательный выбор средств компьютерного проектирования, реализующих технологию BIM, был сделан в пользу продукции сразу двух производителей, которые на конкурсе шли вместе: • комплекса Autodesk Revit (программа Revit Architecture для архитекторов из H3, Revit Structure – для конструкторов из мастерской Уолтера П. Мура и Revit MEP – для проектировщиков инженерного оборудования из CDFL), • программы Navisworks для обеспечения взаимодействия всех участников проекта, в том числе выявления возможных нестыковок и ошибок. Для сохранения исторической справедливости отметим, что в 2005 году компоненты комплекса Autodesk Revit назывались несколько иначе (здесь приведены их современные наименования), а программа Navisworks, на тот момент принадлежавшая независимому разработчику, доказав на практике свою высокую эффективность, в 2007 году перешла в собственность компании Autodesk. Кстати, сам Revit был куплен компанией Autodesk у его первоначального разработчика не намного раньше, в 2002 году. Пока боссы наверху решали стратегические вопросы сотрудничества и взаимодействия с далеко идущими последствиями, простые проектировщики, попавшие в своей работе под «нажатие паузы», тоже не сидели сложа руки. Они по-новому взглянули на проект и решили его серьезно изменить, перейдя от железобетона к стальному каркасу здания. Таким образом, новый 2006 год (четвертый год реализации проекта) все его участники встречали в приподнятом настроении, начиная разработку здания Федерального суда почти с «чистого листа». Однако какие-то наработки (честно сказать, немалые) за прошедшие годы все же имелись, в основном это были плоские чертежи, выполненные в AutoCAD, и терять их было не только жалко, но и не рационально. Это была одна из причин, по которой в H3 приняли очень мудрое решение – создавать новый проект не в «чистой» технологии BIM, а в «гибридной» смеси BIM и 2D CAD. 222 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Среди других причин, побудивших фирму H3 к принятию такого решения, можно отметить: • большое количество существующей чертежной информации, которая не требует моделирования (например, чертежи стандартных узлов); • временные рамки контракта (не безграничные), которые не давали возможности полностью погрузиться в тонкости нового программного обеспечения; • существующие партнерские отношения с организациями, которые используют подходящий 2D CAD и не переходят на BIM; • некоторое количество участвующих в проекте сотрудников, которые по различным причинам не перешли на BIM-программы; • в самом BIM-проекте были задействованы только направления архитектуры (H3), конструкций (WPM) и инженерного оснащения здания (CDFL). Конечно, основу проекта составляла информационная модель здания, из которой получались планы, фасады, разрезы, спецификации и прочая необходимая документация. Но в ситуации, когда технология BIM только встает на ноги, привлечение в помощь традиционных программных средств – убедительный пример торжества здравого смысла над бытующим у некоторых проектировщиков убеждением, что все надо делать только в новой программе, чего бы это ни стоило. Кстати, из этого эксперимента и компания Autodesk сделала для себя очень правильный вывод и стала продавать программу Revit с бесплатным приложением в виде «старенького», но всеми любимого и широко используемого пакета AutoCAD. Другой результат эксперимента – быстро выяснилось, что участникам проекта по разным причинам было удобнее создавать свои специализированные модели по разделам (архитектура, конструкции, оборудование), а не пользоваться единой моделью. Одна из причин – большой объем файла общей модели (при 250 Мб работать с такой моделью уже было крайне сложно). Поэтому единую модель разделяли на логические части. В этой ситуации просто незаменимой стала программа Nevisworks, объединявшая разрозненные разнотематические модели в единое целое для технологической стыковки и проверки на наличие проектных ошибок. В процессе проектирования подобные «общие собрания» моделей проводились раз в две недели и показали весьма высокую эффективность. Что в итоге сказалось на быстрых темпах работы (рис. 3-5-6). Çäàíèå Ôåäåðàëüíîãî ñóäà â ãîðîäå Äæåêñîí, øòàò Ìèññèñèïè 223 Рис. 3-5-6. Здание Федерального суда в Джексоне: виды на различных стадиях строительства Немало проблем вызвал подбор сметных программ, работающих с данными из информационной модели здания, но и это нашло свое решение. И вот, когда 65% строительной документации было уже готово, у проектировщиков начало складываться впечатление, что все трудности позади, а впереди только финишная прямая. Но как гласит мудрая поговорка: «Если вы с утра встали и у вас хорошее настроение, значит, вы чего-то не заметили». Ранее уже говорилось о том, что в 1997 году было принято «Руководство по проектированию судебных помещений США», определявшее основные требования к таким объектам. И вот GSA как государственному заказчику пришла в голову совершенно справедливая идея – предусмотреть в разрабатываемом стандарте NBIMS трехмерного представления проектов механизм для автоматической проверки этих проектов на соответствие требованиям «Руководства по проектированию судебных помещений США» (а в дальнейшем – и каким-то еще подобным документам). Поскольку силы проектировщиков были уже на исходе, в GSA не менее справедливо решили привлечь к этой работе специалистов из Технологического института Джорджии во главе с идейным вдохновителем BIM профессором Чарльзом Истманом. 224 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Результатом их деятельности стала уточненная для нужд решения поставленной задачи спецификация формата IFC, предназначенного для обмена модельных данных BIM-приложений между собой и с другими программами. Эта спецификация, с одной стороны, четко определяет проектировщикам, что и как надо делать по формированию модели вообще, а с другой стороны, указывает контролирующим органам, где и какие данные проекта надо брать, если вы задумали что-то проверить, не отвлекая архитекторов, конструкторов и смежников от их созидательного труда. Проектировщик просто передает сделанный по модели файл в формате IFC и продолжает работать над проектом, а контролирующий орган загружает эту информацию в свою программу и «все видит». Конечно, такой подход еще требует (и постоянно будет требовать) дальнейшего совершенствования, но первый принципиальный шаг в исключительно верном направлении уже сделан. И это направление можно охарактеризовать как электронный (безбумажный) документооборот. До сего времени считалось, что это удел исключительно машиностроения. Подведем итог: Во-первых, пока в некоторых странах до сих пор идет дискуссия «BIM или не BIM», чиновники из GSA уже в конце 2003 года для себя все решили и озадачились другим – как сделать, чтобы BIM стало больше. Во-вторых, проведенный по инициативе этого государственного органа США эксперимент по наработке практического опыта и «правил игры» при внедрении BIM дал исключительно важные результаты. В-третьих, хорошее здание построили, да еще сертифицировали по LEED. Это же просто здорово! Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 225 3.6. Новое здание Мариинского театра в Санкт-Петербурге Некоторые люди, находясь, видимо, в плену «сказочных» впечатлений от чтения исключительно положительных рекламных буклетов, думают, что BIM – это такая большая кнопка, нажатие которой приводит к появлению нового, выполненного по всем современным требованиям проекта. В жизни же информационное моделирование особо важных объектов – колоссальный высокопрофессиональный труд целых коллективов, но результат получается тот же, что и в сказке, – современнейший проект с огромной перспективой на будущее. История создания нового здания Государственного академического Мариинского театра (Вторая сцена) в Санкт-Петербурге началась в 2002 году, когда правительством России было принято решение о его строительстве. Место для постройки естественным образом определили рядом со старым зданием театра – под новый комплекс была выделена территория снесенного для этих целей так называемого Литовского квартала (рис. 3-6-1). Разработка проекта здания осуществлялась долго и сложно, она проходила через многочисленные и периодически повторяющиеся конкурсы, обсуждения и дискуссии. В разное время к ней имели отношение многие известные российские и зарубежные архитекторы. Рис. 3-6-1. Инженерная подготовка территории под строительство 226 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-6-2. Различные виды одного из первоначальных вариантов здания Второй сцены Мариинского театра. Архитектор Доминик Перро В частности, первоначальный вариант театра разрабатывался под руководством француза Доминика Перро, а затем над его совершенствованием работал канадец Джек Даймонд (рис. 3-6-2). По своей оригинальности, а порой и вызывающей агрессивности первоначально предлагавшиеся варианты были один революционнее другого, порождая каждым своим появлением новый виток как восхищений, так и сомнений в бурлящей страстями творческой среде. Так что специалисты и архитектурная общественность долго не могли прийти к единому и окончательному мнению о том, каким же должно быть новое здание театра. Поэтому итоговый, в некотором роде «синтетический», вариант проекта здания Второй сцены Мариинского театра стал результатом большого количества долгих и весьма жарких споров и дискуссий, частично не затухающих и по сей день. Но подавляющее большинство специалистов разных направлений деятельности ныне реализуемый вариант здания театра все-таки устроил (рис. 3-6-3). Как это часто бывает при возведении столь общественно значимых объектов, строительство здания началось еще до того, как был окончательно определен его внешний облик, поскольку многие общестроительные, инженерно-технические и конструктивные решения, предложенные еще в первых вариантах проекта, сомнений не вызывали. Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 227 Рис. 3-6-3. Вторая сцена Мариинского театра: различные наружные виды и интерьеры будущего здания При этом почти неизменным оставался срок ввода здания в эксплуатацию – в соответствии с общим графиком работ, в 2012 году строительство театра должно быть полностью завершено (рис. 3-6-4). 228 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-6-4. Различные этапы строительства здания, 2009–2010 Итак, особенностью этого объекта является то обстоятельство, что строительство началось и значительное время велось при отсутствии окончательного проекта. Это принципиально отличает Вторую сцену Мариинского театра от ранее рассмотренных в этой главе примеров. В такой обстановке в июне 2008 года у здания появился новый (третий по счету) генеральный проектировщик – «КБ высотных и подземных со- Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 229 оружений» (КБ ВиПС) из Санкт-Петербурга, выигравший конкурс, проведенный ФГУ «Северо-западная дирекция по строительству, реконструкции и реставрации» Министерства культуры РФ. Ему пришлось в кратчайшие сроки, взяв за основу все положительные разработки проекта Доминика Перро, разобраться в том, что уже запроектировано и построено, перепроектировать те разделы, которые этого требовали, и обеспечить высокие темпы строительства. При этом в части проблемных и недостающих решений новый генпроектировщик должен был руководствоваться заданием на проектирование и технологическими заданиями, разработанными компанией «Театральнодекорационные мастерские» (ТДМ) вместе со специалистами Мариинского театра. Проектирование театра, особенно национально значимого, да еще в Санкт-Петербурге – ответственейшая задача. Ее успешное решение не только делает честь каждому, кто в этом участвует, но и требует от всех проектантов огромных усилий, а также новых подходов к создаваемому объекту и нестандартных решений. При этом, как и полагается, предлагаемые решения только тогда будут эффективными, когда они опираются на весь предшествующий мировой опыт. К тому же современный театр – это не только храм искусств, но еще и спрятанный от взглядов посетителей целый завод с огромными машинами, логистическими комплексами, технологическими линиями и постоянно идущими производственными процессами. Это – сложнейший в техническом отношении проект, поскольку здание насыщено самым современным инженерным оборудованием и системами, обеспечивающими как театрально-постановочные процессы (механизация сцены, хранение, транспортировка и монтаж декораций, постановочное освещение общей мощностью более 10 МВт, телевидение, акустика и т. п.), так и непосредственно жизнедеятельность самого здания (системы вентиляции, кондиционирования, освещения, безопасности, мониторинга и управления инженерными системами, а также контроля инженерно-технических сооружений и конструкций и т. п.). На режиссерский замысел, например, работают сотни механизмов грузоподъемностью в 50 тонн каждый, а комфорт и правильный микроклимат в зрительном зале и других помещениях театра обеспечивает система вентиляции, ежесуточно откачивающая из воздуха порядка 70 тонн воды. Особые требования предъявляются и к архитектурной акустике зрительного зала, без которой проект театра просто теряет смысл. Сложность проекта Второй сцены Мариинского театра также была связана с большими размерами здания (площадь застройки – более 11 000 квадратных метров, общая площадь здания – почти 73 000 квадратных метров, строительный объем с учетом подземной части (заглубление 230 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå 11 метров) – более 450000 кубических метров), особенностями места его расположения и необходимостью соответствовать многочисленным требованиям федерального и городского законодательства. Все работы по проектированию и возведению здания ведутся КБ ВиПС в тесном взаимодействии с государственным заказчиком – ФГУ «Северозападная дирекция по строительству, реконструкции и реставрации». Современное театральное здание – проект комплексный. Новому генпроектировщику удалось дополнительно привлечь к созданию Второй сцены 26 известных международных и российских компаний, специализирующихся на различных аспектах как конструктивно-строительной деятельности, так в проектировании, организации и оснащении театральных зданий. В частности, архитектурными решениями сооружения занимаются известная канадская фирма Diamond & Shmitt Architects и не менее известная американская FDA, разработкой сценического оборудования и специализированных театральных технологий – российская компания ТДМ, а акустическими параметрами зрительного зала – немецкая Muller-BBM, инженерным оборудованием и организацией «интеллектуального здания» – российские «Балтийская климатическая компания» (БКК) и «Объединенные инженерные системы» (ОИС). Такое количество участников проекта – верный путь к созданию «Вавилонской башни», когда строители просто не смогли договориться друг с другом. Но с новой Маринкой этого не произошло, и во многом благодаря унификации компьютерных подходов в проектировании, основанных на BIM. Консалтинг по использованию программного обеспечения (BIM-консультант) взяла на себя санкт-петербургская компания «ПетроСтройСистема» (ПСС). В Учебном центре компании ПСС было проведено обучение новым технологиям и программам BIM компании Autodesk всех сотрудников КБ ВиПС, участвующих в проекте. Была оказана также помощь в установке программ и организации их использования в процессе проектирования и взаимодействия (рис. 3-6-5). Учитывая международный опыт внедрения BIM-программ, ПСС организовала постоянно действующую «горячую линию» сопровождения пользователей. Что касается самой технологии проектирования, то, принимая во внимание многочисленные особенности места возведения театра (плотная историческая застройка, сложная геология, близость воды и т. п.), напряженный временной график и большую вероятность постоянных изменений проекта, с самого начала КБ ВиПС был взят курс на максимальное использование технологии информационного моделирования зданий и электронный документооборот. Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 231 Рис. 3-6-5. Подготовка специалистов в учебном классе компании ПСС в Санкт-Петербурге Решающим в этом вопросе было то обстоятельство, что технология BIM может гибко и быстро учитывать как непосредственно в проекте, так и в генерируемой многочисленной документации все вновь появляющиеся объективные факторы, многочисленные изменения и новые требования, предъявляемые к зданию. В качестве основных инструментальных средств, реализующих BIM, был выбран комплекс программ Autodesk Revit, а именно: Revit Architecture – для архитектурного раздела, Revit Structure – для строительных конструкций, Revit MEP – для инженерного оснащения здания, Navisworks – для согласования и моделирования различных ситуаций, и некоторые другие продукты компании Autodesk, в том числе AutoCAD для уточнения рабочих чертежей и Civil 3D для моделирования рельефа и генплана. Также использовалась программа MagiCAD и хорошо известные в нашей стране своей эффективностью расчетные комплексы SCAD, Plaxis, ЛИРА и SOFiSTiK. Для визуализации архитектурных замыслов, а также отработки и анимационной проверки взаимодействия механизмов управления сценой и монтажом декораций была задействована программа Autodesk 3ds MAX. Как и положено, реализация проекта началась с разработки генплана, которая проводилась с использованием классического AutoCAD и разработанной на его основе специализированной программы Civil 3D. Особенностью применения последней стала возможность установления интеллектуальных связей между объектами, позволяющая динамически обновлять все связанные таким образом компоненты при внесении изменений в результаты изысканий или проектные решения. В результате получилась 3D модель, показывающая расположение нового здания в пределах участка, границы зоны благоустройства, подъезды 232 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå и подходы к зданию, площадки для погрузки-разгрузки декораций, хранения мусорных контейнеров, въезд на подземную автостоянку, входы в театр и т. п. Такая модель, например, позволяла оценить для последующего проектирования возможности создания пешеходной зоны вокруг театра, кругового объезда для пожарных машин и расширение проезжей части для разворота трейлеров с декорациями, решить вопросы отвода поверхностных вод, благоустройства территории и т. п. В частности, узкий тротуар перед будущим зданием не позволял запроектировать полноценный парадный вход в классическом исполнении. Поэтому было принято нестандартное решение – делать главный вход в театр с угла здания, перепланировав и существенно увеличив в этом месте искусственными конструкциями (перекрыв сверху часть канала) всю прилегающую пешеходную зону (рис. 3-6-6). Рис. 3-6-6. Вид на Вторую сцену Мариинского театра со стороны главного входа Что касается самого театрального здания, то программы комплекса Autodesk Revit (а именно Revit Architecture, Revit Structure и Revit MEP) позволили за короткое время построить саму модель сооружения со всеми конструкциями, системами и коммуникациями, а затем постоянно ее дополнять, уточнять и совершенствовать. Вплоть до стадии рабочего проектирования модель являлась для всех участников проекта общей базой для совместной разработки, а также обмена информацией между ними (рис. 3-6-7). Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 233 Рис. 3-6-7. Один из рабочих моментов моделирования здания в программе Revit Architecture Трехмерное проектирование зрительного зала, пространства фойе, холлов и других общественных и служебных помещений, в том числе технического управления и подготовки сцены, значительно ускорило процесс принятия решений при завершении формирования архитектурного облика здания (рис. 3-6-8). Рис. 3-6-8. Информационная модель театра: объемный разрез 234 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Технология BIM позволила проектировщикам не просто быстро смоделировать то, что уже имелось, но и, учитывая описанные выше особенности сложившейся вокруг здания ситуации, пойти дальше, находя новые оптимальные решения и постоянно корректируя проект (рис. 3-6-9). Рис. 3-6-9. Объемные разрезы модели театра в районе зрительного зала В процессе работы над проектом постоянно приходилось перерабатывать, изменять, согласовывать и заново утверждать горы проектной документации. Поскольку здание театра является уникальным общественным объектом и возводится на деньги федерального бюджета, проект регулярно проходит обязательную государственную экспертизу. Разовая партия проектной документации, отправляемой в Москву в органы проверки (обязательно в бумажном виде), могла доходить до 200 томов, что требовало для перевозки небольшого микроавтобуса (сравните с работами по возведению здания Федерального суда в Джексоне, проводившимися практически в это же время и описанными в предыдущем разделе). И здесь неоценимую пользу также принесли быстрая реакция на все изменения, реализованная в технологии BIM, и многократно проверенный в деле AutoCAD, использовавшийся для «доводки» чертежной документации до строгих и неумолимых (иногда, возможно, чрезмерных) требований государственной экспертизы по ее оформлению (рис. 3-6-10). В процессе проектирования было так организовано взаимодействие специалистов, что одновременно над единым проектом могло работать до 250 сотрудников. Использовавшиеся BIM-программы позволяли именно одновременно работать над всей моделью с ограничением уровня доступа к ее отдельным компонентам, а не разделять модель на самостоятельные части, а затем Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 235 Рис. 3-6-10. План пятого этажа на отметке 20.740 и продольный разрез здания сшивать их в единое целое связями или внешними ссылками, хотя и такие подходы тоже были возможны и применялись. А это уже требовало мощной компьютерной техники и надежной, хорошо организованной компьютерной сети, что в сочетании с BIM в таких масштабах в нашей стране было реализовано впервые. Как часто бывает в подобных ситуациях, в первое время практически на глазах сотрудников КБ ВиПС количество возникавших технических проблем перерастало в качество. Вернее, та техника и программы, которые нормально работали в небольшом числе и объеме, в большом количестве давали совершенно непредсказуемые сложности и сбои. Конечно, на сегодняшний день все возникавшие проблемы так или иначе решены, но полученный КБ ВиПС опыт информационного моделирования столь сложного объекта просто уникален. При проектировании здания Второй сцены особо остро вставал вопрос правильного взаимодействия различных программ и работающих с их помощью специалистов, своевременного обнаружения и устранения возможных проектных нестыковок и коллизий. 236 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå В решении этих проблем основную роль сыграла программа Navisworks компании Autodesk (рис. 3-6-11). Как уже принято для театрально-концертных сооружений, особое внимание при проектировании уделяется сцене и зрительному залу. В нашем случае, поскольку здание театральное, принципиальное значение имеет не только акустическое, но и зрительское восприятие действия (рис. 3-6-12). Акустику человечество уже как-то умеет рассчитывать, хотя опыт последних лет убеждает, что в этом вопросе итоговую точку пока лучше ставят люди с хорошим слухом, а не компьютерные программы. Рис. 3-6-11. Вторая сцена Мариинского театра: вверху – объемный разрез на отметке +12.940; внизу – продольный разрез подземной части здания. КБ ВиПС, Санкт-Петербург, 2008 Íîâîå çäàíèå Ìàðèèíñêîãî òåàòðà â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãå 237 Рис. 3-6-12. Компьютерная модель театра: различные виды на сцену и со сцены в зрительный зал Что касается восприятия сцены со стороны зрителей, то здесь все несколько иначе. Для оценки качества видимости в каждое кресло компьютерной модели (с использованием программы Navisworks) был «посажен» компьютерный манекен (имитация наполнения зала), а затем проектировщики смоделировали взгляд на сцену от каждого такого «зрителя». В случае если полученный вид имел изъяны, производилась некоторая корректировка модели зрительного зала, в результате которой чаще всего менялось расположение кресла или окружающих предметов. Так что без преувеличения можно сказать, что все зрительские места в зале Второй сцены Мариинского театра подобраны индивидуально (рис. 3-6-13). По мнению специалистов КБ ВиПС, на сегодняшний день проект театрального здания полностью отвечает предъявляемым к нему требованиям. При заданном бюджете, локализации объекта и городских ограничениях можно совершенно уверенно говорить о его оптимальности (рис. 3-6-14). 238 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-6-13. Проверка вида на сцену с различных зрительских мест Рис. 3-6-14. Так будет выглядеть новое здание Мариинского театра в существующей застройке города Работа по новому театральному зданию еще не закончена, но уже сейчас можно безо всякого преувеличения сказать, что в целом технология BIM при проектировании столь сложного объекта себя полностью оправдала. А опыт и методика, наработанные участниками проекта при моделировании здания Второй сцены Мариинского театра, будут весьма востребованы на дальнейших объектах. Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 239 3.7. Реконструкция Оперного театра в Сиднее Этому зданию суждено было стать первым из шедевров мировой архитектуры, у которого информационная модель появилась спустя несколько десятков лет после его возведения. И эта модель предназначена как для проектирования реконструкции здания, так и для управления повседневной эксплуатацией объекта. Но все по порядку. Всемирно известный своими сенсационными крышами Сиднейский оперный театр проектировался с 1957 года датским архитектором Йорном Утзоном (Jorn Utzon) и инженерами британской фирмы Ove Arup. В 2003 году Йорн Утзон за серию своих работ (не только Сиднейскую оперу, хотя это, несомненно, одно из главных его достижений) был удостоен Притцкеровской премии (это самая престижная в мире премия для архитектора, некоторый аналог Нобелевской премии). В 2007 году здание Оперного театра в Сиднее окончательно получило всемирное признание и было внесено в список Мирового наследия ЮНЕСКО. В наши дни это здание, которое не обходит упоминанием ни один учебник по истории архитектуры, стало визитной карточкой Австралии (рис. 3-7-1). Рис. 3-7-1. Здание Сиднейского оперного театра напоминает надутые ветром паруса. Архитектор Йорн Утзон, 1973 240 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Но сегодняшний заслуженный и безоговорочный успех Оперного театра в Сиднее не означает, что с ним все было хорошо и гладко – история возведения этого здания полна проблем и драматизма. В таком случае можно даже сказать, что это – обычная история создания шедевра, повторяющая многие другие истории возведения подобных объектов, вот только проблемы и драматизм везде бывают разными. В 1957 году сравнительно молодой и не очень известный тогда архитектор Йорн Утзон (ему было 39 лет – возраст Ивана Кулибина, когда тот проектировал мост через Неву) неожиданно для всех выиграл проводившийся под эгидой ЮНЕСКО-МСА (Международный союз архитекторов) конкурс на лучший дизайн здания оперы в Сиднее (рис. 3-7-2). Рис. 3-7-2. Архитектор Йорн Утзон, авторские эскизы и макет проекта здания Сиднейского оперного театра, 1957 Австралийские власти ничуть не смутили смелые, совершенно не характерные для театральных зданий того времени футуристические линии проекта. По словам автора, идея формы будущего здания пришла к нему, когда он чистил апельсин и разламывал его на дольки. В результате теперь, когда проект полностью реализован, одни люди видят в форме здания наполненные ветром паруса яхт, другие – морские раковины с намеком на жемчуг, никто не видит апельсина, но, что самое удивительное, это здание всем нравится, и все его почитатели по-своему правы (рис. 3-7-3). Однако с возведением здания оказалось намного сложнее, чем с очищенным апельсином. Воплощение в жизнь столь смелого замысла потребовало гораздо больше усилий и средств, чем изначально предполагали заказчики. Причем это мягко сказано. Первоначально планировалось построить здание за 4 года и потратить 7 миллионов австралийских долларов. Реально же Сиднейский оперный театр возводился 14 лет и обошелся казне в 102 миллиона австралийских долларов. Если в области строительных ошибок рекорды фиксируются, то это явно один из них. Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 241 Рис. 3-7-3. Здание Сиднейского оперного театра, 2009 В 1966 году, на седьмом году строительства, когда ошибочность в проектно-сметных расчетах стала очевидной, властями штата Новый Южный Уэльс возведение здания было заморожено. В ответ возмущенный этим решением автор проекта Йорн Утзон покинул Австралию, поклявшись более никогда туда не возвращаться. Тогда же окончательно выяснилось, что гигантские параболы, обрамляющие контуры крыши и прекрасно смотрящиеся на бумаге, невозможно повторить в бетоне – по чисто технологическим соображениям. Проектностроительная индустрия еще не находилась тогда на необходимом уровне своего развития. А компьютерных инструментов, столь успешно применявшихся спустя четверть века Фрэнком Гери при создании своей барселонской «рыбы» и других объектов с нелинейными формами, тогда еще просто не было. Впрочем, австралийские коллеги Утзона, в первую очередь Питер Холл, Дэвид Литтлмор и Лионэль Тодд, а также инженеры фирмы Arup во главе с Питером Райсом все же произвели сложнейшие расчеты на ЭВМ и смогли в отсутствие автора довести начавшееся строительство этого архитектурного шедевра до его логического завершения (рис. 3-7-4). В результате здание Сиднейского оперного театра было достроено и открыто в 1973 году королевой Англии Елизаветой Второй. А первой постановкой в тот же день стала опера Сергея Прокофьева «Война и мир». 242 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-7-4. Различные этапы строительства театра Место для здания Оперного театра было выбрано весьма неординарное. Если по исторической традиции театры располагались обычно на главных площадях или в центральных кварталах городов, то на этот раз оно разместилось на Беннелонг-Пойнт мысе, выступающем в Сиднейскую гавань, и с трех сторон окружено океанскими водами. Внешний вид сооружения классическим тоже не назовешь. Оно в значительной степени составлено из крыш, которые поднимаются над относительно невысоким «подиумом», контрастирующим с верхней частью и формирующим основание здания размером 185×120 метров. Удачная аэродинамическая форма всего сооружения позволяет ему успешно выдерживать почти постоянные ветровые нагрузки, вызванные его необычным местоположением. Крыша здания составлена из 2194 очень тонких бетонных секций заводского изготовления. Ее удерживают 350 километров натянутых стальных тросов. Всю эту конструкцию, выполненную из стали и бетона, дополняют около 6225 квадратных метров остекления. Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 243 Внутри театра находится порядка 1000 помещений, в том числе 7 театральных залов, 2 главных холла и 4 ресторана, 37 помещений с озеленением (зимних садов) и 12 лифтов. Наиболее значимые из этих помещений – Концертный зал на 2679 мест и Оперный зал на 1507 мест (расположен в меньшей из двух половинок здания). Концертный зал театра отличается своей необычной планировкой – зрители в нем сидят со всех сторон от сцены (рис. 3-7-5). Рис. 3-7-5. Концертный зал Сиднейского оперного театра Бары и холлы театра расположены в его передней, выходящей к океану части, позволяя посетителям наслаждаться видами Сиднейской гавани. При этом большое количество стекла защищает внутреннее пространство от океанского ветра и шума волн, создавая комфорт и одновременно сохраняя ощущение непосредственной близости морской стихии (рис. 3-7-6). Здание театра активнейшим образом эксплуатируется. В нем работает 300 постоянных и 500–600 временных сотрудников. Ежегодно в здании проводится порядка 2500 мероприятий (это примерно по одному на каждый театральный зал в день), которые посещает более двух миллионов человек, в том числе огромное количество иностранных туристов. Для них визит в Сиднейскую оперу давно уже стал частью общепринятого ритуала. 244 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-7-6. Вверху – фрагмент внешнего остекления здания, внизу – смотровая площадка-бар перед Концертным залом Еще больше мероприятий, чем внутри здания, проводится на прилегающей к театру территории. Будучи очень маленькой по площади и не имея ни одного дерева, площадка вокруг здания фактически стала своеобразным общественным парком (или «культовой» площадкой), где любят проводить свободное время горожане и туристы и куда довольно часто съезжаются (слетаются) на Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 245 Рис. 3-7-7. На площадке вокруг здания театра всегда многолюдно свои акции активисты различных общественных организаций и движений со всего мира (рис. 3-7-7). Столь подробный рассказ о здании театра потребовался нам для того, чтобы показать, что это – не только красивейший, но и сложнейший и активнейшим образом эксплуатируемый объект, имеющий для Австралии государственное значение. Все это очень хорошо. Можно только порадоваться за жителей Сиднея, которые могут ежедневно любоваться таким красивым зданием. Но вопрос – какое это имеет отношение к информационному моделированию зданий? Ведь когда проектировался и строился Оперный театр, технологии BIM и в помине не было. Конечно, не было. Более того, отсутствие BIM породило создателям театра массу проблем (сложность инженерных и технологических расчетов, перерасход средств и т. п.), которых в современных условиях уже научились избегать либо делать их решение менее трудоемким. В частности, думается, что с технологией BIM таких проблем, как ошибки в сметных расчетах и последовавшие затем финансовые затруднения, у создателей здания не было бы вообще. Но историю назад не повернешь. И вот к началу 2000-х годов здание театра достигло уже своего тридцатилетнего возраста (по проекту оно рассчитано на 250 лет эксплуатации). Всё установленное в нем инженерное оборудование не только морально, но и физически устарело. 246 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå К тому же за это время серьезно изменились общие подходы и требования к функционированию подобных сооружений, их экологичности и энергоэффективности. Так что в начале XXI века совершенно логично и в полную силу встал вопрос о реконструкции и переоснащении Сиднейского оперного театра. К этому следует добавить, что, как мы уже отмечали, здание весьма активно эксплуатируется и весомо входит в городскую инфраструктуру. А это, в свою очередь, наряду с переоборудованием, требует новых технологических подходов в управлении функционированием сооружения, всеми его внутренними и внешними связями (рис. 3-7-8). Рис. 3-7-8. Оперный театр – неотъемлемая часть городской инфраструктуры современного Сиднея, 2010 Нетрудно видеть, что мы озвучили как раз те задачи, для решения которых и предназначается по своей сути технология BIM. Причем по времени осознание необходимости реконструкции Сиднейского театра совпало с началом широкого продвижения BIM в проектностроительной индустрии. Для сравнения – примерно в это же время в США начинают активно прорабатывать вопрос о создании условий для внедрения BIM во всей проектно-строительной отрасли. Но BIM пока использовали только при возведении новых объектов. А вот для существующего здания, да еще столь крупного и значимого, похоже, новые методы еще не применялись. Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 247 Все это и привело к пониманию необходимости создания информационной модели уже существующего здания. Причем эта модель призвана была решать две основные задачи: • разработка и реализация проекта реконструкции Оперного театра и его переоснащение новым оборудованием, • обеспечение на новом технологическом уровне управления дальнейшей эксплуатации здания. Работы над проектом реконструкции Оперного театра начались в 2002 году союзом архитектурных фирм Utzon Architects/Johnson Pilton Walker и компании Arup, располагавшей как участник строительства необходимой проектной информацией по объекту и уже обладавшей определенными современными технологиями и опытом по созданию архитектурно-конструкторской информационной модели здания (еще более важно – компания Arup активно внедряла BIM в своей деятельности). Затем к ним присоединился и Австралийский объединенный исследовательский центр по строительным инновациям (CRC) с задачей адаптировать создаваемую модель к управлению системами жизнеобеспечения и общей эксплуатации здания (AM/FM). В 2003 году, забыв про обиды, в Австралию вернулся уже 85-летний Йорн Утзон и, несмотря на возраст, активно включился в работу по архитектурному обновлению своего детища. В этом ему помогал сын – архитектор Ян Утзон. В результате в 2004 году в здании даже был открыт новый «Зал Утзона», полностью выполненный по проекту архитектора. Теперь о модели театра. Поставленная задача использовать BIM для реконструкции, управления и обслуживания здания решалась путем создания комплексной модели, состоящей из основной части и логически определенных подмоделей, содержание которых соответствовало строительно-техническим, управленческим, логистическим и финансовым задачам. Целесообразность такого (не совсем рационального, на первый взгляд) деления единой модели на части определялась прежде всего тем, что задачи раздела AM/FM требовали использования дополнительных «административных» данных, которые были явно лишними для конструктивно-строительной модели, и наоборот, конструктивные характеристики здания совершенно не использовались при управлении и обслуживании Оперного театра. Все связанные с моделью подрядчики получали данные и обменивались ими с помощью формата IFC. Другой особенностью информационной модели театра в Сиднее было то, что все ее составные части выполнялись в разных BIM-программах нескольких разработчиков, обмен данными между которыми также осуществлялся с помощью формата IFC (рис. 3-7-9). 248 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Рис. 3-7-9. Схема передачи данных информационной модели здания между различными участвующими в ее создании программами с использованием формата IFC Учитывая особое место расположения театра (мыс, выступающий в залив), особое внимание было уделено точной геодезической привязке объекта и моделированию местности на основе данных GIS-систем. В информационной модели здания были также объединены кадастровые, землепользовательские, геологические и многие другие данные из различных местных и федеральных источников, полученные в различных GIS-форматах и переведенные в IFC. Основу конструктивной подмодели театра составили проектные данные, имевшиеся у фирмы Arup как одного из разработчиков проекта. Основными программами моделирования для этого раздела стали Bentley Architecture и Bentley Structure, в которых в основном и разрабатывался проект реконструкции Оперного театра. Конструктивная модель здания была затем передана в ArchiCAD с его развитым архитектурным инструментарием, где завершилось создание уже архитектурной подмодели (рис. 3-7-10). Уже из архитектурной подмодели данные в формате IFC передавались в специализированные FM-программы, специально разработанные для решения задач управления и эксплуатации здания. Мы не будем подробно останавливаться на детальном описании моделирования Оперного театра, отослав читателя к специальной литературе. Но отметим, что одним из «главных героев» в этом проекте стал формат IFC. Ðåêîíñòðóêöèÿ Îïåðíîãî òåàòðà â Ñèäíåå 249 Рис. 3-7-10. Вид компьютерной модели здания театра в разрезе А также «техническая визуализация» – при моделировании театра для удобства решения задач управления зданием большое внимание уделялось визуальному представлению количественной (числовой) информации. В частности, для количественной оценки состояния помещений здания использовался так называемый Индекс состояния здания (Building Condition Index, BCI), цветная визуализация которого представлялась весьма удобной для пользователей, позволяя быстро оценивать общую ситуацию в помещениях театра (рис. 3-7-11). Рис. 3-7-11. Визуализация коэффициента BPI (составной части BCI) в специализированном FM-приложении облегчала работу управленческим сотрудникам театра 250 Íåêîòîðûå ïðèìåðû èñïîëüçîâàíèÿ BIM â ìèðîâîé ïðàêòèêå Проделанная всесторонняя работа по созданию информационной модели здания театра была высоко оценена не только заказчиками и пользователями. В декабре 2007 года фирма Arup и CRC получили от Ассоциации консультирующих инженеров Австралии (ACEA) премию «Проект года» за «совместную разработку системы управления обслуживанием здания мирового уровня для Сиднейского оперного театра». Также они удостоились золотой медали этой организации в категории «Информационные и коммуникационные технологии». Глава 4 Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM 4.1. Факторы, влияющие на внедрение BIM ......................254 4.2. Консерватизм и здравый смысл........................................277 4.3. BIM и экологически рациональное проектирование ........................291 4.4. Кто создает BIM ..................304 252 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Внедрение чего-то нового в любой области человеческой деятельности – это всегда вопрос сложный и противоречивый. Обязательно появятся как горячие сторонники, так и яростные противники, и между ними завяжутся самые яростные споры. Причем при высоком накале этих споров логически обоснованные аргументы могут отходить на второй план, уступая место идейной убежденности сторон в своей правоте и нежеланию слушать оппонентов. Но у сторонников новых технологий есть одно объективное преимущество – новое всегда побеждает. Так было, так есть и так будет – это в природе человеческих отношений. Но внедрение новых технологий – это всегда шаг на новую ступеньку в развитии производства, то есть это вопрос прежде всего экономический. А в условиях жесткой конкуренции – это еще и вопрос благополучного существования и даже выживания. Причем не только отдельных предприятий и организаций, но целых отраслей и даже государств. И всегда внедрение чего-то нового требует немалых усилий. В проектно-строительной деятельности последние десятилетия процесс обновления идет непрерывно. Он связан в основном с новыми достижениями в области развития компьютерной техники и информационных технологий (рис. 4-1). Но и здесь бывают скачки, переводящие отрасль на принципиально иной уровень работы. Рис. 4-1. Современное строительство немыслимо без самых передовых технологий. Объединенные Арабские Эмираты, 2009 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM 253 В наше время мы наблюдаем именно такой технологический «прыжок» вверх – появление информационного моделирования зданий. Технология BIM сейчас стала активно внедряться по всему миру. Во многих странах, в первую очередь в США и Евросоюзе, процессу внедрения BIM помогает государство. В силу целого ряда причин наша страна здесь лидером не является. Более точно, Россия находится только в начале этого пути, да и благодаря кризису все еще «не в лучшей форме». Но в современном мире допускать технологическое отставание крайне опасно – можно потом десятилетиями догонять, и усилий для этого потребуется принципиально больше. Так что лучше не отставать. Наша страна имеет существенный потенциал, необходимый для того, чтобы информационное моделирование зданий «прижилось» в отечественной проектно-строительной отрасли. Прежде всего это большой опыт строительства и высококвалифицированные кадры, а также главное наше богатство – талантливая молодежь, роль которой при переходе на новую технологию трудно переоценить. Надо только активно работать в этом направлении (рис. 4-2). При внедрении BIM возникает много вопросов: что и как делать, чем пользоваться, кто все это освоит и с кем посоветоваться? Задача этой главы – помочь найти ответы на все указанные вопросы. Рис. 4-2. Пополнение в рядах проектировщиков – выпускники НГАСУ (Сибстрин) специальности «Проектирование зданий» 2011 года 254 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM 4.1. Факторы, влияющие на внедрение BIM Технология BIM существует сравнительно недавно, активный период ее обсуждения, изучения и внедрения – последние пять или восемь лет. В главах 2 и 3 уже приводились примеры, когда комплексное или даже частичное использование информационного моделирования зданий приводило к сокращению сроков проектирования и строительства, уменьшению расходов на возведение объектов и повышению их качества. Другими словами, из рассмотренных случаев было совершенно ясно, что внедрение BIM повышало конкурентоспособность проектной фирмы, строительной организации или сразу всех участников проекта. Причем это далеко не все, а лишь некоторые, «знаковые» примеры, в силу ряда причин получившие широкую известность и характеризующие определенные этапы и особенности развития BIM. Поскольку никто и никогда не отказывался от уменьшения сроков выполнения работы, повышения ее качества, уменьшения производственных расходов и увеличения прибыли, то, казалось бы, преимущества технологии BIM очевидны, и она должна единодушно и быстрыми темпами внедряться в проектно-строительную практику по всему миру. 4.1.1. Масштабы внедрения BIM в Старом и Новом Свете Опросы, проведенные американской компанией McGraw-Hill Construction в 2009 году в сфере строительной индустрии Северной Америки, показали, что нечто подобное и происходит: 1. Почти половина организаций (точнее, 48%) уже использует в своей деятельности технологию BIM. Для сравнения – в докризисном 2007 году таких компаний было 28%. 2. Все пользователи BIM планируют в ближайшее время значительное увеличение доли применения этой технологии в своей деятельности. 3. Подавляющее большинство опрошенных напрямую связывают свои деловые успехи с внедрением технологии BIM. Эти результаты, с одной стороны, говорят о том, что информационное моделирование зданий в США и Канаде успешно осваивается. С другой стороны, специалисты этих стран считают, что темпы роста могли бы быть гораздо выше. А для сохранения за Америкой ее роли мирового лидера в строительной индустрии – просто обязаны быть выше. Аналогичное понимание и у Европы, хотя статистические показатели здесь несколько иные. Исследование той же McGraw-Hill Construction, проведенное в Западной Европе в 2010 году (более точно, в опросе участвовали лишь проектностроительные фирмы Великобритании, Германии и Франции), показало, Ìàñøòàáû âíåäðåíèÿ BIM â Ñòàðîì è Íîâîì Ñâåòå 255 что только 36% компаний из этих стран уже используют BIM в своей деятельности. С другой стороны, 34% европейских пользователей BIM работают в этой технологии уже более пяти лет (в Северной Америке таких было только 18%). В Европе уже 45% опрошенных считают, что они хорошо разбираются в BIM. В Северной Америке в 2009 году таковых было 42%, то есть показатели почти совпадают. На первом месте среди европейских пользователей BIM идут архитекторы (47%), затем – инженеры (38%) и смежники (24%). В Северной Америке соответствующие показатели – 60% у архитекторов, 42% – у инженеров и 50% – у смежников. Но это – валовые показатели. Не менее важно также оценить качество использования BIM в этих регионах. Одним из самых важных экономических показателей эффективности работы той или иной компании по внедрению новых технологий является Коэффициент рентабельности инвестиций (ROI), рассчитывающийся по приведенной ниже формуле, где Прибыль – доходы, полученные за время владения активом; Цена продажи – цена, по которой был продан (или может быть продан) актив по окончании срока владения; Цена приобретения – цена, по которой был приобретен актив (рис. 4-1-1): Рис. 4-1-1. Коэффициент рентабельности инвестиций ROI Проведенный McGraw-Hill Construction анализ показал, что у европейцев с ROI (то есть с экономически успешным внедрением новой технологии проектирования) дела обстоят гораздо лучше, чем у их североамериканских коллег. В целом 74% пользователей BIM в Западной Европе имеют положительный возврат инвестиций, в то время как в США и Канаде их только 63% (рис. 4-1-2). Если смотреть по профессиональной принадлежности, то лидерами эффективного внедрения BIM в Старом и Новом Свете являются архитектурные фирмы, что совершенно логично – ведь в этих странах архитектор главенствует в проектно-строительном процессе. Причем у европейцев с эффективным внедрением BIM дела идут лучше, но они, как мы помним, и начинали заниматься информационным моделированием зданий раньше американцев, то есть работают в этой технологии дольше (рис. 4-1-3). У инженеров дела идут чуть похуже. Видимо, сказывается некоторое запаздывание по отношению к архитекторам (традиционно инженеры всегда 256 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-1-2. Различия в значениях ROI среди опрошенных в Западной Европе и Северной Америке Рис. 4-1-3. Различия в эффективности внедрения BIM (на основе ROI) среди архитекторов в Западной Европе и Северной Америке работают после архитекторов), а также то обстоятельство, что и создатели BIM-программ в большинстве случаев повторяют в своей деятельности эту логическую зависимость профессий, почти всегда начиная свои новые разработки с архитектурной тематики и лишь потом дополняя их конструкторским и инженерным инструментарием (рис. 4-1-4). Ìàñøòàáû âíåäðåíèÿ BIM â Ñòàðîì è Íîâîì Ñâåòå 257 Рис. 4-1-4. Различия в эффективности внедрения BIM (на основе ROI) среди инженеров в Западной Европе и Северной Америке Что касается фирм, занимающихся инженерным оснащением зданий (подрядчиков), то здесь по тем же причинам наблюдается некоторое (естественное) временное запаздывание в развитии по отношению к архитекторам и инженерам, но при этом европейцы по внедрению BIM явно уступают американцам (рис. 4-1-5). Рис. 4-1-5. Различия в эффективности внедрения BIM (на основе ROI) среди смежников в Западной Европе и Северной Америке 258 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Таким образом, если кратко подытожить исследования McGraw-Hill Construction, получается, что внедрение информационного моделирования зданий происходит везде с нарастающими темпами. При этом в Европе технологию BIM используют хоть и меньше, но дольше и качественнее (рис. 4-1-6). Рис. 4-1-6. Архитектурная модель детского госпиталя ESEAN в Нанте, Франция, полностью выполненная по технологии BIM. Фирма Brunet-Saunier Architectes, 2009 Вот только европейские смежники отстают, а это неминуемо сказывается на итоговом благополучии проектно-строительной отрасли, поскольку все комплексно взаимосвязано. Однако ожидается, что доля внедрения BIM у европейских смежников к 2012 году поднимется до 54%. При этом как в Европе, так и в Северной Америке постоянно предпринимаются хорошо продуманные усилия как государства, так и заинтересованных в успехе отрасли групп частных компаний и некоммерческих организаций (объединяющих специалистов по проектированию и строительству) по созданию условий (фактическому стимулированию) дальнейшего внедрения технологии BIM. И эта политика уже приносит хорошие результаты. У нас в России массового внедрения BIM пока еще вообще не наблюдается. Если быть более точным, освоение информационного моделирования зданий происходит, но очень медленно и мало, носит в основном очаговый характер и никак не стимулируется сверху. При этом исследований, определяющих степень внедрения BIM, никто не проводит – видимо, никому это не интересно. Порой даже складывается впечатление, что западные производители BIM-программ – это те немногие, кто действительно болеет за наш строи- Îáúåêòèâíàÿ ïîòðåáíîñòü â BIM äëÿ ïðîåêòíî-ñòðîèòåëüíîãî îáúåêòà 259 тельный комплекс и деятельно желает ему быстрейшего подъема на более высокий технологический уровень. Более того, как это часто бывает при внедрении чего-то нового, есть как положительные, так и отрицательные примеры попыток перехода на BIM. Поэтому периодически появляются различные рассуждения, слухи и домыслы о бесполезности и даже «вредности» BIM, основанные, как правило, на незнании, непонимании, нежелании и даже собственном неумении. Но еще больше у проектировщиков (у нас именно проектировщики проявляют наибольший интерес к BIM) наблюдается желание во всем этом объективно разобраться. Информационное моделирование зданий – технология новая, экспертов в этой области в нашей стране, как и в мире, еще мало (практически нет), все пользователи в основном относятся к категории начинающих. Отсюда и весьма широкий разброс мнений и результатов. Уже цитировавшееся американское исследование 2009 года показало, например, что 41% опрошенных считает, что после внедрения BIM у них прибыль увеличилась, в то время как 12% думает, что уменьшилась (а 28% вообще не знают, что у них происходит с прибылью). При этом 41% респондентов убеждены, что BIM не приводит к изменению количества сотрудников, 21% – что после внедрения BIM требуется меньше персонала, а 13% – что больше. Наконец, 55% считают, что BIM позволяет снижать стоимость проекта (39% даже считают, что снижение происходит больше, чем на четверть), а 30% считают себя обиженными – у них снижения нет. В общем, каждый внедряет, как умеет! Поэтому неудивительно, что у части проектировщиков все же может возникнуть законный вопрос – действительно ли технология BIM сегодня так уж выгодна и нужна? Может, это чисто «западная» выдумка, без которой мы жили и еще проживем? Ведь и на «западе» с BIM еще много неясного. И вообще – что делать и кому верить? Попробуем во всем этом разобраться. 4.1.2. Объективная потребность в BIM для проектно-строительного процесса Хорошо известно, что чем дальше ушел процесс проектирования конкретного объекта от своей начальной стадии, тем труднее специалистам вносить в него корректировки. А уж когда проект завершен и дело дошло до строительства, то безболезненные изменения практически невозможны. 260 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Но если все-таки надо что-либо поменять, то стоимость этих изменений, наоборот, резко растет по мере завершения проектирования и возведения здания. Эти знакомые и понятные каждому проектировщику и строителю прописные истины схематически показаны на рис. 4-1-7. Там же (под номером 3) помещена кривая, выделяющая график наиболее эффективных усилий по разработке проекта здания – предпочтительный процесс проектирования, когда затраты на внесение изменений минимальны, а результат таких изменений наиболее значим. Так вот, первопричиной появления BIM и стало стремление создать технологию, при которой процесс проектирования максимально шел бы по предпочтительному пути графика 3 (рис. 4-1-7). Рис. 4-1-7. Кривая наибольшей эффективности усилий по проектированию здания в зависимости от стадии работы Так что внедрение BIM – это стратегический вопрос, имеющий принципиальное значение для дальнейшего оптимального развития целой отрасли, и его своевременное решение – объективная необходимость. Теперь посмотрим, существуют ли в настоящее время для такого внедрения экономические условия. 4.1.3. Внутренние экономические факторы Сначала проанализируем, что происходит, когда проектная организация, использовавшая CAD-технологии проектирования (или непонятно что использовавшая), переходит на BIM. Âíóòðåííèå ýêîíîìè÷åñêèå ôàêòîðû 261 Если не предполагать необходимость замены компьютерной техники (будем считать, что компьютеры в организации были хорошими и моральный срок их службы еще не истек), то необходимо осуществить следующие действия: а) купить новые компьютерные BIM-программы, б) обучить персонал работе с новыми программами, в) создать свои шаблоны оформления проектов и документации для новых программ, необходимую библиотечную базу, перевести в новый формат что-то из старых наработок и предпринять другие организационно-технические и технологические действия для перевода процесса проектирования на новую основу. При этом надо понимать, что полный эффект от внедрения BIM будет достигнут только в случае, если все специалисты организации перейдут на новую технологию (если переход неполный, положительного эффекта может вообще не быть – одни убытки). Вполне естественно, что при таком переходе производительность труда сотрудников сначала резко снижается (процесс освоения, обучения, наработки навыков, просто привыкания к новому режиму работы), а затем постепенно возрастает, в итоге достигая более высокого уровня. По взятым из различных источников экспертным оценкам, период последующего плавного восстановления производительности труда составляет примерно 3–6 месяцев, при этом рост производительности труда (в случае перехода от CAD к BIM) составляет в среднем 30–50% (в отдельных случаях до 100%) (рис. 4-1-8). Рис. 4-1-8. Качественный характер изменения производительности труда проектировщиков при переходе на новое программное обеспечение Российский исследователь Игорь Козлов в своей работе 2010 года проанализировал экономический эффект от внедрения BIM на примере типичной средних размеров проектной организации, работающей в Сибирском регионе (это определяет стоимость работ, величину зарплаты и т. п.). Желающие могут ознакомиться с его работой более подробно. Здесь же мы приведем лишь ее краткое описание. 262 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Для определения затрат на приобретение новых программ была взята стоимость необходимого количества специализированных рабочих мест комплекса Autodesk Revit как наиболее эффективного, всеобъемлющего и доступного сегодня в нашей стране инструмента BIM-технологии. Максимальный уровень повышения производительности труда в первый год был взят 30% (еще остается необходимость выработки типовых приемов работы, создания отчетных форм, библиотек применяемых элементов и т. п.), срок выхода на максимальный уровень – 6 месяцев, срок обучения персонала – 1 месяц (хотя потом сотрудникам требуется еще несколько месяцев для доведения до нужного уровня профессионализма). Во второй год (при условии использования созданных наработок) уровень повышения производительности труда предполагается уже 50%. И конечно, подразумевается, что архитектурно-строительная отрасль нормально функционирует и никакого кризиса в экономике нет. Процесс изменения уровня производительности труда для принятых параметров выглядит следующим образом (рис. 4-1-9). Рис. 4-1-9. Результаты расчетов изменения уровня производительности труда и объема выполненной работы (за 100% принимается годовая выработка) ×åëîâå÷åñêèé ôàêòîð 263 Проведенные расчеты показали, что примерно через 15–16 месяцев после перехода на технологию BIM проектная организация может выйти на прежний объем выполненной работы и продолжать трудиться с большей производительностью, увеличив при этом как уровень заработной платы (для сотрудников должен быть стимул при освоении нового), так и общую прибыль. Конечно, исследования были проведены для Сибирского региона, а не для всей страны. Но, поскольку в Сибири нет каких-то экономических факторов, делающих ее лучше других регионов, думается, в других местах России получатся несколько иные конкретные цифры, но принципиальный результат будет таким же – внедрение технологии BIM в проектную деятельность экономически выгодно и при правильной работе проектной организации окупается уже на ранней стадии. Другими словами, в России объективные экономические условия для внедрения BIM в проектную отрасль на уровне отдельно взятой проектной организации имеются. 4.1.4. Человеческий фактор Итак, все хорошо. Но это хорошо с цифрами. А есть еще человеческий фактор, который может внести в любую схему существенные коррективы. Было бы правильно рассматривать этот человеческий фактор на двух уровнях: непосредственных исполнителей на рабочих местах и руководителей их подразделений, с одной стороны, и топ-менеджеров проектных организаций – с другой. Конечно, рядовые сотрудники чисто психологически могут противиться внедрению чего-то нового, поскольку это внедрение требует определенных усилий по освоению и некоторых изменений привычного ритма работы (обычно в той или иной степени это и происходит). В такой ситуации возможно скрытое или явное сопротивление нововведениям. Но все эти проблемы не принципиальны, и их решение давно уже найдено – это правильная мотивация работников. Если сотрудник действительно заинтересован в успехе своей фирмы и не отделяет его от личного успеха, он будет все делать для этого успеха, а фирма ему поможет. Автору известны случаи, когда в период кризиса проектировщики, оставшись без работы и зарплаты (фирме просто нечем было платить – все заказы рухнули, причем не по ее вине), потратили время вынужденного простоя на повышение своего профессионального мастерства, освоение BIM-программ и подготовку условий для будущей работы на новом уровне. То есть сотрудники добровольно, бесплатно и сознательно, по своей инициативе (одобренной начальством) осуществляли часть необходимых мероприятий по внедрению BIM в период вынужденного простоя («раз 264 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM уж сидим без работы, давайте перейдем на новую технологию»), создавая задел для будущего (своего и организации) рывка вперед. Это говорит о том, что сотрудники прочно связывают свою дальнейшую деятельность со своим нынешним местом работы и готовы инициативно участвовать в его развитии. Так что с большой долей уверенности можно утверждать, что в проектной организации с правильной мотивацией труда рядовой персонал освоение новой технологии BIM воспримет положительно. На уровне руководства организаций дело обстоит несколько иначе. С одной стороны, увеличение прибыли всем идет на пользу, так что вроде бы все «за». Но опыт показывает, что это «за» бывает с оговорками. А именно часто многие руководители (особенно акционеры) не приемлют логику графика 4-1-8. Они хотят внедрения новой технологии, как следствие – более высокой прибыли, но в кратчайшие, иногда даже директивно установленные сроки, и чтобы падения производительности труда (пусть даже временного) не было. На практике это чаще всего означает, что по решению руководства сотрудники переходят на новую технологию «без отрыва от производства», то есть до обеда осваивают BIM, после обеда возвращаются за CAD (или даже кульман) к своим текущим проектам. И все это без снижения требований по объему выполняемой работы (теперь за половину дня сотруднику надо делать дневную норму). Либо может предусматриваться снижение объема работы с одновременным уменьшением зарплаты. С давних пор известно, что новый учебный материал человек наилучшим образом усваивает до обеда, затем он просто устает, так что целесообразно вторую половину дня потратить на повторение и практическое закрепление уже пройденного. Если же это время уходит на параллельную проектную деятельность, то и толку от этой деятельности будет мало, и учеба страдает. А из-за общей дневной перегрузки будет страдать учеба и во все последующие дни. Конечно, если бы у проектировщика было две головы, это могло показаться решением проблемы. Самым близким к проектно-строительной отрасли из подобных существ можно считать, пожалуй, Змея-Горыныча (помимо всего прочего, мог изрыгать огонь!). Но, во-первых, три его головы в суммарном интеллекте все же уступали даже одноголовым представителям богатырского сословия того времени. Во-вторых, современная наука практически единодушно считает этот персонаж вымышленным. Так что на этом пути решения нет. Это означает, что при системе обучения и работы «два дня за день» все тяготы и лишения, связанные с переходом на новую технологию проектирования, перекладываются на плечи трудящихся. ×åëîâå÷åñêèé ôàêòîð 265 Но в таком случае весьма вероятно, что трудящиеся сильно стараться не будут. Для них гораздо важнее будет сохранить свой привычный распорядок работы и прежний уровень доходов, над которыми нависла совершенно конкретная угроза. Вполне логично, что в этой ситуации в технологии BIM они могут даже увидеть врага, мешающего их спокойной жизни. И тогда вполне вероятно противодействие внедрению новой технологии на уровне исполнителей со всеми вытекающими отсюда последствиями. В истории это уже было, причем в весьма радикальных проявлениях – движение луддитов в Англии в конце XVIII – начале XIX века, когда врагами людей стали машины (рис. 4-1-10). Рис. 4-1-10. В начале ХХ века практически по всей территории России своеобразное «движение луддитов» проявилось в хорошо известной историкам войне, которую вели извозчики против только что появившихся, но быстро получавших широкое распространение трамваев Личные наблюдения автора показывают, что в таких случаях у проектных организаций с внедрением новой технологии (не обязательно BIM, любой технологии) ничего хорошего не получается. Руководители годами «бьются», издают приказы, регулярно составляют планы и собирают отчеты, назначают ответственных, устанавливают сроки, проводят планерки, строго спрашивают с подчиненных, и ничего не получается. Рецепты, как смягчить (именно смягчить, а не отменить) падение кривой 4-1-8 при условии, что нельзя остановить выполнение текущих проектов, есть. 266 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Один из них заключается в том, что в случае больших фирм надо переходить на BIM не всей организацией сразу, а по частям. Но это тогда, когда есть возможность выделять автономные подразделения или группы сотрудников, которые обеспечивают полный технологический цикл либо достаточно автономный раздел выпуска проекта. Падение производительности труда у такой группы людей в меньшей степени скажется на всей организации, да и остальным потом будет легче переходить на BIM – опора и поддержка в коллективе уже есть. Но это в случае, если проектная фирма – большая или хотя бы средних размеров. Если маленькая – лучше переходить всем сразу. Хотя опыт показывает, что у маленьких как раз проблем с внедрением и не бывает. Другой совет – принять на работу одного или нескольких сотрудников, уже в какой-то степени знакомых с технологией BIM. Например, студентов или выпускников вузов, знакомых с программами информационного моделирования зданий. При этом не столь важно, что они не имеют опыта практического проектирования – вновь прибывшие этот опыт быстро получат, а вот их знание BIM-программ существенно поможет остальным. Либо следует обучить новой технологии несколько своих, опытных и авторитетных сотрудников. В коллективе они станут той опорой и тем катализатором, которые ускорят все процессы перехода на BIM. Уже проверено. Третий совет – привлекать на переходный период в помощь своему коллективу специалистов консультационно-внедренческих компаний, так называемых «BIM-консультантов». В области проектно-строительных технологий у нас в стране таких компаний еще мало, но они уже есть. И опыт по их привлечению весьма положителен. Рассмотренные в главе 3 примеры использования BIM показывают, что во всех случаях успешный переход на новую технологию проектирования достигался благодаря правильному сочетанию каких-то (лучше – сразу всех) из перечисленных факторов. Плюс должны быть энтузиазм и вера в успех. Если же руководство ставит задачу вяло, без самоубежденности в правильности выбранной цели: «Давайте пять (десять, двенадцать и т. п.) месяцев попробуем, посмотрим, а там решим…», – в результате в конце отведенного срока будет опять такая же неопределенная каша из разных мнений. И никто не захочет брать на себя ответственность за принятие окончательного решения. Если спортсмен, разбегаясь перед прыжком, будет думать: «Ладно, начну прыжок, а там посмотрим…», – ничего хорошего у него не получится. С таким настроением вообще лучше не прыгать. ×åëîâå÷åñêèé ôàêòîð 267 Но, кроме неуверенности в успехе, есть еще и традиционный, не предполагающий дискуссий и не терпящий возражений консерватизм, вреда от которого может быть не меньше. Приведем пример, иллюстрирующий сказанное. Все, кто занимался освоением и внедрением компьютерной графики, обязательно сталкивались с позицией определенной категории людей (как правило, старшего поколения), утверждавших, что «чертить надо руками», что только на плоском чертеже все ясно и понятно, что плоское черчение «заставляет человека думать» и т. п. «Нам пришлось на всех уровнях иерархии предприятия преодолеть сопротивление инженеров, которые полагали, что ничто никогда не заменит двумерное черчение». Эта фраза, восходящая к 1970-м годам, взята из недавно опубликованных воспоминаний Фрэнсиса Бернара, начинавшего свою деятельность во французском авиастроении легендарного создателя программы CATIA. Теперь эта программа стала одной из основных в современном самолето- и машиностроении и определяет лицо всей индустрии. Работа над CATIA велась внутри авиастроительной компании Dassault Aviation, и когда информация о новой разработке дошла до верховного руководства, основатель компании – легендарный авиаконструктор Марсель Дассо лично повстречался с разработчиками, все осмотрел, оценил и одобрил, положив таким образом конец мешавшим делу спорам. Отметим, что на тот момент Марселю Дассо было 88 (!) лет (рис. 4-1-11). Рис. 4-1-11. Авиаконструктор Марсель Дассо (слева) знакомится с ранним вариантом программы CATIA. Справа – Фрэнсис Бернар, 1980 268 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Как видим, что в авиации, что в архитектуре и строительстве проблемы при внедрении в проектирование компьютерных технологий, связанные с людьми, носят общий характер. Подведем итог. Экономические предпосылки успешного внедрения BIM в проектную деятельность всегда имеются, но правильное понимание руководством и основным персоналом объективных закономерностей этого внедрения – ключ к успеху. Иначе все может получиться с точностью до наоборот. 