OpenBIM - это открытое междисциплинарное взаимодействие

В предыдущей статье мы рассмотрели основные особенности концепции OpenBIM, а именно основные отличия от классической BIM-модели и рассказали о явных преимуществах и IFC-формате. Итак, OpenBIM и открытое взаимодействие – понятия, равноценные по своему значению. Чтобы смоделировать междисциплинарное BIM-взаимодействие в теории, следует представить отправителя и получателя, которые являются непосредственными участниками данного процесса. При этом пусть ими будут представители разных специальностей: к примеру, архитектор и конструктор. В рассматриваемом случае архитектору нужно передать конструктору данные из собственной BIM-модели.

Стадия 1. Фильтрация элементов

Как было отмечено ранее, архитектурные и конструкторские модели сильно отличаются друг от друга, причем, даже с точки зрения геометрии. На рисунке 1 строение представлено в таком виде, в каком его представляет архитектор. Здесь отмечена и отделка стен, и оконные переплет, и декоративные элементы. На подобных чертежах отмечена толщина стен с учетом отделки, подвесные потолки, напольное покрытие, плитка, дверная фурнитура – все данные, которые важны для архитектора и заказчика, но не имеют никакой ценности для конструктора. Несущие конструкции здесь тоже представлены, только в этом случае есть определенные нюансы. Во-первых, этот конструктив построен таким образом, как его видит архитектор (зачастую он исправляется конструктором), а во-вторых, его нельзя определить визуально, поскольку он спрятан внутри здания.

Каким же способом можно убрать архитектурные излишества? В данном случае на помощь приходит функция фильтрации элементов. Для этого используются специальные слои, а также настройки отображения элементов в архитектурной BIM-модели, посредством которых конструктору удастся избавится от лишней, по его мнению, информации. Визуально это имеет вид здания, находящегося на этапе строительства, когда еще не дошла очередь до использования отделочных материалов, остекления, монтажа навесных потолков и прочего, или уже пришлось соскабливать отделку с несущих объектов. Проще говоря, это «голая» несущая часть сооружения, представленная на рисунке 2.

Вопрос фильтрации элементов удачно решен в графическом программном пакете ArchiCAD, где применяются комбинации слоев и отображаются ядра несущих конструкций (функция «Несущий элемент» активируется в параметрах объекта). Благодаря этому справиться с поставленной задачей можно мгновенно: упростить модель, избавив ее от лишних элементов, с последующим редактированием модели до оптимального уровня фильтрации не займет много времени. Причем, с такой же легкостью можно вернуться в первоначальное состояние и продолжить работу над архитектурным BIM-проектом.

Стадия 2. Классификация элементов

Для передачи конструктору BIM-модели, которая бы полностью его устроила, недостаточно просто убрать лишние элементы, что не раз подтверждено практикой. Каждый архитектор имеет собственный взгляд на выполнение того или иного задания и об этом нельзя забывать. Экспериментируя с объемом и формой здания, специалист применяет те инструменты и средства, которые ему удобны. Другими словами, подвесной потолок можно выполнить посредством перекрытий, декоративные конструкции – при помощи профилей, а оконные проемы можно получить путем вычитания геометрии формы, образованной в Autodesk 3ds Max (в контексте ArchiCAD это универсальный объект).

При желании сохранить удобство САПР, нельзя устанавливать конкретные методы и правила, навязывая их проектировщику. Вынуждая специалиста пользоваться определенными инструментами для реализации его идей, сразу же ограничивается свобода проектирования, что может негативно отразиться на результате. Именно по этой причине объект, внешне представляющий собой колонну, на самом деле является тонкой стеной или толстым перекрытием, а цельная, на первый взгляд, фронтальная стена, оказывается собранной из нескольких вертикально расположенных фрагментов, которые сливаются в единый элемент в процессе визуализации чертежа.

В итоге созданная информационная модель нуждается в дополнительной классификации. При этом придется выкладывать объекты на слои или передавать их другому приложению в виде нескольких файлов, в которых находятся однотипные элементы. Есть еще один вариант развития этого сценария, предполагающий настройку карты соответствия, что напрямую зависит от проектировщика, либо от стандартов и программных продуктов, которые используются предприятием. К последнему способу в свое время прибегали специалисты SCAD Group, когда перед ними стояла задача связать программы SCAD и ARCHICAD. Они решили этот вопрос, разработав препроцессор «Форум», который выполнял функцию классифицирования объектов ArchiCAD 6.5 в объекты SCAD с дальнейшей передачей данных на расчет прочности.

В системах с поддержкой OpenBIM должен присутствовать инструмент, дополнительно классифицирующий элементы, которые используются в BIM-модели, а также задающий универсальную метку с описанием данного объекта. Сегодня такие метки задаются согласно специфике IFC-формата (своеобразный