4.1.5. Внешние экономические условия Если заказчик получает от проектировщиков документацию в обычном (бумажном) виде и передает ее строителям для исполнения, то ему абсолютно все равно, в какой технологии (CAD, или BIM, или вообще с циркулем и линейкой) работает проектировщик. Заинтересованность появляется только в случае, если проектировщики и строители связаны еще и организационно-экономически, а также технологически, то есть когда реализованы определенные схемы и формы совместной деятельности специализированных организаций над общим объектом. В мире сейчас наиболее развитая и организованная проектно-строительная индустрия – американская. Там негативные экономические явления и опасения потерять свою долю (весьма немалую) мирового рынка давно уже вынудили участников процесса «заказчик – проектировщик – подрядчик» искать наиболее быстрые и эффективные способы выполнения работы, позволяющие добиваться результата, не выходя из рамок плановых сроков и бюджета. Основным типом контракта в американской и тесно связанной с ней международной строительной индустрии долгое время считалась форма «Design/Bid/Build» (или «Competitive tendering»), переводимая как «Разработал/Предложил/Построил» и означающая независимый подбор на конкурсной основе всех участников разработки и реализации проекта. Такой подход долгое время имел несомненные плюсы, в первую очередь в состязательности между фирмами, желающими работать по проекту. Но по мере развития отрасли стал просматриваться и явный минус – отсутствие нужной координации между проектными и строительными компаниями, которые до участия в этом общем проекте могли друг с другом вообще не иметь деловых отношений. Для решения этой проблемы в конце 1990-х годов в США стали в опытном порядке практиковать выполнение проекта по схеме «Design/Build», что означает «Разработал/Построил». Другими словами, предполагалась разработка и осуществление всего проекта силами объединенной проектно-строительной компании. Âíåøíèå ýêîíîìè÷åñêèå óñëîâèÿ 269 Для этого даже был создан специальный институт «Design – Build» в виде ассоциации заинтересованных организаций, который разрабатывает всю необходимую техническую и согласовывает законодательную базу такого способа осуществления строительства (подобные сцепки требуют увязки, например, с антимонопольным законодательством США и ряда других стран). Результат проделанной работы уже проявился – в опубликованном в июне 2008 года списке 100 основных американских компаний, практикующих схему «Design/Build», числятся все крупнейшие подрядные организации США. Однако продолжающаяся неудовлетворенность общим состоянием дел в строительстве вынуждает американские компании искать и другие альтернативные способы выполнения работ, в том числе с привлечением специальных РМ- или CM-фирм, разрабатывающих и контролирующих выполнение как отдельных программ, так и всего хода строительства. Задачей таких фирм является эффективный контроль графика выполнения работ и соблюдения сметы расходов. По мнению некоторых экспертов, привлечение к работе подобных организаций или отдельных специалистов приносит заказчику заметную экономию времени и средств (от 5 до 20% от стоимости проекта). Недавно в строительной отрасли США стала активно внедряться еще одна форма взаимодействия, объединяющая архитекторов, заказчиков и генподрядчиков – Интегрированная разработка проекта (Integrated Project Delivery, или сокращенно IPD). Основной задачей IPD считается борьба с главным бичом стройки – срывами сроков выдачи соответствующих разделов рабочей документации и поставки необходимых компонентов в процессе возведения здания, то есть обеспечение строгого выполнения графика строительства. Главная идея IPD – добиться, чтобы все заинтересованные в строительстве лица на всех стадиях проектирования и возведения объекта работали как единая команда. Проще говоря, устанавливается некое общее «прорабское» руководство работой. И с таким подходом в строительной индустрии США также связывают большие надежды. Концепция IPD стала появляться в США еще в начале 1990-х годов и основывалась на системе управления бизнесом, разработанной японской автомобильной компанией Toyota. Американский институт архитекторов (AIA) одобрил систему IPD, а в 2007 году даже дал первое достаточно конкретное описание, определив главных участников IPD: собственники, архитекторы, подрядчики, инженеры и юристы. На сегодняшний день ключевыми условиями, характеризующими систему взаимоотношений IPD, являются: 270 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM 1. Вовлечение всех участников проекта, включая подрядчиков, в совместную работу, начиная уже со стадии проектирования. 2. Использование технологии BIM. 3. Поддержка всестороннего сотрудничества участников проекта. 4. Закрепление этого сотрудничества на договорной основе. 5. Минимизация «бумажных» взаимоотношений, активное «цифровое» взаимодействие. 6. «Цифровое» управление и контроль за всеми совместными торговыми и финансовыми операциями. 7. Создание атмосферы «честной игры», справедливости и доверия между участниками проекта. 8. Использование трехмерной визуализации для предоставления всем задействованным в проекте фирмам равных возможностей в обсуждении проектных предложений. Нетрудно заметить, что все эти новые организационно-экономические подходы самым непосредственным образом заинтересованы в комплексной проектно-строительной деятельности на основе технологии информационного моделирования зданий. Это даже явно сформулировано в описании IPD. Так что можно уверенно говорить о том, что американская строительная индустрия уже с конца 1990-х годов стратегически разворачивается в сторону внедрения BIM. Доходы большинства ведущих американских строительных компаний примерно на 75% формируются за счет международных контрактов (данные за 2007 год). Учитывая это обстоятельство, а также высокий авторитет американских компаний на мировом рынке, можно утверждать, что и другие страны мира массово пойдут по пути внедрения BIM. В России комплексные проектно-строительные компании тоже развиваются. И есть надежда, что перечисленные формы организации строительного бизнеса будут и в нашей стране серьезно способствовать внедрению технологии информационного моделирования зданий. 4.1.6. Стандартизация BIM Сейчас во всем мире растет как само число компьютерных программ, реализующих BIM в различных разделах и видах проектно-строительной деятельности, так и количество пользователей этих систем. Но массовое внедрение технологии информационного моделирования зданий требует создания условий для возможности применения различных BIM-программ в едином комплексе с полноценным обменом данными между этими программами, либо для корректного перехода пользователя (переноса модели) с одной программы на другую. Ñòàíäàðòèçàöèÿ BIM 271 Все это предполагает существование единого стандарта для проектов (моделей), выполняемых по технологии BIM (см. также раздел 1 главы 2). Такое понимание привело к появлению в США еще в 1995 году так называемого Международного альянса по интероперабельности (IAI), первоначально объединившего в своих рядах специалистов строительства и разработчиков программ из 21 страны. Альянс занялся разработкой стандартов по созданию среды, позволяющей пользователям беспрепятственно переносить своих проектные данные или объекты из одной независимой программы в другую в течение всего срока жизни проекта, что дает возможность, в частности, архитекторам, проектировщикам и строителям сводить воедино свои концепции возведения зданий. Такая совместимость (в современной терминологии – интероперабельность) весьма важна для стран с тесно кооперированной строительной и другими отраслями промышленности, поскольку существенно повышает экономическую эффективность этих отраслей. Более того, интероперабельность имеет совершенно конкретное денежное выражение. Например, по опубликованным в 2004 году данным Национального института стандартов и технологий (NIST), ежегодные потери США в области инженерного обеспечения зданий из-за «большой разобщенности производства, продолжающейся практики бумажного документооборота, недостаточной стандартизации и несовместимости технологий» составляют 15,8 миллиарда долларов. Аналогичные работы по обеспечению интероперабельности ведутся и в некоторых других странах мира. Например, в Сингапуре, где строительство переживает настоящий бум, столь же стремительно возникла и проблема контроля за проектированием и строительством (рис. 4-1-12). Для этого государством была создана проверочная система трехмерных объектов для автоматизированного контроля выполненных проектов на соответствие их требованиям региональных норм проектирования. Причем выполненный проект или его часть могут быть единожды или многократно транслированы для соответствующей автоматической проверки и перепроверки контролирующим органом через Интернет. Руководители департамента строительства Сингапура уверены, что внедрение информационных технологий для проверки принимаемых проектных решений не только облегчает государству осуществление функций контроля и удешевляет эту работу, но и будет способствовать повышению качества и надежности возводимых объектов, а также повышению производительности труда специалистов. С конца 2003 года начался подобный процесс и в США. Там наиболее крупная организация-заказчик и владелец федеральной собственности – 272 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-1-12. «Маленький» Сингапур давно уже стал местом, где внедряются самые современные строительные технологии Администрация общих служб США (GSA) уже выдвигает в качестве одного из условий получения федерального заказа на проектирование объектов представление этих объектов в законченном виде в форме трехмерной компьютерной модели, выполненной по стандарту National 3D-4D-BIM Program, курируемому GSA. Другими словами, создаются уже и законодательные стимулы по внедрению информационного моделирования зданий: «Хочешь федеральных денег – работай в BIM!» Параллельно появился и стандарт NBIMS, разрабатываемый альянсом компании buildingSmart и американского Национального института строительных наук (NIBS) как структурная база, на основе которой с 2005 года ими же развивается его практическая реализация в виде формата IFC. Сегодня сам стандарт IFC – это нейтральный, открытый и объектноориентированный формат файлов для обеспечения интероперабельности в проектно-строительной индустрии. Зарегистрирован Международной организацией стандартов как ISO/PAS 16739. Имеется несколько его разновидностей (IFC 2х3, ifcXML и др.), также получивших кодировку ISO. Сейчас формат IFC используется для передачи данных практически всеми ведущими BIM-программами и стал наиболее популярным в информационном моделировании зданий. Крупные проектно-строительные компании, в том числе государственные, нескольких стран (например, Дании и Финляндии) уже сделали IFC обязательным стандартом для всех своих проектов. Ôàêòû, çàñòàâëÿþùèå çàäóìàòüñÿ 273 Чуть позже остальных в создание стандартов BIM активно включились и американские архитекторы, так как они увидели в распространении технологии информационного моделирования зданий потенциально возможное снижение своей роли как лидера в осуществлении строительного проекта. К архитекторам пришло понимание, что собственник, владеющий BIM, начинает брать на себя роль главного координатора строительства. Поэтому AIA, чтобы не отставать, уже принял и утвердил две стандартные формы передачи электронных данных между участниками проекта, которые устраняют сомнения проектировщика в возможности неверного толкования передаваемых данных и оберегают автора от несанкционированного использования или даже воровства его интеллектуальной собственности. Активно ведется разработка специализированных стандартов для строительных металлоконструкций. Европейский стандарт для стальных конструкций CIS/2 даже стал на сегодня одним из основных форматов обмена данными между программами проектирования металлоконструкций, а также передачи этих данных в другие системы для расчета. Если же говорить об обеспечении управления объектом в течение всего его жизненного цикла, что важно как для BIM, так и для PLM, то здесь последние несколько лет активно разрабатывается сообществом пользователей, компаний и организаций стандарт iRING – набор протоколов, основывающихся на ISO 15926 (международном стандарте для обмена информацией об объектах непрерывных производств). Таким образом, в международном сообществе уже существует полная ясность, что интероперабельность – это обязательное условие успешного внедрения технологии BIM в мировой проектно-строительной практике. В России, где информационное моделирование зданий пока еще проходит начальную стадию внедрения, а отечественных программ, работающих по этой технологии, почти нет, процессы выработки стандартов для BIM еще не начинались. И все же фирмы, внедрившие или внедряющие технологию BIM, у нас в стране уже есть, как есть и созданные и даже реализованные ими проекты. Так что нарабатываемый мировой опыт обеспечения интероперабельности пригодится и нам, а затягивать с разработкой российских правил для информационного моделирования зданий не стоит. А пока их нет, вполне естественно пользоваться общемировыми. 4.1.7. Факты, заставляющие задуматься Наличие объективных факторов – обязательное условие, но вовсе не гарантия перехода проектно-строительной отрасли на технологию BIM. 274 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Немалое значение имеют также качество и сроки «поклевывания жареным петухом» представителей этой самой отрасли. Причем эта проблема носит интернациональный характер. Приведем несколько фактов, которые в свое время были откровением для американских специалистов и послужили дополнительным толчком в их активности по внедрению технологии информационного моделирования зданий: Факт первый. Одно из очевидных преимуществ применения BIM – уменьшение сроков и сокращение расходов, требующихся для составления смет. В частности, об этом говорится в разделе 2 главы 3 настоящей книги. В США стоимость полного компьютерного оснащения одного рабочего места сметчика сопоставима с двумя его месячными зарплатами. Еще одну зарплату можно потратить (причем с огромной переплатой) на обучение работе в технологии BIM. Так вот, по данным на 2007 год, в строительной индустрии США работало 115 000 сметчиков. Факт второй. Компьютерное проектирование и передача файлов другим участникам проекта по Всемирной сети позволяют существенно экономить на времени обмена данными и стоимости этого обмена. Несмотря на это, по данным на тот же 2007 год, только американские строительные компании потратили порядка 600 миллионов долларов на пересылку рабочей документации в бумажном виде скоростной почтой FedEx. Факт третий. До сих пор в проектно-строительной индустрии ведущих стран мира примерно 70% (по разным странам эти данные колеблются) проектных фирм работают с плоскими чертежами и не используют трехмерных возможностей даже CAD-программ. Сегодняшняя строительная индустрия России находится, мягко говоря, несколько ниже уровня развития строительной индустрии США в 2007 году. Так что для нашей страны эти проблемы еще более актуальны. Но радует то, что нам есть куда расти. 4.1.8. Итоговые выводы Как и всякое новое дело, массовое внедрение технологии информационного моделирования зданий в проектно-строительную практику – процесс длительный, сложный и противоречивый. Поэтому он в основном проходит по общим для таких процессов законам. И обречен на победу, в том числе и у нас в стране, поскольку минимально необходимые условия для успешного использования BIM в России формируются или уже имеются. Вопрос только во времени. А времени с начала внедрения информационного моделирования прошло сравнительно немного – ведь еще десять Èòîãîâûå âûâîäû 275 лет назад широкие массы проектировщиков в мире даже не слышали термина BIM. Вернемся еще раз к исследованиям, проведенным компанией McGrawHill Construction. При их проведении совершенно логично все опрошенные делились на начинающих пользователей и тех, кто уже имеет хороший опыт работы с BIM (так называемых «экспертов»), причем опрошенные сами относили себя к той или иной категории. У этих двух категорий сотрудников попытались выяснить, насколько, по их мнению, технология BIM эффективна для работы самого специалиста. Полученная разница в ответах весьма показательна (рис. 4-1-13). Рис. 4-1-13. Различие в осознании эффективности BIM для собственной работы начинающими пользователями и «экспертами» Как видно из этой таблицы, для подавляющего большинства сотрудников, которые разобрались в тонкостях применения информационного моделирования зданий и считают себя достаточно опытными пользователями BIM, вопросов по эффективности новой технологии и целесообразности ее внедрения больше нет. Аналогично обстоит дело и с эффективностью внедрения BIM (возвратом инвестиций) в зависимости от уровня компетенции организации. Здесь для более точного анализа ситуации ввели четыре уровня градации опрошенных и семь уровней возврата инвестиций. Коротко результаты исследования можно сформулировать так: «Чем опытнее пользователи, тем прибыльнее для них технология BIM». При этом бросается в глаза также и то, что как среди начинающих пользователей есть те, для кого BIM сразу эффективно, так и среди экспертов примерно столько же тех, кому BIM приносит одни убытки (непонятно, правда, почему они при этом считают себя экспертами). Так что мнения по поводу внедрения BIM всегда будут самыми разными, реальную картину даст только статистика (рис. 4-1-14). В целом же эта четко просматривающаяся зависимость эффективности внедрения BIM от опыта еще раз наводит на мысль о том, что при переходе 276 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-1-14. Различие в возврате инвестиций от BIM в зависимости от уровня опытности пользователей на технологию BIM желательно уже иметь некоторое количество опытных пользователей. Не побоюсь повториться – начать внедрение с небольшого коллектива или бригады, которые раньше других этот опыт и получат. А затем, уже при массовом внедрении BIM, в помощь персоналу, только начинающему эту работу, привлекать имеющихся своих более опытных пользователей или сторонних BIM-консультантов. Мировой опыт показывает, что их услуги полностью себя оправдают. Вопросы для самоконтроля 1. Какой срок нужен средней проектной организации для перехода на новую технологию проектирования? 2. Какие внутренние факторы могут способствовать более быстрому переходу проектной организации на BIM? 3. Какими мерами можно стимулировать сотрудников к активному участию во внедрении BIM? 4. Надо ли руководству фирмы повышать свою квалификацию в области технологии проектирования или это удел только рядовых сотрудников? 5. Зачем нужны стандарты для BIM? 6. Есть ли России польза от международных стандартов для BIM? Ýêîíîìè÷åñêèé ïðàãìàòèçì 277 4.2. Консерватизм и здравый смысл Мы уже отметили, что для внедрения BIM в проектно-строительной индустрии наиболее развитых стран мира минимально необходимые условия уже существуют и продолжают создаваться, в том числе и государством. В нашей стране, худо-бедно, для успешного применения BIM объективные условия тоже есть, хотя в меньшей степени. Государство и крупные отраслевые организации пока себя никак не проявили. Похоже, они просто еще не понимают, о чем идет речь, а опыт других стран их мало волнует. Сколько-нибудь массового внедрения BIM в России пока нет. Думается, это потому, что кроме необходимых условий требуется еще и желание проектно-строительной индустрии, с которым пока непросто. И здесь опять присутствуют факторы как объективного, так и субъективного характера. 4.2.1. Экономический прагматизм Консерватизм – это черта характера, в той или иной степени присущая каждому человеку. Более того, установлено, что с возрастом все люди (даже самые заядлые новаторы) становятся гораздо консервативнее. Скорее всего, это своеобразное проявление мудрости и жизненного опыта, которые приходят с годами. В качестве примера можно взять наше меняющееся с годами отношение к одежде или мебели. С другой стороны, консерватизм – это то, с чем постоянно борются новаторы. И каждый раз в тяжелой борьбе побеждают. Так может, лучше было бы сразу победить? И без борьбы? Ведь столько сил уходит! Абсолютно правильная мысль. С одной оговоркой: а кто будет решать, чьи идеи (здравые и перспективные) достойны победы, а чьи (тупиковые и бесполезные, но преподносимые как здравые и перспективные) – нет? Вот тут-то и нужен здоровый консерватизм с его девизом «Время покажет!» (а не болезненно обостренный с лозунгом «Против всех!»). Приведу несколько примеров из своей практики. Пример первый. Однажды в середине 1990-х годов мы по делам бизнеса отправляли сотрудника в командировку на мебельную фабрику в одну из европейских стран. Мы знали, что фабрика весьма продвинутая, использует станки с ЧПУ, поэтому дали нашему человеку дискетки двух видов: трехдюймовые и пятидюймовые (на всякий случай). Больше всего я боялся, что на фабрике уже перешли на CD, а у нас этого счастья (пишущего) тогда еще не было. Сотрудник добрался до места назначения и сообщил, что данные ему дискетки не подходят: там использовали диски на восемь дюймов! 278 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Старожилы, конечно, помнят эти диски. Но старше этих старожилов только те, кто видел Ленина. И вдруг – такое открытие. Я не знал, что и думать про эту фабрику. Но после разговора с ее директором я поднял свою оценку их деятельности на порядок вверх. Как объяснил мне директор фабрики, в свое время они купили станки с ЧПУ, укомплектованные компьютерами (лучшими для своего времени) с восьмидюймовыми дисководами. Прошло время, весь этот комплекс себя уже многократно окупил и исправно работает, продолжая выдавать необходимую, причем весьма конкурентоспособную, продукцию. Так что в его замене на более новое оборудование директор пока не видит никакого смысла. Что это, консерватизм? Да! А может, здравый смысл? Тоже да! Вряд ли можно обвинять директора (он же владелец фабрики) в невосприимчивости к новому. Ведь в свое время именно они (точнее, сам владелец и его специалисты) внедрили в производство самое современное оборудование. Причем внедрили весьма успешно – оно окупилось и до сих пор приносит прибыль. А фабрика хорошо выглядит на фоне конкурентов, что подтверждается стабильными продажами. Думается, люди просто хорошо считают деньги. И тратят их, подумав. А руководствуются при принятии решений в первую очередь экономической целесообразностью. Ситуация же на рынке позволяет им работать на «не самом новом» оборудовании – конкуренты не поджимают. И пока позволяет, они ничего нового внедрять не будут – нет необходимости. У нас же часто бывает, что новое оборудование и программы закупают без понимания, для чего это надо. Такое ощущение, что этот «шопинг» нужен руководству организации для имитации в глазах акционеров и коллектива какой-то новаторской деятельности. А иногда – просто из соображений, что «надо что-то делать». Например, купят на всех сотрудников компьютеры, а через год-два решают вопрос о покупке для них же еще и графических программ. Или купят программы, а потом садятся и начинают решать, нужны ли они и что с ними делать. А в оправдание своей глупости громогласно утверждают, что «купили мы ваше BIM, но оно ничего не может». Пример второй. Одна российская компания занялась строительством индивидуальных домов по канадской технологии, получая всю проектную документацию от некой североамериканской фирмы в виде бумажных чертежей. В случае, когда надо было внести в проект изменения, связанные с индивидуальными пожеланиями клиента, эти пожелания отправлялись за Ýêîíîìè÷åñêèé ïðàãìàòèçì 279 океан, а оттуда снова приходили уже уточненные, но опять бумажные чертежи проекта. Проектирование подобных небольших энергоэффективных домиков – очень удачная, почти идеальная задача для таких программ, как Autodesk Revit, на которой они могут продемонстрировать все преимущества технологии информационного моделирования зданий (рис. 4-2-1). И вдруг – ручные чертежи. Поэтому у меня возникло подозрение, что североамериканская фирма работает в Revit, а к нам присылает документацию на бумаге, чтобы как можно дольше держать нас в неведении по поводу используемой технологии проектирования. Рис. 4-2-1. Ксения Собачкина. Проект дома из SIP-панелей. Учебная работа. Использовались программы Revit Architecture и Revit Structure, конструктивные расчеты – в Robot Structural Analysis (внизу показана стадия выявления ошибок в модели). НГАСУ (Сибстрин), 2010 280 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Спустя некоторое время, к моему глубокому изумлению, я достоверно убедился, что в этой североамериканской фирме (небольшой) все проекты действительно выполняются вручную. Вообще вручную, карандашом и линейкой, без AutoCAD или какой-либо другой программы, автоматизирующей черчение! Что это, консерватизм? Да! А может, здравый смысл? Думаю, что тоже да! Почему? А потому, что такой канадский домик у нас стоит в 10–15 раз дороже, чем в самой Канаде. Можно предположить, что и проектные работы по такому домику (а проекты типовые, трудозатраты минимальны) оплачиваются с подобным коэффициентом. Поэтому без преувеличения можно сказать, что даже если чертежи на шелке вышивать – за такие деньги все равно окупится! Вывод напрашивается сам собой – для внедрения новых технологий, кроме благоприятных организационно-экономических условий, нужны еще и убедительные принуждающие мотивы, прежде всего в виде нормальной (не «шальной») экономики отрасли, жесткой конкуренции и законодательных управляющих «рекомендаций» со стороны государства. Для внедрения BIM в России это имеет особое значение. Еще три года назад, до кризиса, специалисты НГАСУ (Сибстрин) в области экономики в одном из докладов обнародовали результаты анализа отечественной строительной индустрии. Эти результаты были не утешительны – при имевшемся тогда высоком уровне прибыли (в несколько сотен процентов) проектно-строительные фирмы не проявляли никакой заинтересованности в новых технологиях. Их позиция была проста и понятна: «Вы что угодно демонстрируйте, рекомендуйте и предлагайте, а нам и так хорошо!» Как уже было показано, эта проблема существует во всех странах, отличаясь лишь цифрами. В США, где конкуренция традиционно высока, государством все же активно используются «рекомендательно-принудительные» меры просвещения в проектно-строительной отрасли. Поэтому за два года кризиса доля внедрения BIM там существенно увеличилась (более чем на 70%). В России, похоже, на помощь кризиса во внедрении BIM сильно рассчитывать не стоит, хотя движение есть. Во-первых, у нас практически нет проектно-строительных компаний, резко выделяющихся среди остальных по своему технологическому уровню – все конкуренты находятся примерно на одной ступени развития. И они не видят для себя опасности в технологическом прорыве других. Они вообще не видят, чтобы другие готовились к такому прорыву. Поэтому и сами ничего не делают. Áûòîâîé ñêåïòèöèçì 281 Но есть ощущение, что если кто-то (несколько крупных фирм) начнет эффективное внедрение BIM, по отрасли пойдет реакция «снежного кома». Кого-то, правда, этот ком просто сметет. Во-вторых, как выяснили те же экономисты, некоторые российские строительные компании кризисом почти не затронуты, но его имитируют, замораживая стройки, увольняя сотрудников и т. п. Цель такой политики – ничего не делая, получить дополнительную «поддержку» от государства. Так что BIM при таком понимании целей бизнеса не требуется. Остается надеяться на те фирмы, которые захотят и найдут возможность в условиях кризиса внедрением BIM совершить технологический рывок, поднявшись над конкурентами. Думается, для подобных замыслов условия сейчас исключительно благоприятные. И результат пойдет на общую пользу. 4.2.2. Бытовой скептицизм Практически во всех дискуссиях по поводу внедрения BIM в России обязательно звучат аргументы, что те или иные BIM-программы что-то делают «не очень хорошо» (плохо, не так, вообще не делают и т. п.). И на этом основании скептиками утверждается, что BIM бесполезно (неэффективно, вредно, в лучшем случае еще не своевременно и т. п.) и с внедрением надо подождать до лучших времен. Ничего необычного в этом нет – классическая реакция части общества на что-то новое. Все это уже многократно пройдено. Так, в 1903 году братья Орвилл и Уилбер Райт совершили первый полет на летательном аппарате тяжелее воздуха – самолете. Взглянув на эту «этажерку», вряд ли кто-то станет утверждать, что этот аппарат был удобным, надежным, совершенным, приносил конкретную пользу и т. п. (рис. 4-2-2). Рис. 4-2-2. Слева – самолет братьев Райт, 1903; справа – российский самолет А-50 на авиасалоне МАКС-2009 282 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Скептиков было много. Так много, что статью о первом полете, которой авиаторы хотели закрепить свое первенство, не принимало ни одно серьезное издание, и братья Райт смогли опубликовать ее только в журнале «Пчеловодство», прославив, правда, на века этот журнал. И открыв эру самолетостроения. Сейчас страшно представить, что бы было, если бы человечество послушало скептиков и заняло выжидательную позицию: «Вот когда самолеты станут лучше, тогда и поговорим!» Слава богу, кроме скептиков, есть еще и энтузиасты. На рис. 4-2-2 справа показан современный российский самолет А-50. Честно признаюсь, когда стоишь рядом с такой махиной, впечатления переполняют. Но специалисты спокойно объяснят вам, что и этот самолет не лишен недостатков, которые будут устранены в следующих разработках. И это – нормальный ход человеческого прогресса. У BIM-программ все точно так же. Все современные версии – «сырые». И у приходящих им на смену будет меняться лишь степень «сырости». Причем именно меняться, а не уменьшаться, поскольку старые недостатки будут устраняться, но вместо них появятся новые, так как наши требования к BIM-программам и наши ожидания от них постоянно растут. Существует два выхода. Первый – сидеть и ждать, аргументируя свою позицию постоянным несовершенством программ. Второй – работать с тем, что есть, осваивая новую технологию, нарабатывая опыт, знания и умения, прилагая усилия к движению вперед. История показывает, что вторая точка зрения всегда оказывается более правильной. Архитектор Фрэнк Гери в 1991 году начал работу по созданию Музея современного искусства в Бильбао, не дожидаясь, когда компьютерные программы станут более совершенными (думаю, никто не сомневается, что двадцать лет назад они были менее совершенными, чем сейчас). И не дожидаясь, когда кто-нибудь ему объяснит и разложит по полочкам, что, когда и как надо делать. А без компьютерных технологий, в частности без программы CATIA, помноженных на его энтузиазм, ему бы просто не удалось создать это сложнейшее по форме сооружение, да еще за столь короткий срок. Он подобрал и использовал лучшее, что было на тот момент в области САПР, и добился успеха (рис. 4-2-3). Сейчас компьютерная технология проектирования развилась настолько, что мы уже такие формы со студентами на занятиях делаем. И эти студенты в своей профессиональной деятельности потом уйдут далеко вперед и построят здания еще лучше. В этом – суть прогресса. И Фрэнк Гери будет радоваться их успеху вместе с остальными. Îáìåí îïûòîì â óñëîâèÿõ êîíêóðåíöèè 283 Рис. 4-2-3. Музей Гуггенхайма в Бильбао. Архитектор Фрэнк Гери, 1997 Но для своего времени лучшим был Фрэнк Гери. И еще – братья Райт собрали свой первый самолет в собственной велосипедной мастерской. Теоретически это мог сделать и любой другой – стартовые условия требовались почти «нулевые». В наше время технология авиастроения шагнула настолько далеко вперед, что те страны, которые раньше не строили самолеты, похоже, их строить уже и не будут – без внешней помощи они просто не догонят тех, кто строит. Об этом надо всегда помнить! 4.2.3. Обмен опытом в условиях конкуренции В прежние времена в нашей стране существовала разветвленная система обмена передовым опытом производства в различных сферах деятельности. Не берусь сейчас оценивать, насколько она была эффективной. Но в наше время такая система, безусловно, помогла бы тем представителям проектно-строительной отрасли, кто только начинает осваивать технологию BIM и постоянно нуждается в ценных советах и подсказках. Однако раньше была социалистическая экономика с командным центром, сейчас – капиталистическая, основанная на принципе, когда каждый работает на себя. Поэтому возникает естественный вопрос – насколько вообще возможен обмен опытом в условиях конкуренции? 284 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Первый приходящий на ум ответ – невозможен! Действительно, зачем какой-то фирме, уже добившейся определенных успехов в освоении BIM, укрепившей свои позиции на рынке и поднявшейся на следующую ступеньку развития, делиться с конкурентами своими идеями, мини-открытиями, технологическими находками, новыми организационными приемами и т. п.? Пусть даже за деньги? Ведь это конкуренты. А логика бизнеса с точки зрения одного из его участников всегда очень проста – лучше, чтобы конкуренты были слабее или чтобы их не было вообще. Личный опыт автора показывает, что всегда, когда с какой-нибудь проектной фирмой удается сделать в области внедрения новой технологии что-то хорошее, тебя отблагодарят, но попросят никому больше об этом не рассказывать. Иногда даже просят вообще не рассказывать о том, что данная фирма внедряет что-то новое и у нее дела скоро пойдут еще лучше. Пусть все думают, что у нее все спокойно и по-старому. И это – достаточно логично для существования в условиях конкуренции. Есть, правда, и такие случаи, когда организация открыто рассказывает о своих достижениях, поскольку чувствует себя достаточно уверенно и понимает, что образ компании, успешно внедряющей новые технологии, укрепляет позиции на рынке и приносит новые заказы. Но таких пока немного. Что это, консерватизм? Нет! Тогда, может, здравый смысл? Да! А мне в результате приходится рассказывать об успехах BIM на примерах студенческих работ (качество и значимость которых от этого ничуть не уменьшаются). Но в этом есть и серьезный плюс – на студенческих проектах мы можем постоянно экспериментировать, чего работающая фирма себе позволить уже не в состоянии. Сейчас периодически возникает множество дискуссий (в различных формах и видах) на тему «BIM или не BIM?», которые, безусловно, весьма полезны для понимания проблемы и нахождения путей ее решения. Но там почти повсеместно наблюдается интересное явление: как только кто-то из участников дискуссии приходит к пониманию, что «BIM – это хорошо», он обычно замолкает, и в дальнейшем с неменьшим интересом наблюдает за ходом обсуждений, но уже в качестве молчаливого зрителя, ставя перед собой совершенно иные цели. В этом тоже проявляются здравый смысл и естественная логика бизнеса – зачем убеждать своих конкурентов, кто еще не понял, в том, что BIM – это хорошо, когда ты это уже понял? Поэтому, если посчитать количество фирм, что участвовали в дискуссиях, а потом стали молча наблюдать, картина понимания важности BIM в нашей стране становится более оптимистичной. Îáìåí îïûòîì â óñëîâèÿõ êîíêóðåíöèè 285 Но, кроме самих проектных фирм, существуют еще и их сотрудники. За многие годы рыночной экономики эти люди хорошо усвоили, что если сегодня ты работаешь в одной фирме, то завтра можешь оказаться, мягко говоря, в другой. В таком случае для человека на основное по значимости место в его жизни выходит собственная профессиональная квалификация, являющаяся определенной гарантией его дальнейшего жизненного благополучия. И тут взаимоотношения между сотрудниками различных фирм могут принципиально отличаться от взаимоотношений их работодателей и самих организаций. Поскольку, осваивая новые технологии, человек повышает свой личный профессиональный уровень, то есть работает не только на фирму, но и на себя. Поэтому сотрудники (проще говоря, рядовые пользователи) довольно охотно общаются друг с другом, передавая накопленный ими опыт освоения BIM и получая взамен опыт других. Причем свой опыт они готовы передавать самой широкой аудитории. Чтобы в этом убедиться, достаточно зайти на любой сайт, где происходит такое общение (рис. 4-2-4). Таким образом, в настоящее время в освоении BIM складывается интересная ситуация: проектные организации и их руководители не хотят обмениваться опытом или передавать свой опыт другим, а рядовые Рис. 4-2-4. Странички популярных русскоязычных сайтов: форума пользователей САПР www.DWG.ru, сообщества пользователей Autodesk www.communities.autodesk.com и независимого информационно-аналитического портала для профессионалов и разработчиков САПР всех платформ www.isicad.ru 286 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM пользователи, наоборот, занимаются этим много и с большим удовольствием. Но есть еще и третья сторона – производители программного обеспечения. Они сегодня больше всех заинтересованы в том, чтобы знания по BIM-программам и опыт их использования как можно шире и глубже проникали как в фирмы, так и к рядовым пользователям. Для этого вендорами и дилерами активно проводятся различные форумы, семинары и конференции, где этим опытом и обмениваются. Наиболее дальновидные также оказывают помощь учебным заведениям и сообществам пользователей, организуют различные конкурсы для студентов и профессионалов, выпускают специальную литературу, поддерживают информационные сайты и т. п. (рис. 4-2-5). Рис. 4-2-5. На «Форуме Autodesk 2010» в Москве было порядка 1500 участников Причем их активность, пришедшая на смену деятельности прежних министерств и ведомств, бывает настолько высока, что у некоторой части скептиков возникают даже подозрения, что производители программ преследуют здесь какие-то свои корыстные цели. Странное подозрение. Не раскрою большой тайны, если скажу, что интересы разработчиков программного обеспечения действительно абсолютно ясные и корыстные, и они этого не скрывают: продать как можно больше своих программ! А логика их бизнеса и специфика их товара таковы, что это можно сделать только через массовое внедрение программных средств в производство, обучение персонала, внедрение передового опыта и многое другое с целью показать всем, что новые инструменты всесторонне выгодны для их пользователей (рис. 4-2-6). Îáìåí îïûòîì â óñëîâèÿõ êîíêóðåíöèè 287 Рис. 4-2-6. Странички сайтов: вверху – компаний Autodesk c учебным материалом по работе с расчетными и конструкторскими программами; внизу – Bentley Systems с примерами внедрения BIM-технологии Проще говоря, для успешных продаж BIM-программ их разработчикам надо не просто выпускать хорошие программы, но и поднять нашу проектно-строительную отрасль на новый технологический уровень. Так что от их деятельности тоже существенно зависит будущее BIM в России. А конкуренция уже между разработчиками программного обеспечения – надежная гарантия того, что прогресс будет идти быстро и в правильном направлении. 288 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM 4.2.4. Профессиональные навыки и сила привычки Думается, что до сих пор никто реально не оценивал мощь этой самой силы привычки и ее способность тормозить или даже отбрасывать назад новые, пусть даже самые прогрессивные начинания. Наверное, каждый из нас попадал в ситуацию, когда в его отсутствие у него на столе «наводили порядок». Результат почти всегда одинаков – мы тратим кучу времени на то, чтобы снова все разложить по своим местам так, как было, и только после этого продолжаем работать. При этом обычно помыслы того, кто наводил порядок, были чистыми и светлыми, а сам порядок был научно организован и соответствовал самым современным подходам к этому делу. Но стало хуже. Другой пример. В последние годы многие автомобилисты пересаживались с «леворульных» машин на «праворульные» или наоборот. По своему опыту скажу, что эта процедура весьма длительная и тяжелая – переучить себя на новое расположение приборов управления и вырабатывать новые навыки вождения машины, пытаясь напрочь стереть из памяти прочно сидящие там старые, теперь уже не нужные (и даже вредные). Теперь пример ближе к теме. В версии AutoCAD 2009 поменялся интерфейс. Поменялся на более правильный, прогрессивный и удобный. Я, например, понимаю, зачем такой переход понадобился. Другие могут не понимать. Но главное – это то, что интерфейс сменился, а людям надо работать, делать проекты, укладываться в отведенные сроки, а работать в новом интерфейсе пока неудобно, потому что непривычно. Почти как с автомашинами. Признаюсь, и мне было неудобно. Я при работе в первые дни тоже тратил много времени на поиск команд, которым либо изменили названия, либо их переместили в другие логические группы, каждый раз внимательно осматривал экран, чтобы не упустить настройки каких-либо параметров, и т. п. Неудобно, но работать надо. И привыкать к новому интерфейсу придется – никуда не денешься. В результате люди, которым необходимо много работать, для себя нашли простой выход – они все равно работают, но в привычной для них версии AutoCAD 2008 (или даже ниже), то есть в старом интерфейсе. А все новшества версии 2009 остались для них «за бортом». Дизайнеры Autodesk, надо отдать им должное, эту ситуацию предвидели. И нашли довольно остроумное решение – на передней панели рабочего экрана программы справа внизу они поместили кнопочку (с «шестеренкой»), нажатие которой переключает интерфейс AutoCAD с нового на старый, и наоборот (рис. 4-2-7). Вы спросите, в чем же тут проблема? А проблема в том, что прошло уже три года, но немало старых и, как они сами себя оценивают, опытных пользователей AutoCAD об этой кнопочке до сих пор ничего не знают. Ïðîôåññèîíàëüíûå íàâûêè è ñèëà ïðèâû÷êè 289 Рис. 4-2-7. Кнопка переключения интерфейса в пакете AutoCAD Я надеюсь, что после чтения этой книги число пользователей, «страдающих» от нового интерфейса, уменьшится, но проблема остается, и она вовсе не в кнопке переключения интерфейса. Все люди, о которых шла речь, – это многолетние пользователи AutoCAD, но они проектировщики. Поэтому они с головой ушли в проекты, а не в AutoCAD, они живут в проектах, они уже до рефлекторного уровня погрузились в эти проекты, а программа для них – всего лишь привычный (на таком же рефлекторном уровне, как карандаш или линейка) рабочий инструмент. Который вдруг стал непривычным: поменялся интерфейс – и надо заново формировать многие рабочие навыки. Может быть, трудно найти кнопку переключения интерфейса (снова смотрите рис. 4-2-7) или сложно понять, что она делает? Нет. Люди часто даже и не пытаются найти ее или понять. Они берут новую программу, видят в ней старые, хорошо знакомые кнопки и только с ними и работают. Ничего нового им не надо! Зачем тогда они поставили себе новую программу? Причины могут быть разные (например, начальство приказало), но каждый раз это приводит к определенным трудностям. Даже если смена программы вызвана серьезной производственной необходимостью. С годами начинаешь понимать, что периодически всплывающие предложения ввести на компьютерной клавиатуре дополнительную клавишу <Any key> не лишены основания. Многим так будет проще. Потому что люди часто работают как машины, им некогда думать, им проект («рабочку») делать надо. 290 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM А тут еще какой-то BIM появился, где меняется не только интерфейс, но и сам подход к проектированию! И это все надо осваивать, а это требует усилий. Тут еще что-нибудь не работает как надо – все программы этим грешны. А в довершение кто-нибудь скажет, что он «знает программу лучше», где все плоское и ничего делать не надо – все и так ясно и понятно. А BIM – это плохо, от него один вред. И полностью растерявшийся пользователь радостно хватается за такое доходчивое объяснение, чтобы ничего не делать – так проще и спокойнее. Если я где-то и сгустил краски, то только в конкретном указании, что это связано с BIM. Все остальное – типичная ситуация, связанная с первоначальным этапом освоения чего-то нового или переходом на это новое. Но есть люди, которые достаточно легко перестраиваются на новые технологии. Это – молодые специалисты, еще не отягощенные «вредными» привычками. Такие в коллективе, осваивающем новый подход к проектированию, должны быть обязательно. И они незаменимы при поголовном освоении всеми сотрудниками новых программ и методик их использования. В завершение еще раз подчеркну – приглашайте к сотрудничеству специалистов, уже имеющих знания и опыт работы в новой технологии. Они не только передадут знания, но и вселят в сотрудников уверенность, что у них тоже все получится. Иногда достаточно минимального толчка (например, показать кнопку переключения интерфейса или клавишу <Any key>), и люди поверят в свои силы, раскроют глаза, разогнут спину, улыбнутся, и все пойдет гораздо легче. Вопросы для самоконтроля 1. Всегда ли надо покупать новые программы, если они появились? 2. Какие BIM-программы считаются «сырыми»? 3. Возможен ли обмен опытом между предприятиями при капитализме? 4. Зачем нужны для BIM сообщества пользователей? Ýêîëîãè÷åñêè ðàöèîíàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå 291 4.3. BIM и экологически рациональное проектирование В последние два десятилетия почти одновременно и параллельно с информационным моделированием зданий успешно развивается еще один, но совершенно с иной точки зрения концептуальный подход к созданию новых объектов – экологически рациональное проектирование (Sustainable Design). Это понятие, получившее в мире широчайшее распространение, относится к общей концепции устойчивого развития (Sustainable Development) и по своей сути просто обречено на тесное взаимодействие с технологией BIM. Рассмотрим все это более подробно. 4.3.1. Экологически рациональное проектирование Термин устойчивое развитие впервые появился в 1987 году в докладе Всемирной комиссии ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее». Он подразумевает такое развитие мирового сообщества, при котором «нынешние поколения людей удовлетворяют свои потребности, не лишая будущие поколения возможности удовлетворять свои». Его появление и широкое распространение в мировой практике связано с возросшей озабоченностью человечества ухудшающейся экологической обстановкой, истощением природных ресурсов и многими другими факторами, ставящими под сомнение наше дальнейшее успешное существование. Реализацию идей устойчивого развития призван координировать и претворять в жизнь Всемирный совет по экологическому строительству, который имеет уже в подавляющем большинстве стран – членов ООН свои национальные отделения. В рамках концепции устойчивого развития появился новый подход к проектированию и возведению объектов, названный экологически рациональным проектированием. Этот подход предполагает интеграцию, анализ и оптимизацию экологических, технологических, социальных и экономических факторов на каждом этапе процесса проектирования, широкое использование энергосберегающих технологий и возобновляемых ресурсов, в том числе и замкнутый цикл ресурсопотребления, гармоничное вхождение нового здания в окружающую природную среду и многое другое. Все это должно сводить до минимума вредное воздействие человеческой деятельности на окружающий нас мир. В настоящее время многократно подсчитано, что разумно осуществляемое экологически рациональное проектирование не только сохраняет природу, но и является экономически выгодным, поскольку сокращает 292 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM расходы на содержание и обслуживание здания при рассмотрении этого процесса в длительной перспективе. То есть «зеленое» проектирование – это не просто проектирование в его обычном понимании, но и задание оптимальных параметров будущей эксплуатации здания в течение всего его жизненного цикла (рис. 4-3-1). Рис. 4-3-1. График временной зависимости стоимости здания с учетом расходов на его эксплуатацию при обычном и «зеленом» строительстве В настоящее время экологически рациональное проектирование в мире стимулируется через несколько уже существующих стандартов или, правильнее сказать, систем рейтинговых оценок (так называемых «зеленых рейтингов»), призванных средствами общественного мнения побудить застройщиков и производителей встать на путь более рационального природопользования. Эти системы пока носят в основном рекомендательный характер для вновь создаваемых либо реконструируемых зданий, при проектировании инфраструктуры здания, выполнении внутренней отделки и в других вопросах, а сертификация по ним – дело сугубо добровольное, но уже весьма престижное. Наиболее распространенными в мире «зелеными» рейтингами являются американский LEED и английский BREEAM, а также появившийся сравнительно недавно немецкий DGNB. Американская система LEED разработана в 1998 году Советом по экологическому строительству США (USGBC) и является рейтинговой системой для так называемых «зеленых» зданий (Green Building), то есть зданий, удовлетворяющих требованиям экологически рационального проектирования. Серьезной особенностью системы LEED является то обстоятельство, что она основывается исключительно на строительных нормах и правилах, действующих в США. Ýêîëîãè÷åñêè ðàöèîíàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå 293 Система LEED в настоящее время применяется в США и некоторых других странах как рекомендуемый стандарт оценки проектов энергоэффективных и экологически рациональных зданий для осуществления перехода строительной индустрии к проектированию, строительству и эксплуатации таких сооружений. В нынешнем виде LEED содержит четыре уровня оценок: просто сертификация, «серебро», «золото» и «платина». Сертификация проекта по LEED пока добровольная, но уже пользуется во многих странах большой популярностью, поскольку является весьма престижной в глазах общественности и повышает коммерческую привлекательность проекта. При этом общая тенденция такова, что постепенно соответствие новых зданий критериям LEED становится обязательным условием для получения разрешения на строительство (рис. 4-3-2). Рис. 4-3-2. Музей искусств Grand Rapids, Мичиган, США. Спроектирован с использованием технологии BIM. Строительство 2004–2007. «Золотой» сертификат LEED. Архитекторы wHY Architects, 2007 Уже сейчас в 29 городах и 13 штатах США застройщики обязаны пройти сертификацию по LEED для участия в строительстве общественных зданий. Еще в трех штатах, включая Нью-Йорк, частным застройщикам предоставляются налоговые льготы — в случае, если их проекты отвечают этим экологическим стандартам. 294 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM По данным на 2009 год в мире примерно 300 миллионов квадратных метров застроенных площадей были спроектированы по системе LEED. Британская система оценки экологической эффективности зданий BREEAM разработана компанией BRE Global в 1990 году и также широко используется ныне по всему миру. BREEAM оценивает эффективность зданий с точки зрения менеджмента и экологии: здоровья и самочувствия человека, борьбы с факторами загрязнения окружающей среды, эффективности использования энергии, воды, территории, транспорта, безопасности строительных материалов, утилизации отходов – всего около 60 пунктов, за каждый из которых дается определенное число оценочных баллов. В этой системе также хорошо проработана типология сертифицируемых объектов (офисы, образовательные учреждения, многоквартирные дома, суды, тюрьмы, экодома и т. п.), причем в каждой типологической группе акцент делается на чем-то своем. BREEAM – это также добровольная система сертификации зданий, которым присваивается определенный рейтинг. Присвоенные по ней конкретному объекту баллы затем умножаются на весовые коэффициенты, отражающие актуальность аспекта в месте застройки, суммируются и переводятся в результирующую оценку: «удовлетворительно», «хорошо», «очень хорошо», «отлично», «великолепно». У BREEAM также имеется объективная тенденция стать обязательной системой сертификации. На конец, 2009 года в мире по BREEAM сертифицировано более 110 000 строений, и еще примерно половине миллиона зданий предстоит пройти этот процесс. Примеров особенно удачного проектирования с выполнением требований «зеленых» рейтингов в мире довольно много. Один из них (по BREEAM) – небоскреб Swiss Re Building (также известный как «Дом-огурец») в Лондоне, в котором сама система здания позволяет выравнивать внутреннюю температуру и защищает от внешнего шума. В 2004 году Королевский институт британских архитекторов (RIBA) назвал «Дом-огурец» «Лучшим зданием Великобритании» и первым экологически чистым высотным зданием в стране (рис. 4-3-3). Система сертификации DGNB была разработана немецким «Обществом по экологическому строительству» в 2007 году для использования в качестве инструмента при проектировании и оценке качества зданий как в момент их ввода в эксплуатацию, так и в долгосрочной перспективе. Здания оцениваются по категориям: «бронза», «серебро» и «золото». Существуют шесть аспектов, влияющих на оценку: экология, экономика, социально-культурный и функциональный аспекты, техническое оснащение, качество эксплуатации, а также учет места расположения. Каждый тип здания имеет свою собственную оценочную матрицу. Ýêîëîãè÷åñêè ðàöèîíàëüíîå ïðîåêòèðîâàíèå 295 Рис. 4-3-3. Лондонский «Дом-огурец» высотой 180 метров – пример экологически рационального здания. При проектировании использовалась технология BIM. Архитектор Норманн Фостер, 2004 DGNB – это единственная с мире система, которая рассматривает не только сам объект, но и 50 лет функционирования здания с помощью оценки его жизненного цикла. Сертификат DGNB свидетельствует о положительном воздействии сооружения на окружающую среду и общество в количественном выражении (рис. 4-3-4). Еще одна система продвижения идей экологически рационального проектирования, получившая широкое распространение по всему миру, – «Энергетическая звезда» (Energy Star). Она представляет из себя знак энергетической эффективности, учрежденный в США в 1992 году. Этот знак является механизмом рыночного 296 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-3-4. Новое здание Агентства по защите окружающей среды в Дессау, Германия. Пилотный проект для DGNB, вышедший в итоге на «золотую» оценку. Архитектор Sauerbruch & Hutton, 2005 партнерства, имеющего своей целью сокращение масштабов потребления энергии и загрязнения воздуха. В США и Канаде постоянно совершенствуются стандарты на соответствие этому знаку. Подсчитано, что с момента введения этого знака потребители сэкономили около 10 миллиардов долларов США в виде непроизведенных расходов на электроэнергию. В настоящее время знак «Энергетическая звезда» активно применяется в строительстве (более половины домостроительных компаний в США уже участвуют в этой программе). Мы перечислили лишь самые известные программы, стимулирующие внедрение экологически эффективного проектирования, существует еще множество других (рис. 4-3-5). Причем разные страны либо разрабатывают свои подобные рейтинговые системы, либо применяют (адаптируют) у себя уже существующие. В России параметры «зеленых рейтингов» вырабатываются общественной организацией «Совет по экологическому строительству» (RuGBC), учрежденной в 2009 году и являющейся частью Всемирного совета по экологическому строительству. BIM è «çåëåíîå» ïðîåêòèðîâàíèå 297 Рис. 4-3-5. Система «зеленых» рейтингов распространяется по всему миру В 2009 году было заявлено, что Россия планирует в течение двух-трех лет разработать собственные, адаптированные и добровольные к исполнению стандарты с учетом специфики и традиций российского строительства, а также с учетом опыта других стран. По предварительным оценкам, ближе всего эти стандарты будут соответствовать немецкому DGNB. Сегодня все оценки экологической рациональности возводимых зданий – добровольные. Но общая мировая тенденция заключается в том, что все существующие «зеленые» рейтинговые системы постоянно развиваются и совершенствуются. Постепенно, но неумолимо они входят в проектную практику, и наступит время, когда их требования наконец получат силу закона. После чего все новые здания, таким образом, станут «зелеными». 4.3.2. BIM и «зеленое» проектирование Соответствие проекта существующим экологическим рейтингам – тот случай, когда надо очень умело просчитать эксплуатационные качества будущего объекта. Но это как раз и есть одна из основных задач информационного моделирования зданий. Так что BIM и «зеленое» проектирование просто обязаны быть вместе. Интересный опыт провела компания Autodesk. Поскольку она является одним из ведущих разработчиков технологии BIM и программ для эко- 298 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM логически рационального проектирования, то и решено было проверить все свои самые последние разработки на проекте одного из собственных офисных зданий (рис. 4-3-6). Результат получился симпатичным и весьма эффективным. Был на деле опробован целый комплекс программ в составе Revit Architecture, Revit MEP, Navisworks и Ecotect Analysis, а также машиностроительный Inventor для изготовления отдельных элементов инженерного оснащения и дизайнерского оформления здания. Создатели этих программ на примере собственного здания получили ценнейший фактический материал для своих дальнейших разработок. При проектировании реконструкции здания Autodesk (под новый офис было взято уже существовавшее сооружение) также использовался Рис. 4-3-6. Новый офис компании Autodesk в Уолтхэм, Массачусетс, США. Реконструкция здания полностью выполнена по технологии BIM. «Платиновый» сертификат LEED. Архитекторы KlingStubbins, строители Tocci Building Companies, 2008 BIM è «çåëåíîå» ïðîåêòèðîâàíèå 299 достаточно новый и многообещающий организационно-экономический принцип взаимодействия архитекторов, собственников, строителей и подрядчиков – Интегрированная разработка проекта (IPD), при котором все перечисленные категории заинтересованных в реконструкции здания лиц работали как единая команда. Такой подход несколько лет назад получил полное одобрение Американского института архитекторов (AIA) как весьма перспективный. Так что вновь полученное здание стало одним из первых и весьма интересным примером комплексного использования BIM с программами энергетически эффективного проектирования в условиях взаимодействия всех участников проекта на принципах IPD. Другими словами, в этом проекте новые проектно-строительные технологии объединились с не менее новаторскими формами организации взаимоотношений участников создания объекта. Думается, что именно так, то есть комплексно, и надо подходить к решению проектно-строительных задач, а не уповать на один, пусть и весьма эффективный («BIM или не BIM?») сегмент всей цепочки. В настоящее время все, что связано с экологически рациональным проектированием, получает приставку «зеленый». Поэтому вполне логично, что «позеленело» и BIM – появился на свет новый термин Green BIM (рис. 4-3-7). А технология BIM, продолжая постоянно совершенствоваться в этом «зеленом» направлении, уже сейчас помогает эффективно решать вопросы проектирования без ущерба для развития человечества. Похоже, что из всех разделов информационного моделирования зданий Рис. 4-3-7. Проект нового здания Королевского суда в Эйлсбери, Великобритания. Полностью выполнен с использованием Green BIM. Удостоен оценки «отлично» по системе BREEAM. Авторы проекта HOK, Turner & Townsend, AECOM, 2009 300 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Green BIM ожидает в ближайшие годы самое бурное развитие, поскольку задачи здесь стоят огромные и поле для деятельности почти безгранично. В частности, Администрация общих служб (GSA), государственная организация-заказчик и владелец федеральной собственности в США, а также разработчик стандартов для BIM планируют, что к 2030 году все вводимые в строй федеральные объекты будут класса «net-zero» («чистый нуль»), то есть обходиться только собственной, вырабатываемой из возобновляемых источников, или сбереженной, энергией. Для вновь создаваемых коммерческих объектов в США срок установлен еще меньший – к 2025 году. В Евросоюзе в 2010 году специальной директивой окончательным сроком введения «чистого нуля» для вновь создаваемых государственных объектов назначен 2020 год. Для решения этой весьма сложной задачи в США уже в 2009 году был выпущен первый вариант «Руководства по BIM для энергопотребления» («GSA BIM Guide for Energy Performance»), где сформулированы основные правила и подходы к решению проблем проектирования рационального энергопотребления. Разработчики программ тоже не стоят на месте. Ими уже выпущен целый ряд новых BIM-приложений по расчетам энергетических и целого ряда других характеристик зданий. А компания Autodesk создала даже интернет-ресурс Green Building Studio, призванный в облачном режиме помогать проектировщикам по указанию географического положения объекта получать необходимую для «зеленого» проектирования информацию (правда, пока он наиболее эффективен только для Северной Америки) (рис. 4-3-8). Рис. 4-3-8. Интернет-ресурс Autodesk Green Building Studio BIM è «çåëåíîå» ïðîåêòèðîâàíèå 301 Однако сейчас, когда на проектировщиков хлынула целая волна новых технологий и они не успевают еще во всем этом разобраться, приходится констатировать, что внедрение Green BIM в мировой проектно-строительной практике находится фактически на своем начальном этапе. Исследования, проведенные американской компанией McGraw-Hill Construction в 2009 и 2010 годах в сфере строительной индустрии Северной Америки, показали, что возможности Green BIM используются еще очень слабо. Например, в США в 2009 году лишь менее десятой части тех, кто сертифицировался на «платиновый» LEED, утверждают, что использовали для проектирования технологию Green BIM. И только 17% опрошенных пользователей BIM в США заявили, что они освоили больше половины возможностей этой технологии для работы по «зеленым» проектам. Однако 78% пользователей BIM в США декларировали, что они планируют в течение ближайших трех лет начать активно использовать и Green BIM. Так что впереди у технологии Green BIM довольно большие общемировые перспективы. Но и сейчас уже многое делается. Например, в Австралии в 2010 году было введено в эксплуатацию первое коммерческое многоэтажное здание Ark Building, которое не просто спроектировано и построено по технологии BIM (работа велась в комплексе программ на основе ArchiCAD), но и управляется также с помощью специализированных программ, использующих эту информационную модель здания. Австралийский проект Ark Building получился весьма успешным, поскольку с самого начала разрабатывался по принципам информационной модели здания: от первых предложений консультантов и архитекторов до формирования рабочей документации. Это означает, что данные, заложенные в информационной модели, могут использоваться, например, собственником либо его сотрудниками для непрерывного управления арендуемыми площадями и мониторинга эксплуатационных расходов по всему зданию либо его частям. Фактически инфраструктура и управление зданием объединились в единую высокоинтегрированную, информационно насыщенную и экологически рациональную окружающую среду. Проект Ark Building получил оценку «6 звезд» по национальной системе Green Star и «5 звезд» по также национальной системе энергетической эффективности NABERS. Здание признано «Лучшей постройкой 2010 года» в Австралии (рис. 4-3-9). 302 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-3-9. Здание Ark Building в Сиднее, Австралия. Внешний вид и помещение управления HVAC-системами. Работа полностью выполнена по технологии BIM. Архитектурное бюро Rice Daubney, 2010 Сегодняшняя ситуация в области экологически рационального проектирования такова, что для соответствия проекта «зеленым» рейтингам инженерные вопросы, включая компьютерное моделирование, и расчеты систем здания должны обсуждаться уже на начальных этапах проектирования. Поэтому для инженеров и архитекторов становится необходимым быть вовлеченными в решения по экологии почти с первого дня работы над проектом, что позволяет эффективно осуществлять технология Green BIM. Яркий пример, подтверждающий эту мысль, – главный стадион Олимпиады-2012 в Лондоне. Его строительство началось в мае 2008 года (подготовка площадки – в 2007 году) и должно быть завершено в кратчайшие для такого объекта сроки – к лету 2011 года. Вместимость стадиона во время Олимпиады – 80 000 зрителей, после нее объект переходит в обычный режим работы, при котором число зрительских мест сократится до 25 000. Ориентировочная стоимость объекта 537 миллионов фунтов стерлингов, и она постоянно растет. BIM è «çåëåíîå» ïðîåêòèðîâàíèå 303 Но самое главное – Олимпийский стадион в Лондоне с самого начала создается как образец экологически рационального проектирования, хотя некоторые архитектурные критики усмотрели в таком подходе отсутствие архитектурной яркости и национальной выразительности (не в пример стадиону «Птичье гнездо» в Пекине). Хотя, если вспомнить, о стадионе в Пекине в период его создания писали практически то же самое. Критики были, есть и будут, и они всегда будут недовольны (как только критик становится довольным, он перестает что-либо критиковать и в результате гибнет от голода и болезней). А стадион в Лондоне уже сейчас выглядит изящно (рис. 4-3-10). Рис. 4-3-10. Проект и различные этапы строительства Олимпийского стадиона в Лондоне. Консорциум Olympic Delivery Authority (ODA). 2009–2010 годы Вопросы для самоконтроля 1. Какое развитие считается устойчивым? 2. Что понимается под экологически рациональным проектированием? 3. Для чего разрабатываются «зеленые рейтинги»? 4. Насколько BIM помогает в «зеленом проектировании»? 304 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM 4.4. Кто создает BIM Информационная модель здания – чисто виртуальный объект, который можно «увидеть» только с помощью специальных BIM-программ, которые эти модели и создают. Но более точно будет сказать, что информационные модели зданий все же создаются человеком (специалистом) при помощи упомянутых уже BIM-программ. Поэтому возникают естественные вопросы о том, какие это должны быть специалисты, создающие информационные модели зданий, где их брать и как их готовить. 4.4.1. Новые требования к специалистам На сегодняшний день существуют два источника получения необходимых специалистов – подготовка новых и переподготовка уже имеющихся. Новые проектировщики – это в основном выпускники вузов разных специальностей, которых готовят еще на студенческой скамье. Многолетний опыт показывает, что практически все студенты обладают живым умом, тягой к знаниям, огромным и искренним желанием осваивать все новое и фантастической работоспособностью. С другой стороны, этот же опыт показывает, что они достаточно ленивы, отвлекаются на всякую ерунду и любят все делать в последний момент. То есть студенты (как и «свежие» выпускники вузов) обладают всеми качествами, необходимыми для освоения новых, более эффективных и производительных технологий проектирования. Более того, исследования, проведенные компанией McGraw-Hill Construction, показали, что практически все ныне действующие профессиональные проектировщики тоже когда-то были студентами. Следовательно, они тоже в той или иной степени обладают всеми присущими студентам качествами и поэтому также потенциально готовы к освоению новых, более производительных технологий проектирования. Конечно, энергии и «эластичности ума» для освоения нового у них поменьше, они уже «отягощены правильными знаниями» и практическими навыками, что часто мешает в освоении нового, зато опыта и знаний в проектировании и работе со зданиями имеют намного больше. Таким образом, при подготовке кадров для освоения BIM речь фактически должна идти о единой большой категории пользователей, которым надо помочь освоить новые методы работы. Как уже отмечалось, BIM – это новая технология проектирования. Но, и это тоже отмечалось, BIM гораздо шире, чем просто проектирование. Это еще и работа со зданием в течение всего его жизненного цикла. Поэтому информационное моделирование зданий по мере своего разви- Íîâûå òðåáîâàíèÿ ê ñïåöèàëèñòàì 305 тия предъявляет не просто повышенные, но и существенно расширенные требования к подготовке специалистов строительной отрасли, делая этих специалистов более разносторонними и универсальными, раздвигая рамки их специализации. С развитием средств компьютерной графики среди проектировщиков появилась своего рода особая специальность – визуализатор, в задачу которого входит создание фотореалистичного компьютерного трехмерного макета здания, в то время как остальные проектировщики работают над проектом в «классическом» виде (планы и фасады). Визуализаторы – это своеобразные «машинистки» нашей компьютерной эпохи. В свое время, когда печатающие машинки были доступны не всем и требовали специальных навыков работы, от машинисток с их профессионализмом в печатании текста была огромная польза. Но затем этот вид деятельности исчез за ненадобностью (как, кстати, появлялись и исчезали в свои периоды времени операторы ЭВМ, чертежники, да и еще многие). Так вот, визуализаторы (как вид деятельности, конечно) тоже исчезнут, успешно выполнив возлагавшуюся на них на определенном этапе развития компьютерного проектирования миссию. Только не надо их путать с менеджерами (координаторами) проектов, без которых пока не обходится ни одна крупная работа. Для информационного моделирования зданий, для работы в технологии BIM специальный «модельщик», осуществляющий свою деятельность параллельно с основным коллективом проектировщиков, не нужен. Информационная модель будущего объекта создается по кусочкам каждым специалистом на своем рабочем месте, причем непосредственно в процессе проектирования. Но при этом для успешной деятельности специалист должен знать намного больше, чем просто свой узкий фронт работы. Его результат должен органично вписываться в общую структуру проектируемого здания. И если он не впишется, об этом благодаря компьютерным технологиям станет известно практически сразу, а не потом на стройплощадке. Фактически сейчас уже речь идет о необходимости появления новых «синтетических» специальностей, так или иначе включающих в себя знание если не всех, то хотя бы многих сходных разделов проектирования. К ним можно отнести, например, существовавшую еще в дореволюционной России и возрожденную в современных условиях специальность «Проектирование зданий», выпускники которой получают квалификацию инженер-архитектор (рис. 4-4-1). Наряду с обычными компонентами подготовки специалиста у проектировщика, работающего с BIM, должны вырабатываться и проявляться такие качества, как: 306 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Рис. 4-4-1. Алла Чусовкова. Проект стадиона (общий вид). Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 • • • • • • комплексное понимание взаимосвязей всех элементов проектируемого объекта, комплексное понимание законов и особенностей функционирования здания, знание «смежных» разделов проекта, выход за рамки «узкой» специализации, владение на высоком профессиональном уровне широким спектром специализированных компьютерных программ и технологий, умение мыслить «объемно», категориями всего здания, умение сразу работать «на компьютере». То, что раньше считалось «энциклопедичностью» знаний, для современного специалиста-проектировщика, владеющего BIM, становится обязательной нормой. Парадоксально, но факт – BIM освобождает человека от многих рутинных видов деятельности, позволяя ему концентрироваться на главном, так что в результате головой ему приходится работать гораздо больше (рис. 4-4-2). В случае больших и сложных проектов создание BIM одними проектировщиками не обходится. В нашей стране на сегодняшний день самая большая работа, использующая технологию BIM, – возведение здания Второй сцены Мариинского Êàê ãîòîâèòü íîâûõ ñïåöèàëèñòîâ 307 Рис. 4-4-2. Проектирование через создание информационной модели здания требует от специалиста более широкого кругозора и универсальности мышления театра. Так вот там, как мы уже писали, над проектом могло одновременно работать до 250 специалистов. Конечно, такой коллектив требует не только хорошей административной, но и особой информационно-технической организации с привлечением специалистов в области компьютерных технологий, особенно API. В задачу этих специалистов входят: • организация управления проектом; • организация согласованного обмена данными между участниками проекта; • разработка специальных BIM-приложений или адаптация уже имеющихся с учетом конкретной специфики проекта. Их специализация – более узкая, но и для них всестороннее знакомство с проектом является обязательным условием успешной работы. Такая организация коллектива проектировщиков, работающих над большим проектом и использующих BIM, является достаточно логичной для этой технологии (рис. 4-4-3). 4.4.2. Как готовить новых специалистов Подготовка студента, будущего проектировщика, сегодня складывается из двух компонентов – специальной подготовки по конкретным техническим разделам и обучения компьютерным средствам проектирования. Конечно, в идеале это должно осуществляться вместе. Нет сомнений, что со временем так и будет. Но пока почти везде это – разные предметы, которые преподают разные преподаватели с разных кафедр. Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM Разработка и адаптация BIM-приложения Другие специалисты Связь с производством материалов и конструкций Согласование обмена данными Сметчики Генпланисты Смежники Конструкторы Архитекторы Управление проектом Организация строительства 308 Рис. 4-4-3. Структура проектного коллектива при работе в технологии BIM Не будем касаться первой составляющей, хотя ее можно много и долго обсуждать. Более детально рассмотрим вторую – компьютерную подготовку студентов архитектурно-строительных специальностей. Существует довольно распространенное мнение, обычно поддерживаемое теми, кто «мало» работает с компьютером, что сначала надо научиться рисовать (чертить) руками, а потом уже садиться за «электронный кульман». Все это – в рамках традиционного спора старого и нового. Когда-то говорили, что сначала надо научиться ездить верхом, а потом уже управлять автомобилем. Придет время – и будут говорить, что сначала надо научиться работать с мышью, а потом уже садиться за интерактивный дисплей. Мировой опыт последних двух десятилетий, то есть того периода, во время которого работа с компьютером стала непременным атрибутом грамотного специалиста, убедительно показывает, что чем раньше начинать знакомить студента с информационными технологиями в проектировании, тем лучше будет результат (рис. 4-4-4). Еще лучше – когда студента сразу учат проектировать на компьютере. Что касается умения рисовать руками (работать руками), то это очень важный этап в развитии личности, но, думается, он должен проходить намного раньше. Практика обучения компьютерному проектированию студентов позволяет сформулировать некоторые общие принципы, выполнение которых способствует получению нужного результата: Êàê ãîòîâèòü íîâûõ ñïåöèàëèñòîâ 309 Рис. 4-4-4. Ульяна Гончарова. Проект реабилитационного центра. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 • • • • • Обучение должно быть интересным: с детьми (даже если они взрослые) надо «играть». Учите студентов на примере работ (не обязательно компьютерных) старших поколений с задачей «догнать и перегнать», постоянно подниматься на новые, более высокие уровни. Обучение должно вестись не только на занятиях, вообще главный упор должен делаться на самостоятельную работу студентов, а занятия должны носить «консультативный» характер. Обучение должно идти непрерывно – как минимум 24 часа в сутки. Преподаватель должен знать в 100 раз больше тех, кого он учит. 310 • • • • • • • • • • • Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM При этом сам преподаватель тоже должен постоянно учиться, в том числе и у студентов, которых он учит, – это главная особенность обучения современным компьютерным технологиям. Студенты не должны бояться спрашивать. Главное – учить, а не контролировать. Даже с экзамена студент должен уходить с новыми знаниями. Обучение должно быть как можно более публичным, поскольку освоение информационных технологий требует не только индивидуальных, но и коллективных усилий. Приучайте студентов широко и смело использовать новые технологии представления своей работы. Обучение компьютерной графике должно вестись комплексно по всем предметам. Преподаватели других («некомпьютерных») предметов тоже учат компьютерной графике, даже если сами ее еще не знают – достаточно стимулировать интерес к выполнению заданий на компьютере. Приучайте студентов в процессе обучения участвовать в конкурсах: вкус победы хорошо воспитывает. Не делайте из компьютерной графики культа, всегда руководствуйтесь здравым смыслом – то, что целесообразнее сделать руками, лучше сделать руками. «Не стреляйте из пушек по воробьям!» Наконец, «секретный» принцип – периодически «недодавайте» информацию обучаемым, пусть студенты думают, что «добывают» ее сами. И самое главное – в первую очередь обучайте студентов проектированию, а не компьютерной графике. Учите не «нажимать кнопки», а решать компьютерными средствами поставленную задачу. Это особенно важно для овладения технологией BIM (рис. 4-4-5). Все эти принципы, сформулированные в общих выражениях, полностью подходят для обучения BIM. Еще раз подчеркнем – с той лишь добавкой, что надо воспитывать у студентов общее понимание самой сути здания и комплексный подход к проектируемому объекту (рис. 4-4-6). Все перечисленные принципы также применимы и к «переобучению» на BIM специалистов, ранее не работавших в этой технологии, но имеющих опыт проектирования. С ними работать во многом легче – вопросов о комплексном понимании проекта у опытных специалистов, как правило, не возникает. Но есть другая проблема – они уже имеют определенные привычки. В частности, сотрудники со стажем уже привыкли работать через планы Êàê ãîòîâèòü íîâûõ ñïåöèàëèñòîâ Рис. 4-4-5. Анастасия Кириллова. Проект аквапарка. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 Рис. 4-4-6. Защита диплома по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ (Сибстрин), 2011 311 312 Îñíîâíûå âîïðîñû, ñâÿçàííûå ñ âíåäðåíèåì òåõíîëîãèè BIM и фасады, им трудно и даже совершенно непривычно сразу мыслить трехмерно и делать объемную модель. В этом нет ничего страшного – пусть работают через планы и фасады, раз им так удобнее. Ведь при технологии BIM планы, фасады и разрезы – это всего лишь виды общей модели, через которые на эту модель оказывается полноценное воздействие. Поэтому когда специалист в BIM-программе (это принципиально важно) рисует план этажа, он, хочет того или нет, создает трехмерную модель этого этажа со всей сопутствующей информацией, то есть работает над информационной моделью здания. А способность мыслить трехмерно объемными категориями при погружении в BIM быстро приходит. Поскольку технология BIM в наибольшей степени соответствует логике построения здания. Вопросы для самоконтроля 1. Почему при освоении BIM важно комплексное понимание всего проекта? 2. Можно ли создавать BIM через планы и фасады? 3. Почему желательно «недодавать» знания обучающимся? Глава 5 Программы, реализующие технологию BIM 5.1. Комплекс BIM-программ компании Autodesk ....................315 5.2. Программа Digital Project компании GT .............................331 5.3. Пакет ArchiCAD компании Graphisoft ..................................337 5.4. Комплекс программ фирмы Bentley Systems .........................341 5.5. Программы компании Nemetschek ...............................346 5.6. Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla Structures ..................................350 314 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Несмотря на то что информационное моделирование зданий появилось сравнительно недавно, этот новый подход к проектированию был встречен производителями программного обеспечения с большим энтузиазмом и активностью. На сегодняшний день в мире уже создано достаточно много BIM-программ разного уровня и предназначения, так что для пользователей, особенно начинающих осваивать эту новую технологию, возникает еще одна проблема – как во всем этом активно предлагаемом многообразии программных средств ориентироваться? Конечно, можно (и даже нужно) регулярно читать рекламные буклеты, заходить на сайты производителей и форумы, где постоянно идут дискуссии между специалистами и простыми пользователями, посещать многочисленные семинары и презентации, участвовать в тест-драйвах, но на это уходит время, причем немалое. Появилась даже целая категория «экспертов», которые только тем и занимаются, что сравнивают и тестируют программы, чаще всего уничтожительно-критически о них высказываются и со всеми спорят. Проектировщику же надо прежде всего работать. Вспоминается даже старый анекдот: «Чем отличается магнитофон у обычного человека от магнитофона у радиолюбителя? – У обычного человека на нем можно слушать музыку, а у радиолюбителя магнитофон всегда в полуразобранном состоянии!» Поэтому одна из целей настоящей главы – помочь проектировщикупользователю хоть как-то сориентироваться в этом новом для него и активно расширяющемся мире BIM-программ и их взаимосвязей, на что-то опереться при выработке стратегии своего дальнейшего развития. Задачи информационного моделирования зданий не решаются одной универсальной программой, это целый комплекс средств, часто находящихся на разном уровне развития и постоянно совершенствующихся, причем количество входящих в этот комплекс программ также постоянно увеличивается. Но все эти BIM-комплексы в целом организованы по одной общей и достаточно простой схеме: в центре – группа программ (или одна многосложная программа), создающая основную модель, а вокруг – много приложений, как дающих, так и берущих информацию у этой модели, а также многочисленные устройства ввода (например, объемные сканеры) и вывода (например, 3D печать) (рис. 5-1). Конечно, не надо быть большим специалистом, чтобы такую схему нарисовать. Но, зная эту схему, гораздо легче заниматься ее наполнением. И начинать надо прежде всего с ее центрального блока. И еще совет – ориентироваться больше на опыт успешных пользователей, а не на рекламные буклеты и ролики. Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 315 Рис. 5-1. Схема взаимосвязей комплекса программ, реализующего BIM В этой главе описаны некоторые BIM-программы, получившие широкую мировую известность и уже в той или иной степени использующиеся в нашей стране. На сегодняшний день все BIM-программы произведены иностранными фирмами с учетом принятых в США и Европе проектно-строительных норм. Некоторые из них уже полностью русифицированы и в значительной степени адаптированы к российским требованиям и правилам, другим это еще предстоит. Конечно, перечисленные программы не идеальны – идеальных просто нет. Практически ко всем описанным программам у наших пользователей (да и не только у наших) есть замечания, иногда весьма существенные, а также многочисленные пожелания по совершенствованию. И это совершенствование, чаще всего даже опережающими темпами, постоянно происходит. Но все эти BIM-программы уже многократно подтвердили в мировой проектно-строительной практике свою эффективность и состоятельность, что проиллюстрировано новыми примерами. Приведенный перечень программ не претендует на полноту. Более того, с каждым новым днем он будет все больше и больше устаревать. Но останется ориентиром в бушующем океане BIM-технологий. Поэтому все описания программ даны довольно кратко, чтобы главным образом обозначить читателю направление для более серьезного изучения их возможностей. 316 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM 5.1. Комплекс BIM-программ компании Autodesk Программы компании Autodesk в нашей стране известны давно и, казалось бы, в специальном описании не нуждаются. Достаточно лишь упомянуть AutoCAD или 3ds Max, названия которых, похоже, уже вошли в русский язык и стали именами нарицательными, каждое со своим смыслом, как раньше это произошло со словом «ксерокс». И все же после 2002 года, когда компания Autodesk начала стратегический поворот в сторону технологии BIM, под ее маркой на свет появилось такое количество новых (причем постоянно улучшаемых) программ, что даже опытному пользователю не помешает периодически заглядывать в краткий «путеводитель» по миру BIM, чтобы не потеряться в хлынувшем на нас потоке информации. На сегодняшний день Autodesk предлагает целый комплекс программ, в совокупности достаточно полно реализующих основные подходы технологии BIM и успешно проявивших себя в мировой проектной практике, в том числе уже и в нашей стране. К тому же подавляющее большинство этих программ уже адаптировано к условиям России как переводом на русский язык, так и поддержанием отечественных проектных стандартов и наличием большого количества соответствующих этим стандартам библиотек элементов, в том числе доступных пользователям через многочисленные интернет-ресурсы. Прежде всего к этому комплексу BIM-приложений компании Autodesk следует отнести: • Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP – основные программы, непосредственно создающие информационную модель здания и выполняющие львиную долю всей проектной работы (архитектура, строительные конструкции, инженерное оборудование); • Project Vasari – архитектурное концептуальное 3D моделирование на начальной стадии проекта; • AutoCAD Civil 3D – моделирование рельефа местности и инженерного благоустройства территории; • Robot Structural Analysis – расчеты строительных конструкций по информационной модели здания, а также самостоятельное проектирование этих конструкций; • Ecotect Analysis – экологический анализ проектируемого объекта на основе его информационной модели; • Navisworks – координация, сборка в единое целое и проверка на согласованность всех частей проекта, созданных в разных программах. Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 317 Главной особенностью указанного выше набора BIM-программ является его самодостаточность. При работе над проектом информация может быстро передаваться из одной программы в другую, так что универсальные специалисты (например, инженеры-архитекторы) получают хороший инструментарий для самостоятельной работы над его сложными разделами. Конечно, этот список дополняют и в современном проектировании широко используются также 3ds Max Design, AutoCAD в различных вариантах и многие другие специализированные приложения, в том числе и относящиеся к CAD-технологии, разработанные как самой компанией Autodesk, так и другими ее партнерами для глубокой проработки и решения более конкретных, специальных задач. Но для работы в технологии BIM перечисленные выше программы – основные, и главенствует среди них комплекс Autodesk Revit, непосредственно создающий и использующий основную часть информационной модели здания. Хотя история Revit еще сравнительно коротка, в предыдущих главах уже приводилось немало примеров применения программ этого семейства, в том числе получивших мировую известность. И все же упомянем еще один, на котором они также были успешно опробованы, – новое здание Всемирного торгового центра (One World Trade Center) в Нью-Йорке, первоначально известное как «Башня свободы» (Freedom Tower). Задуманное вскоре после гибели в результате терактов 11 сентября 2001 года «башен-близнецов» и призванное в какой-то степени прийти им на смену, проектное решение вновь создаваемого здания Всемирного торгового центра было определено результатами весьма представительного международного архитектурного конкурса. Его проектирование, основанное на технологии BIM, завершилось в довольно короткие сроки, строительство началось в 2006 году и велось весьма высокими темпами. Ввод в эксплуатацию первоначально был намечен на 2011 год, но из-за мирового финансового кризиса и возникших в связи с этим проблем он отодвинулся на 2013 год. Высота 105-этажного небоскреба составляет 541 метр, общая площадь помещений – более 240 000 квадратных метров. Стоимость строительства к 2011 году уже выросла до 3,1 миллиарда долларов. После ввода в эксплуатацию One World Trade Center будет самым высоким зданием в США (рис. 5-1-1). Понятно, что Revit в том виде и с теми возможностями, которые у него были в 2005 году, – это далеко «не тот» Revit, который имеется в распоряжении проектировщиков сегодня. Но, как мы видим, того Revit Building (так он раньше назывался и представлял одну, а не три программы, как сей- 318 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-1-1. Новое здание Всемирного торгового центра в Нью-Йорке. Проект и различные этапы строительства. Ведущий архитектор Дэвид Чайлдс. Начало строительства – 2006 год час) хватило для проектирования 105-этажного небоскреба, хотя, конечно, с сегодняшним Revit и комплексом остальных BIM-программ эта работа осуществилась бы намного легче и быстрее. И это еще раз иллюстрирует два принципиально разных подхода к внедрению новой технологии: а) одни сидят, постоянно дискутируют и ждут, когда программа перестанет быть «сырой» и будет делать еще «то-то и то-то», б) другие в это же время, все для себя решив и не отвлекаясь на бесплодные дискуссии, используя эти же «сырые» и «не нужные проектировщику» программы, проектируют и строят здание Всемирного торгового центра. Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 319 И первые, находясь в процессе ожидания, наверняка потом придут на его открытие. А вторые в это время уже будут проектировать что-то новое, имея в своем распоряжении не только самые последние версии программ (они доступны всем), но и колоссальный собственный опыт применения BIM, который уводит их далеко вперед по сравнению с конкурентами. Поскольку архитекторы всегда являются «первой скрипкой» любого серьезного здания, работа над проектом начинается с Autodesk Revit Architecture. Имеющийся в этой программе инструментарий позволяет эффективно решать практически все возникающие перед архитекторами задачи от первоначального построения объема до визуализации и многочисленной рабочей документации (рис. 5-1-2). Рис. 5-1-2. Софья Аникеева, Сергей Ульрих. Проект микрорайона в Новосибирске. Фрагмент работы с визуализацией. НГАСУ (Сибстрин), 2010 320 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM При этом визуализацию модели можно осуществлять как собственными достаточно мощными средствами программы, так и передавать в специальном формате FBX непосредственно в Autodesk 3ds MAX – кому что больше нравится. В Revit Architecture предусмотрены также инструменты моделирования рельефа местности и проектирования благоустройства территории. Но при работе с большими участками рельефа, вертикальной планировкой и расчетом перемещения грунта, инженерным обустройством территории, автодорогами и развязками лучше использовать AutoCAD Civil 3D, поскольку Revit Architecture все-таки больше специализируется на проектировании зданий. А для трехмерного эскизирования при поиске формы будущего объекта либо при создании формообразующих элементов для иных целей также можно работать как в самом Revit Architecture, так и в специально предназначенном для свободного трехмерного моделирования приложении Autodesk Project Vasari, полностью совместимом с Revit (рис. 5-1-3). Рис. 5-1-3. Рабочий экран Project Vasari Хотя трехмерные заготовки, как и плоские чертежи, ранее наработанные в AutoCAD и других программах, не пропадут – их можно эффективно импортировать и использовать в Revit. Так что прежние CAD-проекты при необходимости могут получить новое BIM-продолжение (рис. 5-1-4). Из Revit Architecture файл модели загружается в Revit Structure для дополнительной работы по строительным конструкциям, а затем информация о несущем каркасе здания передается в Robot Structural Analysis для расчетов (рис. 5-1-5). Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 321 Рис. 5-1-4. Татьяна Козлова. Информационная модель памятника архитектуры – гостиницы «Метрополитен» в Новосибирске. Слева – выполненный в AutoCAD обмерный чертеж; справа – созданная с его использованием модель в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Autodesk Revit Structure содержит специализированные функции для проектирования и расчета строительных конструкций. В программе уточняется несущий каркас здания, созданный в Revit Architecture (либо он может создаваться «с нуля», а затем, наоборот, «архитектурно» дорабатываться в Revit Architecture), задаются закрепления и граничные условия, нагрузки и их комбинации, устанавливаются свойства материалов и сечений. И хотя Revit Structure может экспортировать данные в формате IFC для дальнейшей работы в многочисленных расчетных программах, применяемых в проектно-строительной отрасли, наиболее оптимальным является подход, когда созданная в Revit Structure модель для расчета конструкций напрямую (через расширение Revit Extensions, в настоящее время получаемое пользователями по подписке) передается в Autodesk Robot Structural Analysis. Такая передача данных является более быстрой, точной и полной, существенно облегчает комплексную работу над проектом и повышает ее эффективность (рис. 5-1-6). При подобном подходе все изменения наиболее рационально вносить в Revit Structure в саму модель как первоисточник информации, а затем эти изменения уже пойдут по всей цепочке связей. Однако в случае необходимости можно продолжать «доводку» модели и в Robot Structural Analysis. 322 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-1-5. Игорь Козлов. Проект многоэтажного жилого дома. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». Последовательно показана работа в Revit Architecture, Revit Structure и Robot Structural Analysis (расчет плиты перекрытия). НГАСУ (Сибстрин), 2010 Благодаря этой же связи, действующей двунаправленно, расчетные и проектные данные обновляются в пределах всей информационной модели здания, то есть могут возвращаться из Robot Structural Analysis в Revit Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 323 Рис. 5-1-6. Начын Монгуш. Проект здания вокзала в Кызыле. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture, визуализация сделана там же, конструкции уточнены в Revit Structure, расчеты конструкции купола проведены в Robot Structural Analysis (слева – подготовка к анимации деформаций, справа – расчет реакций опор на снеговые нагрузки). НГАСУ (Сибстрин), 2011 Structure в виде изменений в модели, что существенно облегчает выпуск согласованной рабочей документации. Более того, из Robot Structural Analysis проектные данные могут передаваться в Autodesk AutoCAD Structural Detailing (специализированная версия AutoCAD, входит в комплект поставки Revit Structure) для выпуска деталировочных и рабочих чертежей для стальных и железобетонных конструкций, что также обеспечивает непрерывность рабочих процессов при выполнении расчетов. 324 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Находясь в привычной для многих среде AutoCAD, в этой программе можно создавать модели строительных конструкций и чертежи армирования с помощью интеллектуальных объектов – балок, пластин, колонн, стен, арматурных стержней и т. д. Элементы можно разрезать, удлинять, изгибать, разделять и объединять. Спецификации автоматически обновляются при внесении изменений. Созданная в Revit Architecture и Revit Structure архитектурно-конструкторская модель будущего сооружения служит основой и для работы в Autodesk Revit MEP – специализированной программе по проектированию и расчету внутренних инженерных (электрических, сантехнических и ОВК) систем здания (рис. 5-1-7). Рис. 5-1-7. Иван Поцелуев, Дмитрий Кулаков. Реконструкция Центральной клинической больницы СО РАН. Общий вид и система вентиляции. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий», выполнена в Revit Architecture и Revit MEP. НГАСУ (Сибстрин), 2011 Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 325 Встроенные в Revit MEP средства расчета помогают выполнять проектирование в соответствии с экологическими требованиями, а возможность обмена данными с другими приложениями дает возможность рассчитать оптимальные эксплуатационные характеристики здания и повысить его энергоэффективность. Кроме того, Revit поддерживает экспорт файлов формата gbHML в программу Ecotect Analysis и веб-службу Green Building Studio компании Autodesk. Autodesk AutoCAD Civil 3D, также основанный на технологии BIM, предназначен для работы с топографической и геодезической информацией и построения рельефа местности. Входные данные для моделирования рельефа могут как непосредственно создаваться внутри программы по растровой топоснове или другой информации, так и экспортироваться из различных геоинформационных систем, устройств объемного сканирования, а также из системы Google Earth. Пакет AutoCAD Civil 3D снабжен необходимым инструментарием и обеспечивает более эффективное выполнение проектов транспортных сетей самого разного предназначения, землеустройства и природоохранных сооружений. В программе имеются средства для анализа картографических данных, расчета ливневых стоков, определения объемов земляных работ, а также поддержки систем автоматизации строительной техники. А инструменты изучения прямой видимости, включая точные расчеты расстояния видимости по коридору, позволяют визуально исследовать модель, созданную в AutoCAD Civil 3D (рис. 5-1-8). Еще один важный участник BIM-комплекса компании Autodesk – программа Autodesk Ecotect Analysis. Она представляет из себя набор средств экологически рационального и энергоэффективного проектирования, полностью отвечающих требованиям стратегии устойчивого развития и позволяющих более полно реализовывать концепцию информационного моделирования зданий. Программа Ecotect Analysis дает возможность проектировщикам: 1) проводить полный расчет энергетических характеристик здания, включая расчет энергопотребления и выбросов углерода (в течение года, по месяцам, дням и часам), при этом используется информация из глобальной метеорологической базы данных; 2) определять термические характеристики здания, включая расчет отопительных и холодильных нагрузок, анализ эффектов населенности, внутреннего тепловыделения, инфильтрации и работающего оборудования; 326 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-1-8. Вверху: рабочий экран AutoCAD Civil 3D. Внизу: Алексей Нестеркин. Объемно-планировочное решение поймы реки Каменки в Новосибирске. Дипломная работа по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ(Сибстрин), 2009 3) устанавливать параметры водопользования (объемы расхода воды внутри и снаружи здания); 4) проводить визуализацию инсоляции окон и поверхностей в течение определенного периода времени; 5) рассчитывать показатели естественного освещения и определять уровни освещенности в любой точке здания; 6) визуализировать положение и траекторию движения солнца по отношению к модели в любое время и в любом месте (рис. 5-1-9). Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 327 Рис. 5-1-9. Определение траектории движения солнца в Ecotect Analysis Последний (по списку, но не по значению) участник BIM-комплекса Autodesk – программа Autodesk Navisworks. Основная задача Navisworks – интеграция и совместный анализ различных (выполненных в разных программах) частей проекта, выявление на этой (объединительной) стадии возможных ошибок и нестыковок, обмен проектными данными между участниками работы, а также некоторые общие действия с проектом целиком (например, визуализация). Главная проблема любого комплексного проекта – выявление нестыковок (коллизий) при совмещении его частей или смежных разделов. Так вот, Navisworks позволяет управлять коллизиями и отслеживать их вплоть до момента устранения. При этом отчеты о проверке на коллизии, включая комментарии и снимки экрана, можно экспортировать с целью обмена результатами между участниками проектного коллектива. Средствами программы Navisworks можно создавать 4D графики (отслеживание в пространстве с соблюдением временного режима) возведения здания и логистики, наглядно отражающие ход выполнения проекта и помогающие избежать накладок и простоев, позволяющие оценить практическую реализуемость возведения или сноса здания либо его отдельных частей. Проще говоря, такими инструментами программы Navisworks при разработке проекта здания (или комплекса зданий) решаются задачи организации строительного производства (рис. 5-1-10). В собранной в Navisworks единой модели сочетаются проектная и строительная информация, а также другие данные, записанные практически во 328 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-1-10. Составление логистического 4D графика в Navisworks всех основных форматах САПР и устройств лазерного сканирования, а также экспортированные из внешних баз данных. Программа состоит из трех модулей: 1) Navisworks Manage – расчет, моделирование и координация проектных данных, проверка на пересечения и коллизии. 2) Navisworks Simulate – комплексная 4D симуляция, анимация и получение фотореалистичных изображений собранного воедино проекта, навигация в реальном времени в сочетании со средствами проверки модели. 3) Navisworks Freedom – бесплатно поставляемая программа просмотра (форматы NWD и 3D DWF), позволяющая обмениваться данными со всеми участниками проекта. Каждая основная программа Autodesk имеет еще некоторое количество получаемых из Центра подписки дополнительных модулей, расширяющих или дополняющих возможности программы. Количество таких модулей и их наполнение постоянно меняются, отражая процесс дальнейшего развития основных программ, продолжающийся уже после выхода их очередной версии с фиксированным номером. Êîìïëåêñ BIM-ïðîãðàìì êîìïàíèè Autodesk 329 Центр подписки Autodesk – это защищенное паролем онлайновое приложение, где пользователи, купившие подписку на тот или иной программный продукт, имеют возможность получить доступ к информационным ресурсам, загрузить обновления и расширения и т. п. Следует уточнить, что эти модули расширений нельзя купить отдельно, без подписки. А сама подписка приобретается только с последней версией основной программы, но затем может продляться. Для пользователей технологии BIM, работающих с программами Autodesk, особенно начинающих, весьма важно знакомиться с опытом других проектировщиков, раньше начавших осваивать информационное моделирование зданий, либо общаться с себе подобными, коллективным разумом постигая неизведанное и находя решения возникающих (у всех) проблем. Кроме того, на раннем этапе освоения всегда особенно остро встает вопрос создания или получения библиотек уже готовых типовых элементов, используемых в проектировании. Во всех этих и многих других вопросах оказывает помощь русскоязычный сайт www.revitcity.ru (рис. 5-1-11). Кроме того, компанией Autodesk специально создан интернет-ресурс Рис. 5-1-11. Панель сайта www.revitcity.ru с разделом библиотечных элементов 330 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Autodesk Seek, который может использоваться прямо из программ Revit для поиска проектной информации. Многие поставщики оборудования (корпоративные партнеры и физические лица) публикуют здесь свою информацию. К ней относятся 3D модели, 2D чертежи, спецификации, брошюры и описания изделий или компонентов. Ресурс представляет различные способы поиска интересующей информации: как по категории, так и по формату файлов. Кроме того, каждый компонент имеет иллюстрацию, что значительно облегчает поиск информации для людей, не владеющих английским языком (рис. 5-1-12). Естественным ограничением работы с ресурсом Autodesk Seek является отсутствие у пользователя доступа в Интернет. В этом случае выходом из положения могут стать записанные на диске библиотеки, которые также в большом количестве предлагаются разработчиками. Компания Autodesk бесплатно предоставляет всем студентам и преподавателям образовательных заведений учебные копии своих программ через сайт студенческого сообщества www.students.autodesk.com. Дополнительную информацию по всем перечисленным программам, а также другим средствам компании Autodesk можно получить на русскоязычном сайте www.autodesk.ru. Рис. 5-1-12. Начальная панель http://seek.autodesk.com/ для поиска проектных данных, а также окно просмотра информации по различным моделям диванов Ïðîãðàììà Digital Project êîìïàíèè GT 331 5.2. Программа Digital Project компании GT Одержимость архитектора Фрэнка Гери новыми компьютерными технологиями и достигнутые им с коллегами несомненные успехи в этой области привели к появлению одной из самых ярких (по результатам применения) и эффективных BIM-программ последних лет – Digital Project и к созданию в 2002 году фирмы Gehry Technologies (GT), которая занимается не только разработкой этой программы, но и ее активным внедрением. В предыдущих главах мы уже рассматривали немало примеров использования Digital Project при возведении достаточно известных в мире зданий, в частности спортивных сооружений Олимпиады-2008 в Пекине. И все же приведем здесь еще один – реконструкцию концертного зала имени Элис Тулли (Alice Tully Hall) в Линкольновском центре исполнительского искусства (Lincoln Center) в Нью-Йорке. Сам концертный зал «Тулли холл» для камерного исполнения, названный так в честь известной исполнительницы и общественного деятеля Элис Тулли, был построен еще в 1969 году, и вот в начале XXI века было решено его реконструировать. Надо отметить, что все работы были хорошо спланированы и проведены в достаточно оптимальные сроки. Забегая вперед, отметим, что такая ситуация является типичной для проектов, реализуемых с помощью программы Digital Project. В конце 2003 года, после подведения итогов архитектурного конкурса, в котором участвовало много именитых мастеров, началось активное проектирование, в 2006 – строительные работы, а в феврале 2009 года новый концертный зал уже открылся для публики. Пятиэтажная «пристройка» к основному зданию, где, собственно, и располагается концертный зал, во время работы над ней вызывала много споров и критики, причем со всех сторон (рис. 5-2-1). Реконструкция этой «пристройки» обошлась ее создателям в 650 миллионов долларов, большую часть которых предоставили спонсоры, а остальное – федеральный бюджет. Для сравнения: прежний «Тулли холл» в 1969 году стоил примерно 4,5 миллиона долларов, хотя деньги тогда, конечно, были другие. Как часто бывает в подобных случаях, после сдачи зала в эксплуатацию оказалось, что он – хороший и удобный, всем нравится, всех устраивает, рентабелен и весьма востребован, так что деньги потрачены не зря, и критические споры прекратились. На всех стадиях проектирования и возведения нового «Тулли холла» активно использовалась программа Digital Project, с помощью которой решались не только архитектурные задачи, но и оснащение специальным 332 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-2-1. Концертный зал «Тулли холл» в Нью-Йорке. Вверху – проект; внизу – внешний вид реконструированного здания накануне сдачи объекта. Архитекторы Dillar Scofido + Renfro (DS+R), 2009 оборудованием, организация поставок и строительных работ и многое другое (рис. 5-2-2). Программа Digital Project базируется на хорошо зарекомендовавшем себя в машиностроении французском комплексе CATIA (Computer Aided Tri-dimensional Interactive Application – Автоматизированное трехмерное интерактивное приложение) производства фирмы Dassault Systemes. Первоначально именно с CATIA Фрэнк Гери с партнерами начинали свои необычные проекты. Их привлекала мощь средств геометрического моделирования этой программы и эффективная система физической си- Ïðîãðàììà Digital Project êîìïàíèè GT Рис. 5-2-2. Концертный зал имени Элис Тулли в Нью-Йорке. Различные виды модели, созданной в Digital Project 333 334 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM муляции – расчеты на прочность, компьютерная аэродинамика, специализированные средства проектирования систем трубопроводов и электрики, средства реалистичной визуализации. Возможности CATIA по трехмерному моделированию представляются просто безграничными (рис. 5-2-3). Рис. 5-2-3. Модель Покровского собора (храма Василия Блаженного). Работа выполнена в CATIA. Компания ГЕТНЕТ Консалтинг, 2009 И все же, поскольку сама CATIA являлась в силу своего происхождения машиностроительной программой, не рассчитанной на здания и сооружения со всеми их нюансами, на ее платформе был создан специализированный архитектурно-строительный продукт – приложение Digital Project, работающее в технологии BIM (кстати, родственной для технологии PLM, которую зародила и поддерживает CATIA). В результате Digital Project дает возможность моделировать и контролировать в единой цифровой среде весь жизненный цикл строительных проектов – от проектирования и инжиниринга до производства, в том числе вести управление строительством и деятельностью на стройплощадке. Причем благодаря своему «машиностроительному» происхождению программа позволяет организовать полный цикл работ по безбумажной технологии, то есть фактически без чертежей. Возможно, сейчас это комуто может показаться преждевременным, но за таким подходом – будущее САПР, в том числе и проектно-строительной области (рис. 5-2-4). В состав Digital Project входят два основных продукта: 1) Designer – полноценный пакет трехмерного проектирования с расширенным набором инструментов для создания и управления информа- Ïðîãðàììà Digital Project êîìïàíèè GT 335 Рис. 5-2-4. Павильон Джея Притцкера – мемориал чикагскому бизнесмену, основавшему одноименную архитектурную премию. Архитектор Фрэнк Гери. Чикаго, 2004 ционной моделью на всем протяжении жизненного цикла здания. Продукт Designer предназначен непосредственно для специалистов по проектированию и строительству. 2) Viewer – облегченная версия системы Designer, открывающая доступ к базе данных проекта. Используется для визуализации моделей, навигации, измерения, а также для управления строительством и имитации 4D. Продукт Viewer рассчитан на использование руководителями проектов, сметчиками и строителями, которые получают возможность оперативно отслеживать информацию по проекту. Также у Digital Project имеются дополнительные модули: 3) Primavera Integration – моделирование процесса строительства в 4D. 336 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM 4) MEP/Systems Routing – планирование и резервирование пространства для прокладки инженерных систем здания, которые потом проектируют смежники. Содержит функцию нахождения и устранения коллизий. 5) Image and Shape – трехмерное моделирование на стадии концептуального проектирования. 6) Photo Studio – создание высококачественных фотореалистичных изображений и видеороликов на основе 3D модели для презентационных целей. После завершения проектирования Digital Project генерирует необходимые отчеты, строительные сметы и другие виды документации, для чего программа имеет богатый инструментарий. За свою сравнительно короткую историю Digital Project зарекомендовала себя как мощное средство проектирования на основе технологии BIM (рис. 5-2-5). Дополнительную информацию по программе Digital Project можно получить на сайте компании-разработчика www.gehrytechnologies.com. Рис. 5-2-5. Комплекс San Li Tun, построенный к Олимпиаде-2008 в Пекине Ïàêåò ArchiCAD êîìïàíèè Graphisoft 337 5.3. Пакет ArchiCAD компании Graphisoft Разработка этой теперь всемирно известной программы началась венгерской компанией Graphisoft (ныне входит в холдинг Nemetschek AG) еще в 1982 году, а в 1984 году ArchiCAD официально появился на свет. Первоначально это была специализированная архитектурная CADпрограмма для компьютеров Apple Macintosh. В 1987 году создатели программы придали ей новое качество, начав реализовывать свою концепцию Virtual Building (Виртуальное здание). Это фактически сделало ArchiCAD первым в мире BIM-приложением. В настоящее время ArchiCAD широко распространён и для операционной системы Windows. В архитектурно-строительной практике ArchiCAD всемирно популярен и имеет массовое применение. Одно из знаковых зданий, запроектированных с помощью этой программы, – 92-этажный небоскреб «Эврика» (Eureka Tower) в австралийском Мельбурне. Общая высота 297 метров выводит его на первое место в мире (если мерить по крыше, а не по шпилю) среди жилых высотных зданий. Строительство здания велось с 2002 по 2006 год, на него ушло 110 000 тонн бетона и 5000 тонн арматурной стали. Верхние 10 этажей имеют остекление с покрытием из чистого золота. Итоговая стоимость объекта – около 500 миллионов австралийских долларов (рис. 5-3-1). Graphisoft ArchiCAD – программа прежде всего для архитекторов, имеющая массу специализированных инструментальных средств для эффективного проектирования (рис. 5-3-2). Рис. 5-3-1. Башня «Эврика» в Мельбурне. Архитекторы Fender Katsalidis Architects, 2006 338 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-3-2. Мария Ушакова. Проект Геронтологического центра в Новосибирске. Разрез. Дипломный проект по специальности «Реставрация и реконструкция архитектурного наследия». НГАСУ (Сибстрин), 2010 В ней наряду с развитием средств по повышению производительности индивидуального труда специалистов в едином цикле BIM-проектирования делается еще и серьезный упор на совместную работу архитекторов над общим проектом. Он основан на предложенной Graphisoft еще в 1997 году и постоянно развивающейся технологии TeamWork, позволяющей группе проектировщиков одновременно работать с единой моделью. При таком подходе общая модель хранится на специально выделенном сервере, который получил название BIM-сервера. А для синхронизации работы на сервер отправляются только изменения, а не весь проект. Это сокращает нагрузку на сеть до минимума и предоставляет возможность синхронизовать данные по разрабатываемому объекту как в рамках офиса, так и через сеть Интернет. Качественная архитектура требует на всех стадиях проектирования постоянного взаимодействия и со специалистами других направлений, а архитекторы зачастую играют в этом процессе координирующую роль. Для этих целей в ArchiCAD используется передача данных в формате IFC, которая превращает его в довольно сильное средство, хорошо встраиваемое в процесс совместного проектирования при объединении с различными узкоспециализированными инженерными САПР и расчетными про- Ïàêåò ArchiCAD êîìïàíèè Graphisoft 339 граммами, в том числе с конструкторскими комплексами Autodesk Revit Structure и Bentley Structure. Этот же IFC-обмен обеспечивает и работу коллектива субподрядчиков по технологии IPD комплексной передачи проектов. Возможна также передача данных об объекте в популярных в нашей стране форматах DXF и DWG. Для качественной визуализации созданная в ArchiCAD модель передается в программу Graphisoft Artlantis, представляющую из себя специализированный комплекс 3D визуализации, позволяющий быстро и очень просто получить высококачественное фотоизображение проекта, сцены и панорамы виртуальной реальности и анимацию (рис. 5-3-3). Рис. 5-3-3. Мария Ушакова. Проект Геронтологического центра в Новосибирске. Визуализация выполнена в Artlantis. НГАСУ (Сибстрин), 2010 Программа Artlantis представлена в двух версиях — Artlantis R (Render) и Artlantis S (Studio). Разница между версиями заключается в том, что Artlantis S, кроме визуализации изображений, позволяет подготовить анимированные видеоролики, сцены и панорамы виртуальной реальности. Среди специализированных приложений пакета ArchiCAD следует также особо отметить: • Graphisoft MEP Modeler – расширение для создания, редактирования или импорта трехмерной модели инженерных сетей (венти- 340 • Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM ляция, водоснабжение и канализация, кабельные каналы) в модель виртуального здания. Graphisoft EcoDesigner – решение для моделирования и измерения энергетического баланса здания (энергоэффективность, энергопотребление, температурный режим, системы вентиляции, отопления и кондиционирования зданий), начиная с раннего этапа проектирования, интегрированное в модель виртуального здания (рис. 5-3-4). Рис. 5-3-4. Мария Ушакова. Проект Геронтологического центра в Новосибирске. Оценка баланса энергии в EcoDesigner. НГАСУ (Сибстрин), 2010 • Graphisoft Virtual Building Explorer – интерактивный инструмент для архитекторов, которым нужны современные методы взаимодействия и представления своих проектов. Имеются также созданные под ArchiCAD многочисленные специализированные приложения других разработчиков. Дополнительную информацию по программе ArchiCAD можно получить на русскоязычном сайте www.archicad.ru. А на сайте www.MyArchiCAD.com компания Graphisoft предоставляет всем студентам и преподавателям информацию для обучения и бесплатные учебные версии своих программ. Êîìïëåêñ ïðîãðàìì ôèðìû Bentley Systems 341 5.4. Комплекс программ фирмы Bentley Systems С момента основания компании Bentley Systems в 1993 году ее продукция получила в мировой проектно-строительной индустрии самое широкое распространение. Поскольку Bentley Systems является последовательным и ярко выраженным сторонником параметрического моделирования и технологии BIM, ее программы особенно хорошо себя зарекомендовали при комплексном применении на объектах самого разного предназначения, от небольших жилых домов до мостов, стадионов и промышленных предприятий. Мы уже писали об использовании программ Bentley Systems при возведении олимпийского стадиона «Водный куб» в Пекине, реконструкции Сиднейского оперного театра и работе с некоторыми другими объектами. Важным продолжением этого списка является применение приложений Bentley при проектировании и строительстве многочисленных мостов разного предназначения (рис. 5-4-1). Компания Bentley Systems даже ввела и активно использует термин BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов), уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений. Другой пример – так называемый Прямоугольный стадион в Мельбурне (так уж сложилось, что современные стадионы стали воплощением новейших достижений в области проектно-строительных технологий). Этот спортивный объект для игры в футбол и регби стоимостью 250 миллионов долларов и вместимостью 31 000 зрителей, расположившийся в Олимпийском парке неофициальной столицы Австралии, был открыт в 2010 году (рис. 5-4-2). Его проектирование и возведение полностью осуществлялось с применением программы MicroStation и других BIM-приложений компании Bentley. Такой подход позволил, используя математически точную информационную модель всего стадиона, разработать и изготовить прикрывающие трибуны конструкции на основе специальных бионических форм, что наряду с применением новых композиционных материалов привело к 50% экономии стали по сравнению с обычными проектами подобных по масштабу сооружений (рис. 5-4-3). Основной продукт компании Bentley Systems – программа MicroStation, которая уже более 20 лет используется как архитекторами, так и инженерами во многих странах мира. При помощи параметрического подхода и комплексного набора легких в использовании и гибких инструментов MicroStation помогает специалистам 342 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-4-1. Вверху: мост через реку Янцзы – самый большой в Китае вантовый мост (длина основного пролета 1088 метров), построен в 2007 году. Внизу: спиралевидный пешеходный мост в Сингапуре (длина 280 метров), открыт в 2009 году улучшить методы проектирования, моделирования, визуализации, документирования и картографирования проектов любых видов и масштабов. Имеющиеся в программе инструменты двухмерного проектирования предназначены для разработки и деталировки чертежей, компоновки, печати и публикации чертежей, а также их проверки. А средства трехмерного проектирования обеспечивают концептуальное, параметрическое и ассоциативное моделирование, инженерный анализ и визуализацию. Платформа MicroStation успешно объединяет вокруг себя достаточно представительный набор программного обеспечения, в том числе и других производителей, обеспечивающий четкое взаимодействие с большим количеством решений, присутствующих на рынке САПР. Êîìïëåêñ ïðîãðàìì ôèðìû Bentley Systems 343 Рис. 5-4-2. Прямоугольный стадион в Мельбурне. Вверху – компьютерная модель, внизу – виды уже построенного объекта. Архитекторы COX Architects, инженерно-техническое участие Arup и Norman Disney & Young, 2010 Рис. 5-4-3. Прямоугольный стадион в Мельбурне. Различные виды на строительную площадку 344 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM В частности, в 2008 году Autodesk и Bentley Systems заключили соглашение об улучшении совместимости продуктов для архитектурно-строительной отрасли. Договор подразумевает обмен библиотеками и модулями для повышения точности при чтении и записи файлов в форматах DWG (Autodesk) и DGN (Bentley), а также двустороннюю поддержку интерфейсов прикладного программирования (API). Компания Bentley Systems, пожалуй, является рекордсменом по количеству предлагаемых программных продуктов. Список ее специализированных средств для проектирования в 14 укрупненных направлениях деятельности включает в себя более 150 наименований. Укажем лишь некоторые, наиболее распространенные из них: • Bentley Architecture – архитектурное BIM-приложение (рис. 5-4-4). • Bentley Structural Modeler – BIM-приложение для разработки несущих конструкций и каркасов зданий. • Bentley Building Mechanical Systems – программа проектирования инженерного оборудования, в том числе систем «климат-контроля» здания. • STAAD – комплекс программ для расчета и проектирования различных несущих конструкций, каркасов, фундаментов зданий и т. п. • Bentley Bridge – комплекс программ для проектирования мостов. Рис. 5-4-4. Рабочий экран программы Bentley Architecture Ïðîãðàììû êîìïàíèè Nemetschek 345 Для решения инфраструктурных задач предназначены пакеты: • ProjectWise – собирает воедино (осуществляет взаимодействие) усилия разных проектировщиков в работе над общей задачей. В частности, обеспечивает поддержку данных, рожденных в программах разных производителей, сочетающую в себе как ускоренный доступ к файлам, так и глубокое понимание инженерного содержания. • AssetWise – позволяет управлять результатами, полученными при проектировании и строительстве объекта, как структурированными данными, в которых сохранены и понятны все зависимости. Это, в частности, дает владельцам (операторам сооружений) возможность использовать все содержимое информационной модели здания, созданной при проектировании объекта, на протяжении всего его жизненного цикла. • OpenPlant Modeler – единственный в своем роде инструмент проектирования промышленных объектов, в котором встроены возможности MicroStation и предусмотрена поддержка рабочих процессов. В настоящее время компания Bentley Systems начинает активную адаптацию своих продуктов для российского рынка. Дополнительную информацию по всем перечисленным программам, а также другим средствам компании Bentley Systems можно получить на сайте www.bentley.com/ru-RU. 346 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM 5.5. Программы компании Nemetschek Компания Nemetschek AG берет свое начало от основанной в Германии в 1963 году тогда еще 29-летним Георгом Немечеком (Georg Nemetschek) «Инженерной фирмы для строительной промышленности», которая стала одной из первых компаний, использовавших компьютерные программы (в том числе собственного производства) для проектирования зданий и сооружений, а также для конечно-элементного анализа строительных конструкций. В 1971 году Георг Немечек стал профессором в Мюнхенском техническом университете, где до 1996 г. был деканом факультета гражданского строительства и стальных конструкций, а с 1999 года его фирма стала публичным акционерным обществом. Сейчас Nemetschek AG – один из ведущих мировых разработчиков программ для архитектурно-строительного проектирования и инженерного анализа, активно использующих технологию BIM. С 2008 года Nemetschek AG функционирует как холдинговая компания и осуществляет деятельность в четырех сферах: проектирование (архитектурные и инженерные сооружения), строительство, эксплуатация и мультимедиа. Под крышей холдинга достаточно независимо реализуются десять марок продуктов. Сегмент проектирования является самой ходовой и одновременно самой интернациональной сферой деятельности холдинга. К его значительным дочерним предприятиям, в частности, относятся: 1) Nemetschek Allplan GmbH с ее семейством программных продуктов Allplan, исторически первичным продуктом компании Nemetschek. Спектр его разновидностей простирается от программных продуктов для архитектурных и инженерных сооружений до программных решений для управления затратами и оборудованием объектов (FM) (рис. 5-5-1); Рис. 5-5-1. Рабочие экраны программы Allplan (локализованный вариант на испанском языке) Ïðîãðàììû êîìïàíèè Nemetschek 347 2) Graphisoft R&D zrt. с системой проектирования в первую очередь для архитекторов ArchiCAD; 3) Nemetschek North America с BIM-приложением для архитекторов и дизайнеров Vectorworks (рис. 5-5-2). Рис. 5-5-2. Рабочий экран программы Vectorworks для компьютеров Apple Macintosh Про пакет ArchiCAD мы уже много говорили раньше. Что касается Vectorworks и Allplan, то это две вполне сопоставимые по своим возможностям мощные системы архитектурно-строительного проектирования, обеспечивающие современный интегрированный подход к проектированию жилых, общественных и промышленных зданий. Первая из них широко известна в Северной Америке, а вторая – в Европе. Оба пакета выпускаются в различных конфигурациях – для архитектурного дизайна, строительного конструирования, проектирования инженерных систем, ландшафтного дизайна, интерьера и других объектов. У них предусмотрен обмен данными между собой и с другими программами через формат IFC. Эти программы хорошо зарекомендовали себя при проектировании зданий различной сложности и предназначения. Например, разработанная с учетом самых современных требований медицинская клиника, рассчитанная на 45 000 пациентов в год, – одно из основных зданий Университетского госпиталя в Тюбингене (рис. 5-5-3). Другой пример – здание Музыкального театра в австрийском Граце. Это относительно небольшое для подобного предназначения сооружение (концертный зал на 400 человек) вобрало в себя самые современные технологии в проектировании и строительстве (рис. 5-5-4). 348 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-5-3. Здание медицинской клиники в Тюбингене, Германия. Архитектурное агентство Sander Hofrichter. Программа Allplan, 2008 Рис. 5-5-4. Музыкальный театр в городе Грац, Австрия. Работа выполнена в программе Allplan. Архитектурное бюро Unstudio. Открытие в 2011 году Ïðîãðàììû êîìïàíèè Nemetschek 349 Что касается сложных по форме объектов, то и здесь программные продукты холдинга Nemetschek, работающие по технологии BIM, достаточно сильны. С помощью Allplan, например, был спроектирован и построен павильон Германии на Всемирной выставке ЭКСПО-2010 в Шанхае, являющийся, по замыслу авторов, своеобразной трехмерной скульптурой, передающей сложность, насыщенность и противоречивость среды обитания в немецких городах (рис. 5-5-5). Дополнительную информацию по всем перечисленным программам, а также другим средствам компании Nemetschek AG можно получить на английском или немецком языке на сайте www.nemetschek.com. Рис. 5-5-5. Павильон Германии на выставке ЭКСПО-2010 в Шанхае. Вверху – реальное здание, внизу – его компьютерная модель. Работа выполнена в программе Allplan. Архитекторы Schmidhuber + Partner 350 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM 5.6. Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla Structures Комплекс Tekla Structures, разрабатываемый основанной в 1966 году финской компанией Tekla Corporation, – пример специализированной BIMпрограммы, предназначенной для проектирования и последующего изготовления стальных конструкций. Эта программа в наши дни получила широкую известность и находит применение (в основном на особо важных объектах) по всему миру. Мы уже писали об успешном использовании Tekla Structures при возведении олимпийских объектов Пекина, в частности главного стадиона Олимпиады-2008 «Птичье гнездо» и комплекса водных видов спорта «Водный куб». Сейчас приведем еще один интересный пример – реконструкцию хорошо знакомой каждому россиянину скульптуры «Рабочий и колхозница». Созданная скульптором Верой Мухиной и первоначально венчавшая павильон СССР на Всемирной выставке 1937 года в Париже, она затем была перевезена в Москву и установлена на ВДНХ (рис. 5-6-1). В начале XXI века со всей очевидностью встал вопрос о реконструкции скульптурной композиции, которая подошла к своему семидесятилетию. Решение этой непростой задачи осложнялось еще и тем, что полная рабочая документация памятника не сохранилась. Поэтому проектному институту ЦНИИ ПСК им. Н. П. Мельникова пришлось заново прорабатывать и просчитывать все узлы новой конструкции для скульптуры. В результате, на основе старых замеров и эскизов, родилась новая трехмерная модель основного каркаса. Рис. 5-6-1. Скульптура «Рабочий и колхозница»: слева – на Всемирной выставке в Париже в 1937 году, справа – современный вид в Москве Êîìïëåêñ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñòðîèòåëüíûõ êîíñòðóêöèé Tekla Structures 351 Рис. 5-6-2. Работа над составными частями скульптуры на заводе металлоконструкций В 2008 году заказ на изготовление новых стальных конструкций для «Рабочего и колхозницы» был передан в Белгород на завод металлоконструкций компании «Энергомаш» (рис. 5-6-2). После получения в начале июля заказа в конструкторском отделе завода были разработаны деталировочные рабочие чертежи КМД. Для этого переданную из ЦНИИ ПСК и выполненную в AutoCAD компьютерную модель скульптуры импортировали в программу Tekla Structures, где были смоделированы уже более мелкие элементы, составившие каркас памятника (рис. 5-6-3). Трудность работы над каркасом определялась в первую очередь его сложной геометрической формой, изогнутой в трех плоскостях и повторяющей обшивку памятника. Но в результате серьезной работы с помощью автоматизированной системы нумерации и разработки чертежей Tekla Structures менее чем за месяц была получена необходимая конструкторская документация. 352 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-6-3. Скульптура «Рабочий и колхозница»: слева – фрагменты каркаса, справа – модель в программе Tekla Structures Получившийся каркас был сборным, состоящим из 23 частей, выполненных из высокопрочной низколегированной и нержавеющей стали и скрепляемых высокопрочными болтами. Толщина стали варьировалась от 8 до 110 миллиметров. Для удобства работы монтажников на всех каркасных коробках были запроектированы и вырезаны овальные отверстия и приварены планки с отверстиями для временного крепления монтажных площадок и приспособлений. Общий вес изготовленного каркаса составил 120 тонн. Высота самой скульптуры от основания до верхней точки серпа составляет 26 метров. В процессе работы в заводском цехе для проверки точности и качества выполнения каркаса было проведено несколько сборок (рис. 5-6-4). После завершения всех работ по изготовлению каркаса в конце августа – начале сентября была осуществлена отгрузка всех деталей в Москву. Там в специальном монтажном павильоне на ВВЦ была осуществлена сборка каркаса и его соединение с обшивкой, и 27 ноября 2008 года реконструированные «Рабочий и колхозница» были установлены на новый постамент (рис. 5-6-5). Что касается самой программы Tekla Structures, до 2004 года известной как XSTEEL и переименованной в связи с появлением модулей для железобетонных изделий, то она позволяет осуществлять полную детализацию, управление строительством, детализацию стальных конструкций и сборного железобетона, а также непосредственно проектирование (рис. 5-6-6). Êîìïëåêñ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñòðîèòåëüíûõ êîíñòðóêöèé Tekla Structures 353 Рис. 5-6-4. Проверка точности изготовления каркаса скульптуры во время контрольной сборки в цехе завода Рис. 5-6-5. Скульптура «Рабочий и колхозница»: установка на новый постамент после реконструкции, 2008 Программа Tekla Structures имеет несколько модулей, среди которых наиболее распространенными являются: Управление строительством – включает в себя функциональные возможности управления и отслеживания статуса проекта. Пользователи мо- 354 Ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèå òåõíîëîãèþ BIM Рис. 5-6-6. Рабочий экран и фрагмент модели, выполненной в Tekla Structure гут общаться и управлять информацией с момента поставки и до момента установки. • Steel Detailing – проектирование металлоконструкций. Здесь можно создавать детальные трехмерные модели любых металлических конструкций и получать соответствующие данные для производства и монтажа, используемые всеми участниками проекта. • Reinforced Concrete Detailing – деталировка монолитных железобетонных изделий. Можно создавать детальные трехмерные модели монолитных железобетонных изделий и получать соответствующие данные по производству и монтажу, используемые совместно со всеми участниками проекта. • Drafter – расширяет функции стандартной конфигурации программы за счет инструментов завершения редактирования чертежей, соответствующих центральной 3D модели. • Engineering – позволяет выполнять синхронизированное конструирование. Проектировщики металлоконструкций и инженеры, проектирующие внутренние инженерные системы, могут сотрудничать в рамках совместно используемой модели. • BIMsight – бесплатное приложение для объединения всех участников проекта в одном информационном пространстве. Дополнительную информацию по программе Tekla Structures можно получить на сайте www.tekla.com. Глава 6 Словарь терминов 6.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения .....357 6.2. Основные понятия и термины .................................372 356 Ñëîâàðü òåðìèíîâ В этом разделе приведены описания терминов, понятий и аббревиатур, используемых в области информационного моделирования зданий (BIM), автоматизации проектирования (CAD, САПР), управления жизненным циклом изделия (PLM) и смежных с ними разделах применения компьютерных технологий в современной проектной деятельности, в том числе в области строительства и архитектуры. Современные публикации по информационным технологиям просто «напичканы» буквенными обозначениями, подчас непонятными начинающему, да и не только начинающему, пользователю. Более того, количество таких обозначений растет как снежный ком. Так что необходимость в словаре основных терминов, относящихся хотя бы к узкой области деятельности (компьютерные технологии архитектурно-строительного проектирования), давно назрела. Представленным словарем можно пользоваться по мере возникновения вопросов, а можно просто читать перед сном в качестве проверенного народного средства от бессонницы. Все приведенные в словаре описания и пояснения являются краткими (справочными), не претендуют на исчерпывающий характер и служат для первоначального ознакомления. Для более глубокого изучения темы отсылаем читателя к соответствующим разделам настоящей книги, публикациям из приведенного далее списка рекомендованной литературы и другим источникам. В качестве источника справочной информации, в том числе и по вновь появляющимся терминам, рекомендуем также созданную российской компанией ЛЕДАС электронную энциклопедию PLMpedia. Попасть в нее удобнее всего через сайт www.isicad.ru, который и сам по себе является неиссякаемым источником самой свежей информации о компьютерных технологиях (рис. 6-1). Рис. 6-1. Главная страница электронной энциклопедии PLMpedia Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 357 Поскольку деятельность в области автоматизированного проектирования интернациональна по своей сути, а термины в публикациях на русском языке (и других языках) чаще всего используются в международном (англоязычном) варианте, то мы их в таком виде и приводим, давая при этом необходимые языковые соответствия и пояснения. 6.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения AEC (Architecture, Engineering and Construction) – см. Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной области. AEC/FM (Architecture, Engineering, Construction and Facilities Management) – Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной деятельности и управлении обслуживанием. AIA (The American Institute of Architects) – Американский институт архитекторов (США). Общественная организация, основанная в 1857 году, представляет профессиональные интересы американских архитекторов. AISC (American Institute of Steel Constructions) – Американский институт стальных конструкций. Независимая некоммерческая организация, поставившая своей целью способствовать эффективному использованию металлоконструкций в строительной отрасли США. Один из разработчиков стандартов по стальным конструкциям для информационного моделирования зданий (BIM). AM (Asset Management) – Управление имуществом. Обозначает систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления недвижимым имуществом. Близко к понятию FM. AM/FM (Asset and Facilities Management) – Управление и обслуживание объектами недвижимости. Комплексное сочетание AM и FM. ANSI (American National Standards Institute) – Американский национальный институт стандартов. Объединение американских промышленных и деловых групп, разрабатывающее торговые, коммуникационные и другие стандарты. API (Application Programming Interface) – см. Интерфейс прикладного программирования. APICS (American Production and Inventory Control Society) – Американское общество по контролю над производством и запасами. Разработало ныне действующий стандарт MRP II. 358 Ñëîâàðü òåðìèíîâ APS (Advansed Planning and Sheduling) – см. Оптимизированное производственное планирование. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для обмена информацией. Текстовый файл, сохраненный в формате ASCII, иногда называют ASCII-файлом. BI (Business Intelligence) – см. Интеллектуальные ресурсы предприятия. BIM (Building Information Model) – см. Информационная модель здания. BLM (Building Lifecycle Management) – Управление жизненным циклом здания. Новый термин, возникший по аналогии с PLM и используемый для обозначения процессов управления жизненным циклом здания (проектирование – эксплуатация – снос). Уточняет концепцию BIM. BPM (Business Performance Management) – см. Управление производительностью бизнеса. BOM (Bill of Materials) – см. Спецификация материалов. BREEAM (BRE Environmental Assessment Method) – Метод оценки эффективности зданий с точки зрения менеджмента и экологии: здоровья и самочувствия человека, борьбы с факторами загрязнения окружающей среды, эффективности использования энергии, воды, территории, транспорта, безопасности строительных материалов, утилизации отходов и т. п. Метод разработан британской компанией BRE Global в 1990 году, с тех пор широко используется по всему миру. BREEAM – добровольная сертификация зданий, которым присваивается определенный рейтинг. Баллы умножаются на весовые коэффициенты, отражающие актуальность аспекта в месте застройки, затем суммируются и переводятся в результирующую оценку: «удовлетворительно», «хорошо», «очень хорошо», «отлично», «великолепно». Разработанная методика позволяет адаптировать систему BREEAM к различным регионам без потери эффективности. BrIM (Bridge Information Modeling) – Информационное моделирование мостов. Термин, введенный и активно используемый компанией Bentley Systems и уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений. buildingSMART – Международная некоммерческая организация, которая разрабатывает открытые стандарты обмена данными в области архитектурно-строительного проектирования. В нее входят разработчики программного обеспечения, поставщики строительных конструкций, крупные строительные и архитектурные орга- Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 359 низации – все, кого интересует развитие универсальных и открытых стандартов в строительной области. Основной объект, над которым работает buildingSMART, — это BIM (информационная модель здания). Альянс buildingSMART разрабатывает отраслевой стандарт BIM и библиотеку классов для программного доступа к соответствующим инструментам. CAD (Computer Aided Design) – см. Автоматизированное проектирование. CADD (Computer Aided Design and Drafting) – Автоматизированное проектирование и черчение. Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных программ, которые помогают в проектировании инженерам, архитекторам и другим специалистам. Синоним CAD. CAGD (Computer Aided Geometric Design) – Автоматизированное геометрическое проектирование. CAE (Computer Aided Engineering) – см. Автоматизированный инженерный анализ, автоматизированное конструирование. CAFM (Computer Aided Facilities Management) – Автоматизированное управление обслуживанием зданий. CAM (Computer Aided Manufacturing) – см. Автоматизированное производство, автоматизированная подготовка производства. CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) – Непрерывное приобретение и поддержка жизненного цикла. Стратегия появилась в 1985 году по инициативе Министерства обороны США. В настоящее время практически полностью вытеснена концепцией PLM. CAPP (Computer Aided Process Planning) – см. Автоматизированное планирование технологических процессов. CDP (Carbon Disclosure Project) – Проект по обнаружению углерода. Независимая некоммерческая организация, поддерживающая крупнейшую в мире базу данных по изменению климата. Около 3 тысяч компаний, работающих на крупнейших рынках мира, оценивают и публикуют данные по выбросу парниковых газов и изменению климата с помощью CDP, чтобы осуществлять деятельность по снижению объема выбросов. Сбор данных для CDP осуществляется 534 инвесторами, общий объем активов которых превышает 664 триллиона долларов, а также закупочными организациями и органами власти. Эти данные доступны для использования в процессе принятия политических и экономических решений. В 2010 году объявлено о запуске новой программы CDP Cities, цель ко- 360 Ñëîâàðü òåðìèíîâ торой – предоставить городам систему отчетности о выбросах парниковых газов и стратегию борьбы с изменением климата. Программа поддерживается крупными компаниями, среди которых Autodesk, Microsoft и Sun Life Financial. CE (Concurent Engineering) – см. Параллельное конструирование. CIM (Computer Integrated Manufacturing) – Комплексно автоматизированное производство. В настоящее время вместо CIM используется понятие управления производственными процессами (MPM), являющееся ключевой частью концепции управления жизненным циклом изделия (PLM). CIS (CIMsteel Integration Standard) – Объединяющий стандарт для комплексного автоматизированного производства стальных конструкций. Разработан европейским Институтом стальных конструкций (Steel Construction Institute, SCI) по результатам реализации проекта EU130 CIMsteel (Computer Integrated Manufacturing for Constructional Steelwork – Комплексное автоматизированное производство стальных конструкций). Стандарт основан на наборе спецификаций, позволяющих разработчикам программных средств переносить данные из одной программы проектирования металлоконструкций в другую либо передавать эти данные в какую-либо внешнюю расчетную программу. Последняя версия CIS/2. Поддерживается практически всеми современными BIM-программами для стальных конструкций. Cloud Computing – Облачные вычисления. Сравнительно новый термин для обозначения использования компьютерных ресурсов посредством Облачных технологий. Cloud Technologies – см. Облачные технологии. CNC (Computerized Numerical Control) – Компьютеризованное числовое программное управление. Подготовка программ для станков с компьютеризированным ЧПУ осуществляется с помощью систем автоматизированного производства (CAM). Competitive tendering – см. Design/Bid/Build. CPD (Collaborative Product Development) – см. Коллективная разработка изделия. cPDM (Collaborative Product Definition Management) – Совместное управление определением изделия. То же самое, что CPD. CRM (Customer Relationship Management) – см. Управление взаимоотношениями с клиентом. Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 361 CRP (Capacity Requirements Planning) – см. Планирование потребности в производственных мощностях. CSG (Constructive Solid Geometry) – Конструктивное представление объемной геометрии. CSI (Construction Specification Institute) – Институт строительной документации (США). Организация, деятельность которой направлена на улучшение документации в области строительства и снабжения стройматериалами. CSI основан в 1948 году. CM (Construction Management) – Контроль за выполнением всей программы строительства. Используется при организации строительного производства. Тесно связан с информационной моделью здания (BIM). DaS (Design and Sustainability) – Проектирование и экологическая эффективность. Современный подход в архитектурно-строительном проектировании, учитывающий требования экологических стандартов (см. Экологически рациональное проектирование). Тесно связан с информационным моделированием зданий (BIM). Синоним Sustainable Design. Data Center – см. Центр обработки данных. Design/Build – Разработал/Построил. Современная концепция в строительной отрасли, предполагающая разработку и осуществление всего проекта силами объединенной проектно-строительной компании. Design/Bid/Build – Разработал/Предложил/Построил. «Традиционная» концепция в строительной отрасли, когда проектирование и строительство осуществляются различными проектными и строительными компаниями, которые определяются независимо друг от друга на конкурсной основе. Иногда используется синоним Competitive tendering (Конкурсное соперничество). DGNB (Deutsche Gesellshaft fur Nachhaltiges Bauen) – Методика оценки эффективности зданий, разработанная одноименным немецким «Обществом по экологическому строительству». Начала использоваться в 2007 году. В настоящее время становится международной системой оценки экологической рациональности сооружения, то есть «зеленым» стандартом. Здания оцениваются по категориям: «бронза», «серебро» и «золото». Существуют шесть аспектов, влияющих на оценку: экология, экономика, социально-культурный и функциональный аспекты, техническое оснаще- 362 Ñëîâàðü òåðìèíîâ ние, качество эксплуатации, а также учет места расположения. Таким образом, система DGNB рассматривает не только технические, но и социально-архитектурные параметры объекта. Каждый тип здания имеет свою собственную оценочную матрицу. DGNB – это единственная в мире система, которая рассматривает 50 лет функционирования здания с помощью оценки его жизненного цикла. DMU (Digital Mock-Up) – см. Цифровой макет. DCS (Distributed Control System) – Распределённая система управления. Система управления инженерным обеспечением здания (синоним SCADA). DWF (Design Web Format) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Autodesk для обмена проектными данными с целью их просмотра, рецензирования или печати. Формат основан на сжатии данных в формате ZIP. DWG (DraWinG – чертёж) – Основной и самый распространенный формат в индустрии САПР, впервые появившийся как основной формат файлов пакета AutoCAD копании Autodesk. В настоящее время используется практически всеми программами компьютерного проектирования для основных файлов или для обмена данными с другими программами. Фактически стал стандартом записи графической информации. На сегодняшний день существуют фактически два формата DWG. Первый, обычно обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях). Второй (открытый) формат, обозначаемый Teigha (до недавнего времени – DWGdirect, еще раньше – openDWG), разрабатывается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих разработчиков САПР (Bentley, DDS, Siemens, Graphisoft и др.). DXF (Drawing eXchange Format) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Autodesk для обмена данными между AutoCAD и другими программами САПР. В настоящее время используется практически всеми программами компьютерного проектирования для обмена данными. Фактически стал стандартом для обмена электронными чертежами. Спецификации формата DXF открыто публикуются Autodesk, позволяя другим разработчикам поддерживать их в своих системах. Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 363 EAI (Enterprise Application Integration) – см. Интеграция приложений предприятия. ECAD (Electronic CAD) – см. Автоматизированное проектирование в области электроники. EDA (Electronic Design Automation) – Автоматизированное проектирование в области электроники (см. ECAD). Energy Star – «Энергетическая звезда». Знак энергетической эффективности, учрежденный в США в 1992 году в качестве механизма рыночного партнерства, имеющего своей целью сокращение масштабов потребления энергии и загрязнения воздуха. В США и Канаде постоянно совершенствуются стандарты на соответствие этому знаку. Подсчитано, что с момента введения этого знака потребители сэкономили около 10 миллиардов долларов США в виде непроизведенных расходов на электроэнергию. В настоящее время знак Energy Star активно применяется в строительстве по всему миру (например, более половины домостроительных компаний в США участвуют в этой программе). ERP (Enterprise Resource Planning) – см. Планирование (управление) ресурсами предприятия. ESM (Enterprise Simulation Management) – см. Управление имитационным моделированием предприятия. FEA (Finite Element Analysis) – см. Анализ (расчет) на основе метода конечных элементов. FEM (Finite Element Method/Modeling) – Моделирование на основе метода конечных элементов. FIM (Fabrication Information Modeling) – Информационное моделирование производства. FM (Facilities Management) – Эксплуатация зданий (Управление обслуживанием). Обозначает систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания. GBL (Geometric Description Language) – Язык описания геометрии. Текстовой формат, предназначенный для хранения структурированных данных об объектах строительного моделирования. GBL-объекты содержат 3D-информацию (геометрию, внешнюю оболочку, материалы и т. п.), 2Dинформацию (представление в виде планов, занимаемую площадь, марки- 364 Ñëîâàðü òåðìèíîâ ровки и обозначения и т. п.) и описание других свойств (серийный номер, стоимость, сведения о дилере и т. п.). Язык GBL имеет особое значение для технологии BIM. GIS (Geographic Information System) – см. Геоинформационная система. Google Earth – см. Google Планета Земля. Google Планета Земля (Google Earth). Проект компании Google, в рамках которого в Интернете были размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности. Фотографии разных регионов имеют различное разрешение, в том числе и беспрецедентно высокое. В отличие от других аналогичных сервисов, показывающих спутниковые снимки в обычном браузере (например, Google Maps), в данном сервисе используется специальная, загружаемая на компьютер пользователя клиентская программа Google Earth. Такой подход хотя и требует закачивания и установки программы, в дальнейшем обеспечивает дополнительные возможности, трудно реализуемые с помощью веб-интерфейса. Данные из Google Earth уже получают широкое распространение в архитектурно-строительном проектировании. Их можно использовать, например, в программе AutoCAD Civil 3D. Green BIM – Зеленое BIM. Направление в информационном моделировании зданий, ориентированное на решение задач Экологически рационального проектирования. Green Building – Зеленое здание. Обозначение для здания, созданного с учетом концепции Экологически рационального проектирования. Как правило, такое здание сертифицируется по одному из общемировых или национальных «зеленых рейтингов», например LEED или BREEAM. Green Building Studio (GBS) – см. Зеленое строительство (студия). gbXML (Green Building XLM) – Текстовой формат файлов, созданный на основе формата XLM, предназначенный для хранения структурированных данных и обмена информацией между программами, работающими в информационном моделировании зданий (BIM) с использованием интернет-технологии Autodesk Green Building Studio. GSA (General Services Administration) – Администрация общих служб США, государственная организация-заказчик и владелец федеральной собственности. GSA является разработчиком стандарта National 3D-4D-BIM Program трехмерного представления проектов. Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 365 GUI (Graphical User Interface) – см. Графический интерфейс пользователя. HRM (Human Resource Management) – см. Управление персоналом. HTML (HyperText Markup Language) – Язык разметки гипертекста. Популярный формат разметки веб-страниц, интерпретируемый всеми интернет-браузерами. HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) – Теплоснабжение, Вентиляция, Кондиционирование воздуха. Общее обозначение систем «климатконтроля». IAI (International Alliance for Interoperability) – Международный альянс по интероперабельности. Международная организация (подразделение ISO), основанная в 1995 году и объединившая специалистов строительства и создателей программ из 21 страны, занимается разработкой стандартов по Интероперабельности. IFC (Industrial Foundation Classes) – Базовые промышленные классы. Нейтральный, открытый, объектно-ориентированный формат файлов, разработанный и поддерживаемый входящей в IAI организацией buildingSMART для обеспечения интероперабельности в проектно-строительной индустрии и наиболее популярный в информационном моделировании зданий (BIM). В 2002 году зарегистрирован Международной организацией стандартов как ISO/PAS 16739. Имеет несколько разновидностей (IFC 2x3, ifcXML и др.), постоянно совершенствуется и пополняется новыми вариантами. Формат IFC хранит в себе всю информацию о строительных конструкциях, а его открытость позволяет гарантированно передавать данные из одной программы в другую. Используется практически всеми ведущими BIM-программами для передачи данных между ними или их приложениями. IGES (Initial Graphic Exchange Standard) – Исходный стандарт обмена графическими данными. Нейтральный (то есть не являющийся исходным для какой-либо коммерческой системы) формат файлов для обмена данными между разными САПР. Первая спецификация появилась в 1980 году благодаря усилиям компаний Boeing и General Electric. В качестве стандарта ANSI был принят в 1981 году. IntelliCAD (IntelliCAD Technology Consortium, ITC) – Международный консорциум по разработке независимой открытой технологической платформы IntelliCAD. Члены консорциума имеют право и возможность раз- 366 Ñëîâàðü òåðìèíîâ рабатывать на ее основе свои приложения и продукты с правом их неограниченного распространения. Платформа IntelliCAD функционально идентична AutoCAD и полностью совместима с ней по формату данных DWG (RealDWG) и набору команд пользовательского интерфейса. Internet – см. Интернет. IPD (Integrated Project Delivery) – Интегрированная разработка проекта. Система организации взаимоотношений, при которой участники возведения здания: собственники, архитекторы, подрядчики, инженеры и юристы – работают над объектом как единая команда, начиная с самого первого (проектного) этапа. Основной задачей IPD считается борьба с главным бичом стройки – срывами сроков поставки необходимых компонентов в процессе возведения здания, то есть обеспечение строгого выполнения графика строительства. Концепция IPD стала появляться в США еще в начале 1990-х годов и основывалась на системе управления бизнесом, разработанной компанией Toyota. В настоящее время с таким подходом в строительной индустрии США связывают большие надежды. iRING – Набор протоколов, основывающихся на ISO 15926 (международном стандарте для обмена информацией об объектах непрерывных производств), разрабатываемый сообществом пользователей, компаний и организаций ISO 15926 iRingUserGroup. Исключительно важен для технологий BIM и PLM. ISO (International Standard Organization) – Международная организация по стандартам. Занимается разработкой основных стандартов в наиболее важных видах деятельности. ISO 9000 – Серия международных стандартов ISO, регламентирующих управление способностями организации. Система стандартов менеджмента качества разработана Техническим комитетом ТК 176 Международной организации по стандартизации (ISO). Комитет руководствовался предварительными разработками Британского института стандартов, нашедшими своё отражение в Британском стандарте BS 5750. Стандарты серии ISO 9000, принятые более чем 90 странами мира в качестве национальных, применимы к любым предприятиям, независимо от их численности, объема выпуска и сферы деятельности. JT – Формат файлов, разработанный компанией Engineering Animation (ныне в составе Siemens PLM Software, которая обеспечивает его поддерж- Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 367 ку и развитие) для визуализации и обмена данными в САПР. Позволяет сохранять мозаичную модель поверхностей, точную геометрию, информацию о производстве изделия, а также метаданные. Ориентирован на поддержку интерактивного отображения больших сборок, содержащих десятки тысяч деталей. KBE (Knowledge-Based Engineering) – см. Конструирование на базе знаний. LEED (Leadership in Energy & Environmental Design) – Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании. Разработанная в 1998 году Советом по экологическому строительству США (USGBC) рейтинговая система для так называемых «зеленых» зданий (green building). Основывается исключительно на строительных нормах и правилах США. Применяется в США и некоторых других странах как стандарт измерения проектов энергоэффективных и экологически рациональных зданий для осуществления перехода строительной индустрии к проектированию, строительству и эксплуатации таких сооружений. В некоторых городах и штатах США для ряда зданий уже носит обязательный характер. Содержит четыре уровня оценок: просто сертификация, «серебро», «золото» и «платина». LEED – NC (LEED New Construction) – LEED Новое строительство. Рейтинговая система па основе LEED, применяемая при строительстве новых объектов или выполнении крупных проектов в существующих зданиях. LOM (Laminated Object Manufacturing) – см. Ламинирование. MCAD (Mechanical CAD) – см. Автоматизация механического проектирования. MDA (Mechanical Design Automation) – Автоматизация механического проектирования (синоним MCAD). MEP (Mechanical Electrical and Plumbing) – см. Проектирование инженерных систем зданий. MES (Manufacturing Execution System) – см. Исполнительная система производства. MPM (Manufacturing Process Management) – см. Управление производственными процессами, цифровое производство. MPS (Master Production Schedule) – см. Основной производственный план. MRP (Material Requirement Planning) – см. Планирование потребности в материалах. 368 Ñëîâàðü òåðìèíîâ MRP II (Manufacturing Resource Planning) – см. Планирование производственных ресурсов. National 3D-4D-BIM Program – стандарт представления проекта в трехмерном виде по технологии информационного моделирования зданий (BIM), разработанный Администрацией общих служб США (GSA). NBIMS (National BIM Standard) – Стандарт представления информации для BIM, разрабатываемый компанией buildingSmart и американским Национальным институтом строительных наук (NIBS) при участии CSI и AIA как структурная база, на основе которой ими же разрабатывается его практическая реализация в виде стандарта IFC. Включает в себя стандарт NCS. NC (Numerical Control) – Числовое программное управление, ЧПУ. NCS (National CAD Standard) – Стандарт представления информации для CAD-систем, разрабатываемый NIBS, CSI и AIA. Net-zero – «Чистый нуль». Характеристика для здания, которое потребляет энергии не больше, чем само производит из возобновляемых источников. NIBS (National Institute of Building Sciences) – Национальный институт строительных наук (США), один из разработчиков стандартов для автоматизированного проектирования (CAD) и информационного моделирования зданий (BIM). NIST (National Institute of Standards and Technology) – Национальный институт стандартов и технологий (США), подразделение Управления по технологиям США, одного из агентств Департамента торговли США. NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) – см. Неоднородный рациональный В-сплайн. OBJ (OBJect – объект) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Wavefront Technologies и используемый многими приложениями трехмерной графики. Файлы в формате OBJ содержат описание трехмерной геометрической поверхности в виде мозаичной модели или с помощью поверхностей свободной формы. С каждым объектом модели может быть связан «материал» для отображения его текстуры (графические свойства материалов описываются в отдельном файле формата MTL). Option – см. Опция. PDF (Portable Document Format) – Формат переносимых документов. Открытый формат файлов, разработанный компанией Adobe Systems для Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 369 обмена документами. Каждый файл PDF включает полное описание двумерного документа: текст, шрифты, рисунки, а также векторную графику, в которую могут быть вставлены трехмерные данные, созданные с помощью программы Acrobat 3D. PDM (Product Data Management) – см. Управление данными об изделии. PLM (Product Lifecycle Management) – см. Управление жизненным циклом изделия. PLM XML – Открытый формат файлов, разработанный компанией Siemens PLM Software на основе XML для облегчения взаимодействия в рамках управления жизненным циклом изделия. Обеспечивает облегченный, расширяемый и гибкий механизм для передачи данных об изделии через Интернет. РМ (Program Management) – Контроль за выполнением программы строительства. Используется при организации строительного производства. Product Lifecycle – см. Жизненный цикл изделия. RBIM (Research BIM) – см. Исследовательская информационная модель здания. RIBA (Royal Institute of British Architects) – Королевский институт британских архитекторов. ROI (Return On Investment) – Коэффициент рентабельности (возврата) инвестиций. Один из основных показателей эффективной деятельности предприятия или проектной организации. Деятельность предприятия начинает быть эффективной при положительном значении ROI. SaaS (Software as a Service) – Программное обеспечение как услуга. Современный подход в использовании компьютерных программ «по требованию». При таких взаимоотношениях пользователь юридически не владеет самим программным средством и не устанавливает его на своем компьютере, но использует его возможности для решения своих расчетных или проектных задач (в том числе посредством Интернета), поскольку поставщик услуги предоставляет ему программу во временное пользование, запуская ее на своем сервере. Модель SaaS дает пользователям возможность уменьшить свои инвестиции в аппаратное и программное обеспечение. Входит в понятие Облачные технологии. SAT (Standard ACIS Text) – Текстовый формат файлов для сохранения 370 Ñëîâàðü òåðìèíîâ твердотельной геометрической модели, созданной с помощью средств ядра геометрического моделирования ACIS. Разработан компанией Spatial Corporation (входит в Dassault Systèmes). Соответствующий ему бинарный формат называется SAB (Standard ACIS Binary). Форматы SAT и SAB являются исконными форматами ядра ACIS и используются также в качестве нейтральных форматов для обмена данными между различными САПР, основанными на этом ядре (MicroStation, IronCAD и многими другими). SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – Диспетчерское управление и сбор данных. Система управления инженерным обеспечением здания (синоним DSC). SCI (Steel Construction Institute) – Европейский институт стальных конструкций. Независимая некоммерческая организация, поставившая своей целью способствовать эффективному использованию стальных конструкций в строительстве. Является разработчиком стандарта CIS для передачи данных между программами проектирования металлоконструкций. SDNF (Steel Detailing Neutral Format) – Нейтральный (не зависящий от конкретной программы) формат файлов данных по стальным конструкциям. SGC (Selective Geometric Complexes) – Селективные геометрические комплексы. STEP (STandard for Exchange of Product model data) – Стандарт обмена модельными данными об изделии. Обеспечивает обмен не зависимый от любой конкретной коммерческой системы описания данных об изделии, требуемых на разных этапах его жизненного цикла. Разрабатывается Международной организацией стандартов ISO с 1983 года (известен как ISO 10303). STL (STereoLithography) – см. Стереолитография. Sustainable Design – см. Экологически рациональное проектирование. Sustainable Development – см. Устойчивое развитие. U3D (Universal 3D) – Универсальный трехмерный формат файлов для стандартизации обмена трехмерными данными любого типа. Трехмерные объекты в формате U3D могут быть добавлены в документы в формате PDF. Íàèáîëåå óïîòðåáëÿåìûå àááðåâèàòóðû è ñîêðàùåíèÿ 371 Разработан промышленным консорциумом 3D Industry Forum (включает компании Intel, Boeing, HP, Adobe и др.). VB (Virtual Building) – Виртуальное здание. Термин, введенный компанией GRAPHISOFT для обозначения моделей, созданных пакетом ArchiCAD. По содержанию аналогичен BIM. VDM (Variational Direct Modeling) – см. Вариационное прямое моделирование. Vendor – см. Вендор. VRML (Virtual Reality Modeling Language) – Язык моделирования виртуальной реальности. Впервые предложен Марком Песке (Mark Pesce) в 1993 году. Одновременно обозначает стандарт для хранения информации. Web (World Wide Web, www) – см. Всемирная паутина. Web-browser – см. Веб-браузер. Web-site – см. Веб-сайт. XML (eXtensible Markup Language) – Расширяемый язык разметки. Текстовой формат, предназначенный для хранения структурированных данных и обмена информацией между программами. Создан Международным консорциумом Всемирной сети W3C (World Wide Web Consortium), основная цель которого – стандартизация спецификаций для обмена данными в Интернете. Является основой для создания специализированных языков разметки (например, 3D XLM, PLM XLM, в строительной индустрии – aecXLM, bcXLM, bodXLM, gbXLM, LandXML и др.). XT – Исконный формат файлов, созданных с помощью ядра геометрического моделирования Parasolid компании Siemens PLM Software. Используется для обмена данными между различными САПР, основанными на этом ядре (NX, SolidWorks, Solid Edge, T-FLEX CAD и многими другими). ZIP – Популярный формат файлов, созданных процедурами сжатия данных. Используется в ряде других форматов файлов, предназначенных для обмена данными об изделии через Интернет (например, DWF). 3D Print – см. Трехмерная печать. 3D печать – см. Трехмерная печать. 3D XML – Универсальный облегченный формат файлов, созданный на основе XLM и предназначенный для быстрого и простого обмена 3D-данными. 372 Ñëîâàðü òåðìèíîâ При помощи этого формата самая разнообразная информация о жизненном цикле изделия может быть легко включена в техническую документацию, рекламные материалы, веб-сайты, электронную почту и т. п. Разработан и поддерживается компанией Dassault Systèmes. 2D – Общее обозначение проектирования объектов в формате плоских чертежей. 3D – Общее обозначение трехмерного моделирования объектов. 3.5D – Трехмерное моделирование с минимальными добавлениями объектно-ориентированной технологии (например, движущиеся люди или деревья, учитывающие времена года). Как обозначение используется редко. 4D – Четырехмерное проектирование. Подход в проектировании или моделировании здания, когда объект рассматривается не только как геометрическая модель в пространстве, но и в своем развитии во времени, то есть «3D плюс время» (другая трактовка – «3D плюс спецификации»). 5D – Информационная модель здания, учитывающая, кроме 3D, еще временные и конструкционные параметры (другая трактовка – виртуальная модель здания с экономическими характеристиками и системой управления проектом). ЕСКД – Единая система конструкторской документации. Действующий в России стандарт оформления чертежной документации в машиностроении. САПР – см. Система автоматизированного проектирования. СПДС – Действующий в России стандарт оформления чертежной документации для архитектурно-строительного проектирования. – см. Система проектной документации в строительстве. ЧПУ – см. Числовое программное управление. 6.2. Основные понятия и термины Автоматизированный инженерный анализ, автоматизированное конструирование (CAE, Computer Aided Engineering). Предполагает использование специального программного обеспечения для проведения инженерного анализа прочности и других технических характеристик составных частей и общих сборок изделий, выполненных в системах автоматизированного проектирования (CAD). Автоматизация механического проектирования (MCAD, Mechanical CAD). Программное обеспечение для автоматизации проектных работ механических устройств. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 373 Трехмерные модели и их двумерные чертежи, разработанные с помощью MCAD-систем, могут использоваться затем в системах технологической подготовки производства (CAPP), программирования станков с ЧПУ (CAM и CNC), быстрого прототипирования, визуализации. Автоматизированное планирование технологических процессов (CAPP, Computer Aided Process Planning). Обозначает программные средства, используемые на стыке систем автоматизированного проектирования и производства с задачей – по заданной модели составить план ее изготовления. Дополняет и продолжает информационное моделирование зданий BIM в области изготовления строительных материалов, изделий и конструкций, а также организации поставок и производства непосредственно на стройплощадке. Автоматизированное проектирование, САПР (CAD, Computer Aided Design). Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных программ, которые помогают в проектировании инженерам, архитекторам и другим специалистам. Автоматизированное проектирование в области электроники (ECAD, Electronic CAD). Программные средства для проектирования и производства электронных систем (от печатных плат до интегрированных микросхем). Термин часто используется и для обозначения систем автоматизированного конструирования (CAE) и производства (CAM) в области электроники. Синоним EDA. Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной области (AEC, Architecture, Engineering and Construction). Общее обозначение программных средств, предназначенных для проектирования зданий и сооружений, включая их инженерное оснащение, генеральный план, окружающую инфраструктуру и дизайн интерьера. Также используется в концепции цифрового производства и управления производственными процессами (MPM) в контексте проектирования средств производства, включая производственные здания и промышленные зоны. Автоматизированное производство, автоматизированная подготовка производства (CAM, Computer Aided Manufacturing). Термин, использующийся для обозначения программного обеспечения, основной целью которого является создание программ для управления станками с ЧПУ (CNC). Входными данными системы CAM является геометрическая модель изделия, разработанная в системе автоматизированного проектирования (CAD) или информационного моделирования здания (BIM). 374 Ñëîâàðü òåðìèíîâ Дополняет и продолжает информационное моделирование зданий BIM в области изготовления изделий и конструкций. Анализ (расчет) на основе метода конечных элементов (FEA, Finite Element Analysis). Математический аппарат, широко применяется при решении задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидро- и газодинамики, электро- и магнитостатики, а также других областей физики. Потребность в решении подобных задач возникает, в частности, при информационном моделировании зданий (BIM) или автоматизированном конструировании (CAE) для моделирования поведения изделия или конструкции, зданий и сооружений в цифровом виде (не прибегая к изготовлению самого изделия или его макета). Быстрое прототипирование. Метод производства физической модели (прототипа) непосредственно по CAD-данным без использования станков с ЧПУ (наиболее распространенные – стереолитография, трехмерная печать и ламинирование). Вариационное прямое моделирование (Variational Direct Modeling, VDM). Инновационная технология трехмерного моделирования, разрабатываемая российской компанией ЛЕДАС и воплощаемая в линейке конечно-пользовательских продуктов Driving Dimensions. VDM-технология реализует возможность параметрического редактирования трехмерной геометрической модели, не имея информации об истории её построения. В отличие от традиционных методов Прямого моделирования, VDM позволяет сохранять конструктивную концепцию модели, выражаемую с помощью явных и неявных геометрических и размерных ограничений. Одновременное разрешение системы ограничений становится возможным с помощью решателя геометрических ограничений. Важной частью технологии VDM являются также алгоритмы генерации неявных ограничений, призванных гарантировать сохранение конструктивной концепции модели, а также обновления граничного представления модели без истории построения. Веб-браузер (Web-browser). Веб-обозреватель. Программное обеспечение для просмотра веб-сайтов, то есть для запроса веб-страниц (преимущественно из Сети), их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой. Веб-браузеры постоянно развивались со времени зарождения Всемирной паутины и с её ростом становились всё более востребованными программами. Ныне веб-браузер — комплексное приложение для обработки и Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 375 вывода разных составляющих веб-страницы и для предоставления интерфейса между веб-сайтом и его посетителем. Практически все популярные браузеры распространяются бесплатно или «в комплекте» с другими приложениями: Internet Explorer (совместно с Microsoft Windows), Mozilla Firefox (бесплатно), Safari (совместно с Mac OS или бесплатно для Windows), Opera (бесплатно, начиная с версии 8.50), Google Chrome (бесплатно), Avant (бесплатно). Веб-сайт (Web-site, сайт). Совокупность электронных документов (файлов) частного лица или организации в компьютерной сети, объединённая под одним адресом (доменным именем или IP-адресом). По умолчанию подразумевается, что сайт располагается в сети Интернет. Все сайты в совокупности составляют Всемирную паутину, где коммуникация (паутина) объединяет сегменты информации мирового сообщест-ва в единое целое — базу данных и коммуникации планетарного масштаба. Для прямого доступа клиентов к сайтам на серверах был специально разработан протокол HTTP. Вендор (Vendor) – компания, выпускающая и поставляющая продукты и услуги под своей торговой маркой (например, Intel, Microsoft, Autodesk, 3Com и т. п.). Визуализация (Rendering, тонирование). Процесс преобразования данных из исходного специализированного формата приложения в распространенный стандартный формат, пригодный для просмотра стандартными средствами. Например, перевод текстовых документов в формат PDF или HTML либо получение в формате JPG цветных диаграмм результатов каких-либо расчетов. Чаще всего под визуализацией понимается получение качественных (фотореалистичных) статичных или анимационных изображений трехмерной модели. Статичные визуализации чаще всего записываются в формате JPG или TIFF, анимационные – AVI или MOV. Всемирная паутина (Web, World Wide Web, www, Сеть). Распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к Интернету. Всемирную паутину образуют миллионы веб-серверов. Большинство ресурсов Всемирной паутины представляет собой гипертекст. Гипертекстовые документы, размещаемые во Всемирной паутине, называются вебстраницами. Несколько веб-страниц, объединенных общей темой, дизайном, а также связанных между собой ссылками и обычно находящихся на одном и том 376 Ñëîâàðü òåðìèíîâ же веб-сервере, называются веб-сайтом. Для загрузки и просмотра вебстраниц используются специальные программы – веб-браузеры. Всемирная паутина вызвала настоящую революцию в информационных технологиях и бум в развитии Интернета. Часто, говоря об Интернете, имеют в виду именно Всемирную паутину, однако важно понимать, что это не одно и то же. Геоинформационная система (Географическая информационная система, ГИС, GIS, Geographic Information System). Информационная система, предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Термин также используется в более узком смысле — ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов и т. п. ГИС включают в себя возможности cистем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и многих других областях. По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local GIS). ГИС различаются также предметной областью информационного моделирования, к примеру городские ГИС или муниципальные ГИС, они же МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) и т. п.; среди них особое наименование, как наиболее широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами. Геометрическое моделирование. Создание электронных трехмерных моделей тел с помощью компьютера. Является подходом к инженерному проектированию, альтернативным традиционному черчению. Подразделяется на проектирование каркасов, поверхностей и объемных тел. Геометрическое моделирование лежит в основе современных систем классов CAD, CAM, CAE. Гипертекст — термин, введённый Тедом Нельсоном в 1965 году для обозначения «текста, ветвящегося или выполняющего действия по запросу». Обычно гипертекст представляется набором текстов, содержащих узлы перехода между ними, которые позволяют избирать читаемые сведения Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 377 или последовательность чтения. Общеизвестным и ярко выраженным примером гипертекста служат веб-страницы — документы HTML (язык разметки гипертекста), размещённые в Сети. В более широком понимании термина гипертекстом является любая повесть, словарь или энциклопедия, где встречаются отсылки к другим частям данного текста, имеющие отношение к данному термину. В компьютерной терминологии гипертекст — текст, сформированный с помощью языка разметки, потенциально содержащий в себе гиперссылки. Графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface). Система взаимодействия пользователя с программными средствами, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, меню, панелей инструментов, кнопок, диалоговых окон и т. п.). Альтернативная система командной строке, широко используется в современных программах автоматизации проектирования, производства и управления. Доменное имя. Символьное имя, служащее для идентификации областей – единиц административной автономии в сети Интернет, в составе вышестоящей по иерархии такой области. Каждая из таких областей называется доменом. Общее пространство имён Интернета функционирует благодаря DNS — системе доменных имён. Доменные имена дают возможность адресации интернет-узлов и расположенных на них сетевых ресурсов (веб-сайтов, серверов электронной почты, других служб) в удобной для человека форме. Полное доменное имя состоит из непосредственного имени домена и далее имён всех доменов, в которые он входит, разделённых точками. Например, полное имя students.autodesk.com (студенческий сайт компании Autodesk) обозначает домен третьего уровня students, который входит в домен второго уровня autodesk, который входит в домен верхнего уровня com, который входит в безымянный корневой домен. В обыденной речи под доменным именем нередко понимают именно полное доменное имя. Жизненный цикл изделия (Product Lifecycle). Совокупность всех существенных этапов существования продукта (объекта). Включает в себя фазы формирования концепции, дизайнерской задумки, конструкторской проработки, технологической подготовки производства, изготовления, эксплуатации, обслуживания (ремонта, модернизации), утилизации и т. п. Зеленое строительство (студия) (GBS, Green Building Studio). Созданная компанией Autodesk интернет-служба, призванная помочь при инфор- 378 Ñëîâàðü òåðìèíîâ мационном моделировании здания (BIM) в энергетическом анализе как географического места расположения здания, так и самого проектируемого объекта с целью оптимизации его энергопотребления, выборе подходящих экологических материалов и многих других вопросах, непосредственно связанных с экологическим («зеленым») проектированием. При этом скорость анализа рассматриваемой ситуации в Green Building Studio является очень высокой (благодаря использованию технологии облачной обработки данных), что позволяет проектировщикам при работе в технологии BIM осуществлять запрос прямо из проекта, быстрее определять и просчитывать возможные варианты своих решений и работать в режиме реального времени. Адрес интернет-портала http://www.greenbuildingstudio.com Интеграция приложений предприятия (EAI, Enterprise Application Integration). Подразумевает использование специального программного обеспечения и организационных принципов для объединения приложений уровня предприятия в рамках одной информационной системы. Включает в себя интеграцию приложений, данных и процессов на основе единых бизнес-правил, а также построение общего графического интерфейса пользователя для объединенной информационной системы. Интеллектуальные ресурсы предприятия (BI, Business Intelligence). Совокупность технологий, методик, приложений и опыта для сбора, интеграции, анализа и представления бизнес-информации. Описывает набор концепций и методов, которые улучшают принятие бизнес-решений. BI-системы обеспечивают историческое, современное и перспективное рассмотрение бизнес-операций предприятия и предоставляют средства для их анализа. Интернет (Internet). Всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как «Всемирная сеть» или «Глобальная сеть». В обычной речи иногда говорят «Инет». В настоящее время, когда слово «Интернет» употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина и доступная в ней информация, а не сама физическая сеть. Интероперабельность (Interoperability). Понятие, определяющее возможность пользователями программ (например, работающих в техно- Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 379 логии BIM) беспрепятственного переноса своих проектных данных или объектов из одной независимой программы в другие в течение всего срока жизни проекта. Это позволяет, в частности, проектировщикам и строителям сводить воедино свои концепции строительства. Интерфейс прикладного программирования (API, Application Programming Interface). Набор функций, которые программист может использовать для доступа к данным и алгоритмам программного комплекса для разработки своих приложений. Интранет. В отличие от сети Интернет, это – внутренняя частная сеть организации, технологически построенная на тех же принципах с использованием протокола IP для обмена и совместного использования некоторой части информации внутри этой организации. Информационная модель здания (BIM, Building Information Model). Обозначает компьютерную модель проектируемого или существующего объекта (виртуальную копию здания), содержащую как геометрические, так и другие числовые характеристики (используемый материал и его свойства, прочность, тепловые характеристики, стоимость, изготовитель и т. п.), определяющие структуру, оснащение и свойства здания как единого комплексного объекта и всех входящих в него составных частей. Является основой для проектирования, организации строительного производства, управления в процессе эксплуатации, проведения реконструкции и даже сноса объекта. Модель предназначена для использования в течение всего периода функционирования здания. Исполнительная система производства (MES, Manufacturing Execution System). Автоматизированная система управления производственными процессами. Позволяет контролировать процессы, материалы, трудовые ресурсы в реальном времени, решая задачи синхронизации, координации, анализа и оптимизации производственной деятельности. Система состоит из большого числа аппаратных и программных устройств и тесно взаимодействует с ERP. Исследовательская информационная модель здания (Research BIM, RBIM). Исследовательская BIM, главное отличие которой от «обычной» BIM – модель предназначена для исследования каких-то аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению. RBIM – еще одна функция BIM, выводящая эту технологию далеко за рамки обычного проектирования. 380 Ñëîâàðü òåðìèíîâ Коллективная разработка изделия (CPD, Collaborative Product Development). Бизнес-стратегия, рабочий процесс и набор программного обеспечения, которые способствуют совместной работе различных организаций над одним проектом. Является частью общей концепции BIM или PLM. Каркасное моделирование. Представляет собой прямой перенос векторного подхода к двумерной графике на трехмерный случай. Геометрическая модель строится из ограниченного набора графических примитивов: отрезков, дуг, конических кривых. Каркасная модель содержит лишь скелет тела, по которому само тело в общем случае не восстанавливается. Конструирование на базе знаний (KBE, Knowledge-Based Engineering). Использование базы инженерных и иных знаний в процессе параметрического проектирования. База инженерных знаний (knoledgeware) содержит функциональные элементы, связывающие между собой геометрические и инженерные параметры проектируемого объекта. Связывание параметров осуществляется при помощи формул, правил, расчетных таблиц и многими другими способами. Такая система, в частности, позволяет заниматься параметрической оптимизацией – минимизацией, максимизацией или приближением к целевому значению произвольного геометрического или инженерного параметра изделия. Кривая (поверхность) Безье. Параметрическая полиномиальная кривая (поверхность), играющая основополагающую роль в компьютерной графике и САПР. Была предложена в 1959–1962 годах французскими инженерами Пьером Безье (Pierre Bezier) и Полем де Кастелжо (Paul de Casteljau). Обобщением кривой Безье является В-сплайн. Ламинирование (LOM, Laminated Object Manufacturing). Один из видов быстрого прототипирования (макетирования) изделия по его трехмерной компьютерной модели. Технология LOM заключается в создании слоев прототипа при помощи ламинирования бумажного листа, когда контур каждого слоя вырезается лазером, а удаляемая поверхность режется тем же лазером на кусочки. Метаданные. Информация о данных, контролируемых системой PDM. Например, название проекта, данные об исполнителе и номер чертежа – это атрибуты в метаданных о чертеже. В области информационных систем метаданными называют также схе- Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 381 му, лежащую в основе структуры базы данных. Многоугольная сеть (Polygonal Mesh). Структура данных для представления мозаичной модели поверхности или объемного тела. Описывается набором вершин (задаются декартовыми координатами в трехмерном пространстве) и набором многоугольников (задаются индексами вершин, перечисленными в заданной ориентации относительно границы тела). Мозаичная (фасетная) модель. Моделирует трехмерную поверхность путем аппроксимации ее геометрической формы с помощью набора плоских многоугольников (чаще всего треугольников). Мозаичная модель состоит из набора плоских граней, каждая из которых характеризуется своей нормалью (нормали позволяют различать внешние и внутренние стороны поверхности) и координатами вершин. Мозаичная модель является поверхностной: она не содержит информации об объемах и твердых телах. Неоднородный рациональный В-сплайн (NURBS, Non-Uniform Rational B-Spline). Универсальный способ представления кривых и поверхностей в САПР, обладающий основными геометрическими свойствами кривых и поверхностей Безье и позволяющий также задавать многие канонические кривые и поверхности. Облачные технологии (Cloud Technologies). Способ вычислений на компьютере с использованием динамически масштабируемых виртуальных ресурсов, обычно предлагаемых как услуга в Интернете. Современный, набирающий силу и приобретающий все большую известность подход в использовании компьютерных программ, когда вычислительные ресурсы доступны пользователю посредством Интернета (иногда вместо Интернета используется локальная сеть предприятия). На сегодня можно выделить три основных вида облачных технологий: 1) предоставление конечному пользователю программного обеспечения как сервиса, не требующего инсталляции на конкретном устройстве этого пользователя (SaaS); 2) предоставление конечному пользователю доступа к высокопроизводительным компьютерным ресурсам для решения задач с большой вычислительной сложностью, таких как физическая симуляция, высококачественная визуализация и анимация, всевозможные конструкторские и технические расчеты, обработка массивов данных, полученных при трехмерном сканировании и т. п.; 3) хранение, доступ, поиск и конвертация инженерных данных, в первую очередь различных графических баз данных и библиотек элементов, 382 Ñëîâàðü òåðìèíîâ используемых многочисленными программами для проектирования. Онлайн-каталоги, хранящиеся на серверах фирм – производителей оборудования, программного обеспечения или других заинтересованных в успешном проектировании организаций, уже прочно укрепились в проектной практике, особенно в технологии BIM. Примером использования облачных технологий является созданная компанией Autodesk интернет-служба Green Building Studio. Термин «облако» в словосочетании «облачные технологии» применяется фактически безо всякой смысловой нагрузки как метафора для обозначения Интернета. Объемное моделирование. Вид геометрического моделирования, основным объектом которого является трехмерное объемное тело, которое можно описывать разными способами: декомпозиционным, конструктивным или граничным. Главное преимущество перед каркасными или поверхностными моделями – однозначная интерпретация физической корректности модели, дающая возможность создания ее физического макета одним из методов быстрого прототипирования. Оптимизированное производственное планирование (APS, Advansed Planning and Sheduling). Концепция быстрого составления планов с учетом имеющихся ресурсов и производственных ограничений и быстрого перепланирования по заранее составленным сценариям оптимизации. Поддерживает возможность многоуровневого планирования на долгосрочную или среднесрочную перспективу. В проектировании и строительстве применяется в организации строительного производства: объемно-календарном планировании, расчете потребности и поставок материалов и комплектующих, привлечении и взаимодействии субподрядчиков и т. п. Наиболее эффективно при сочетании с информационным моделированием зданий BIM. Опция (Option) – Вариант. Термин чаще всего используется применительно к структуре команд различных компьютерных программ, обозначая разновидности их выполнения. Может использоваться также для обозначения вариантов проектного решения, разновидностей комплектации изделия и т. п. Основной производственный план (MPS,Master Production Schedule). Комбинация всех известных и ожидаемых потребностей в определенном продукте – результате производства. Основной производственный план может быть составлен на несколько месяцев или даже лет и содержит только данные о потребности в результа- Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 383 те производства во времени. При этом потребности в компонентах обрабатываются системами планирования потребности в материалах (MRP). Параллельное конструирование (CE, Concurent Engineering). Специальный подход к проектированию и созданию изделия путем организации окружающей для процессов среды, в которой персонал различных смежников работает вместе и параллельно, разделяя информацию с целью улучшения и ускорения проекта. Параметрическое моделирование. Геометрическое моделирование изделия с использованием параметров элементов формы и соотношений между этими параметрами. В параметрических моделях размеры и положение каждого элемента могут быть изменены, что позволяет быстро получить модификацию существующей модели. Понятие параметрического моделирования появилось в 1988 году благодаря деятельности компании PTC. Различают два основных типа параметрического моделирования – на базе предыстории и вариационное проектирование. В первом случае значения параметров, задающих новые геометрические элементы, находятся в прямой и однозначной зависимости от значений параметров элементов, построенных ранее. Во втором случае взаимосвязи между параметрами геометрических элементов задаются с помощью специальных ограничений. Ограничения задают логические и параметрические связи между элементами (параллельность, касание, расстояние и т. п.). Концепция выгодно отличается своими выразительными возможностями, но при обновлении модели, связанном с изменением параметров, требует больших вычислительных ресурсов. Планирование потребности в материалах (MRP, Material Requirement Planning). Возникшая в конце 1960 х технология производственного планирования и инвентаризации, необходимая для эффективного управления процессами производства изделий, в том числе и строительного производства. На входе таких систем задаются основной производственный план (MPS), данные о запасах, спецификация материалов (BOM) и данные об организации производства. На выходе – рекомендованный производственный план с временной детализацией всех операций и рекомендованный план закупок сырья и полуфабрикатов. В настоящее время MRP расширена до более общей технологии планирования производственных ресурсов (MRP II) и концепции планирования ресурсов предприятия (ERP). 384 Ñëîâàðü òåðìèíîâ Планирование производственных ресурсов (MRP II, Manufacturing Resource Planning). Методика эффективного планирования всех ресурсов предприятия-производителя. Включает в себя операционное и финансовое планирование и моделирование возможных ситуаций. Состоит из набора взаимосвязанных функций, среди которых основными являются: бизнес-планирование, планирование производства и продаж, планирование выпуска продукции, основной производственный план (MPS), планирование потребности в материалах (MRP), планирование потребности в производственных мощностях (CRP), поддержка управления производством и материалами. Стандарт MRP II разработан APICS и включает детальное описание 16 групп основных функций. Планирование потребности в производственных мощностях (CRP, Capacity Requirements Planning). Технология планирования загрузки трудовых и технических ресурсов в соответствии с заданным планом потребности в материалах (MRP). Является частью более общей концепции планирования производственных ресурсов (MRP II). Планирование (управление) ресурсами предприятия (ERP, Enterprise Resource Planning). Концепция, появившаяся в результате развития методологии планирования производственных ресурсов (MRP II). Предполагает использование информационных управляющих систем, которые интегрируют множество бизнес-процессов, связанных с операционными или производственными аспектами предприятия. Проектирование инженерных систем зданий (MEP, Mechanical Electrical and Plumbing). Механика, электрика, водопровод. Программное обеспечение, ориентированное на автоматизированное проектирование инженерных систем здания (отопление, вентиляция, электрооборудование, водоснабжение, канализация, дымоудаление, пожаротушение и т. п.). Раздел MEP является неотъемлемой частью информационного моделирования зданий (BIM). Прямое моделирование. Метод создания трехмерной геометрической формы, состоящий в непосредственном манипулировании ее граничными элементами на конечно-пользовательском уровне. Основные операции прямого моделирования – создание замкнутого плоского профиля, его вытягивание для добавления/вычитания объема, а также непосредственное перемещение граней, ребер и вершин с сохранением топологии (связности смежных элементов). Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 385 Система автоматизированного проектирования (Система автоматизации проектирования, САПР). Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных программ и технологий, помогающих в проектировании специалистам разных направлений. Синоним CAD. Система проектной документации в строительстве (СПДС). Комплекс нормативных организационно-методических документов, устанавливающих общетехнические требования, необходимые для разработки, учета, хранения и применения проектной документации для строительства объектов различного назначения. Основное назначение стандартов СПДС заключается в установлении единых правил выполнения проектной документации для строительства, обеспечивающих: 1) унификацию состава, правил оформления и обращения документации с учетом назначения проектных документов; 2) комплектность выдаваемой заказчику документации с учетом специализации подрядчика, вида и назначения используемых им документов; 3) максимально необходимый объем документации для производства строительно-монтажных работ; 4) общие правила выполнения чертежей и текстовых документов независимо от назначения проектируемого объекта и вида проектных решений; 5) унификацию форм проектных документов и графических изображений с исключением не требующейся потребителю информации; 6) унификацию терминов и понятий, применяемых в СПДС; 7) применение проектной документации в автоматизированных системах проектирования и управления строительным производством; 8) возможность качественного выпуска проектной продукции и ее репрографии. Спецификация материалов (BOM, Bill of Materials). Включает в себя данные о составе изделия (в частности, здания) и нормах расхода сырья, материалов и компонентов на единицу измерения. Обычно данные BOM организованы в иерархическом виде в соответствии со структурой изделия. Стереолитография (STL, STereoLithography). Один из популярных методов быстрого прототипирования (изготовления копий изделия из пластика или сходных материалов, основанного на фотоинициированной лазерным излучением или излучением ртутных ламп полимеризации фо- 386 Ñëîâàðü òåðìèíîâ тополимеризующейся композиции). Одновременно обозначает стандарт записи мозаичной (разбитой на треугольники) геометрической модели. В настоящее время STL используется и как нейтральный формат обмена геометрическими данными между разными САПР. Трехмерная печать (3D Print) – Один из методов быстрого прототипирования, позволяющий создать физический объект по виртуальной трехмерной модели. Трехмерные принтеры обычно печатают последовательные слои на основе ранее напечатанных, чтобы построить трехмерный объект. Трехмерная печать на сегодняшний день быстрее, доступней и легче в использовании, чем другие технологии быстрого прототипирования. Триангуляция. Представление геометрической формы (плоского профиля, трехмерной поверхности, объемного тела) в виде набора смежных симплексов (отрезков, треугольников, тетраэдров), аппроксимирующих исходную форму с заданной точностью. Получаемая в результате триангуляции геометрическая модель называется мозаичной (фасетной). Управление взаимоотношениями с клиентом (CRM, Customer Relationship Management). Бизнес-стратегия, ориентированная на нужды заказчика, состоящая из специальных систем, процессов и процедур взаимодействия. Корпоративная информационная система, предназначенная для улучшения обслуживания клиентов путем сохранения информации о клиентах и истории взаимоотношений с ними, установления и улучшения бизнеспроцедур на основе этой информации с последующей оценкой их эффективности. Управление данными об изделии (PDM, Product Data Management). Категория компьютерных программ, позволяющих хранить данные об изделиях (инженерные данные в виде CAD-моделей и CAD-чертежей, цифровые макеты DMU, спецификации материалов BOM) в базах данных, а также организовывающих совместный доступ к этим данным, обеспечивая их постоянную целостность и возможность модификации. Система PDM в качестве интегрирующей подсистемы используется на протяжении всего жизненного цикла изделия в рамках концепции PLM. Управление жизненным циклом изделия (PLM, Product Lifecycle Management). Применяется для обозначения процесса управления полным циклом изделия – от его проектирования и производства до продаж, послепродажного обслуживания и утилизации. Концепция, которую сегодня использует практически вся индустрия САПР. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 387 технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т. п. Термин введен компанией Dassault Systèmes. Управление имитационным моделированием предприятия (ESM, Enterprise Simulation Management). Стратегия управления результатами имитационных испытаний электронной модели изделия всего ее жизненного цикла. Позволяет создать более эффективное и перспективное окружение для разработки изделия в рамках концепции управления жизненным циклом (PLM). Управление персоналом (HRM, Human Resource Management). Область знаний и практической деятельности, направленная на своевременное обеспечение организации персонала и оптимальное его использование. Часто интегрируется в системы планирования ресурсов предприятия (ERP). Управление проектом. Методы и средства координации и руководства людскими, материальными и финансовыми ресурсами, а также функциональными и организационными действиями на протяжении всего времени осуществления проекта, которые направлены на эффективное достижение его целей. Управление производительностью бизнеса (BPM, Business Performance Management). Набор процессов, помогающих оптимизировать производительность бизнеса с помощью организации и анализа методологий, метрик, процессов и систем, которые управляют производительностью бизнеса. Концепция BPM является следующей ступенью развития концепции BI. Управление производственными процессами, цифровое производство (MPM, Manufacturing Process Management). Обобщенное название набора технологий, методов и программ, используемых при производственной деятельности. Служит ключевым элементом концепции управления жизненным циклом изделия (PLM), являясь связующим звеном между системами автоматизированного проектирования и системами планирования ресурсов предприятия. Устойчивое развитие (Sustainable Development). Развитие, при котором нынешние поколения удовлетворяют свои потребности, не лишая будущие поколения возможности удовлетворять свои. Термин впервые появился в 1987 году в докладе Всемирной комиссии 388 Ñëîâàðü òåðìèíîâ ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее». Тесно связано с Экологически рациональным проектированием. Центр обработки данных (ЦОД, Data Center). Специализированное помещение, здание для размещения серверного и коммуникационного оборудования и подключения к каналам Интернета. Цифровой макет (DMU, Digital Mock-Up). Виртуальная технология определения реального продукта. Обычно состоит из коллекции трехмерных геометрических моделей, взятых из базы данных, размещенных в пространстве в соответствии с представлением о форме продукта, с каждой из которых связана спецификация материалов (BOM). Числовое программное управление (ЧПУ). Станки с ЧПУ – широкий спектр оборудования, применяемого для механической обработки деталей из металлов и сплавов, работа которых сегодня управляется специальными компьютерными программами. Первый фрезерный станок с ЧПУ был создан в 1952 году в Массачусетском технологическом институте. Станок с ЧПУ (NC) отличается от обычного станка наличием блока управления, функционально состоящего из модуля обработки данных и замкнутой системы управления. С введением компьютера в схему управления станком последний стал называться станком с компьютеризированным числовым управлением (CNC), однако в широком спектре литературы они тоже называются станками с ЧПУ. В современных производственных цехах все компьютеры, контролирующие станки с ЧПУ, соединены в сеть во главе с центральным компьютером, с которого и происходит непосредственное управление всем цехом, включая загрузку данных на конкретный станок. Экологически рациональное проектирование (Экологическое проектирование, Sustainable Design). Современная концепция в проектировании, основанная на принципах устойчивого развития, то есть таком подходе к удовлетворению потребностей настоящего времени, при котором не ставится под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Предполагает интеграцию, анализ и оптимизацию экологических, социальных и экономических факторов на каждом этапе процесса проектирования, широкое использование энергосберегающих технологий и возобновляемых ресурсов. Тесно связана с технологией BIM. В мире существует несколько стандартов (систем «зеленых рейтингов», пока носящих рекомендательный характер) для экологического проектирования, наиболее распространенными из которых являются американский LEED и английский BREEAM. Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû 389 В России параметры «зеленых рейтингов» вырабатываются общественной организацией «Совет по экологическому строительству» (RuGBC), учрежденной в 2009 году. Ядро геометрического моделирования. Набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического (например, твердотельного) моделирования. Многие ведущие системы автоматизированного проектирования (такие как CATIA, Pro/ENGINEER, NX) построены на основе собственных геометрических ядер (CGM, GRANITE и Parasolid соответственно), тогда как другие (SolidWorks, T-FLEX, ADEM и прочие) построены на основе лицензированных геометрических ядер. Некоторые компании (например, Autodesk) используют для своих программных продуктов как лицензированные ядра, так и ядра собственной разработки. Популярными коммерческими ядрами (используемыми в наибольшем количестве САПР) являются Parasolid (компании Siemens PLM Software), ACIS (выпускаемый Spatial Corp. – дочерней компанией Dassault Systèmes) и GRANITE (PTC). Свободно распространяется в открытом коде ядро Open CASCADE. Программные продукты разных вендоров, сделанные на основе одинаковых ядер, имеют наибольшие потенциальные возможности для совместимости модельных данных. Список литературы Книги 1. Левин Д. Я., Малюх В. Н., Ушаков Д. М. Энциклопедия PLM. – Новосибирск: ЛЕДАС, 2008. 2. Малюх В. Н. Введение в современные САПР. – М.: ДМК Пресс, 2010. 3. Ушаков Д. М. Введение в математические основы САПР. – Новосибирск: ЛЕДАС, 2006. 4. Голдберг Э. Для архитекторов: Revit Architecture 2009/2010. Самоучитель по технологии BIM. – М.: ДМК Пресс, 2010. 5. Технология BIM для архитекторов: Autodesk Revit Architecture 2010. Официальный учебный курс. – М.: ДМК Пресс, 2010. 6. Ланцов А. Л. Revit 2010: компьютерное проектирование зданий. Архитектура. Инженерные сети. Несущие конструкции. – М.: ФОИЛИС, 2009. 7. Город. Томская панорама начала ХХ века. – Томск: Курсив, 2004. 8. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. – NJ: Wiley, 2008. 9. Jernigan F., BIG BIM little bim. Second edition. – Salisbury: 4 Site Press, 2008. 10. Krygiel E., Niec B. Green BIM: Successful Sustainable Design with Building Information Modeling. – NJ: Wiley, 2008. 11. Kymmell W. Building Information Modeling (BIM). – New York: McGraw-Hill Professional, 2007. Отдельные публикации 12. Бернар Ф. Dassault Systemes: история успеха. – URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14122 13. Козлов И. М. Оценка экономической эффективности внедрения информационного моделирования зданий // Архитектура и современные информационные технологии // AMIT: электрон. журн. 2010. 1(10). – URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2010/1kvart10/Kozlov/Article.php 14. Козлова Т. И., Талапов В. В. Опыт информационного моделирования памятников архитектуры Архитектура и современные информационные технологии // AMIT: электрон. журн. 2009. 3(8). – URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2009/3kvart09/Talapov/Article.php 15. Талапов В. В., Дудин В. В., Едрёнкин В. А., Большакова О. В. О компьютерном моделировании в архитектуре на примере Храма Василия Блаженного в Москве. Архитектура и современные информацион- Ñïèñîê ëèòåðàòóðû 391 ные технологии // AMIT: электрон. журн. 2007. 1(1). – URL: http://www.marhi.ru/AMIT/Dec07Topal.php 16. Талапов В. В. О многоликости компьютерной визуализации. Архитектура и современные информационные технологии // AMIT: электрон. журн. 2008. 2(3). – URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2008/2kvart08/Vladimir_Talapov/article.php 17. Талапов В. В. Информационная модель здания – опыт архитектурного применения. Архитектура и современные информационные технологии // AMIT: электрон. журн. 2008. 4(5).– URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2008/4kvart08/Talapov/article.php 18. Экономическое значение BIM. Исследование внедрения BIM в Северной Америке. Декабрь 2009. The Business Value of BIM – McGraw-Hill Construction SmartMarket Report. URL: http://bim.construction.com/ 19. Экономическое значение BIM в Европе. Исследование внедрения BIM в трех основных европейских странах: Великобритании, Германии и Франции. Октябрь 2010. The Business Value of BIM in Europe. – URL: http://bim.construction.com/research/FreeReport/BIM_Europe/ 20. Как BIM способствует зеленому проектированию и строительству. Август 2010. How BIM is Contributing to Green Design and Construction – McGrawHill Construction SmartMarket Report. – URL: http://construction.com/market_research/FreeReport/GreenBIM/ 21. Модель FM для Сиднейского оперного театра. "Sydney Opera House FM Exemplar project". – URL: http://www.construction-innovation.info/index.php?id=53 Книги издательства «ДМК Пресс» можно приобрести в торгово-издательском холдинге «АЛЬЯНС-КНИГА» (АЛЬЯНС БУКС) наложенным платежом или вы­ слать письмо на почтовый адрес: 115533, Москва, Нагатинская наб., д.6, стр.1. При оформлении заказа в письме следует указать полностью Ф.И.О. и почтовый адрес заказчика (с индексом). Эти книги Вы также можете заказать на сайте: www.alians-kniga.ru. Оптовые продажи: тел. (495) 258-91-94, 258-91-95 (факс). Электронный адрес: [email protected]. Талапов Владимир Васильевич Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий Главный редактор Мовчан Д. А. [email protected] Корректор Синяева Г. И. Верстка Паранская Н. В. Дизайн обложки Мовчан А. Г. Подписано в печать 26.03.2011. Формат 70×100 1/16 . Гарнитура «Петербург». Печать офсетная. Усл. печ. л. 31,82. Тираж 1000 экз. Заказ № Web-сайт издательства: www.dmk-press.ru
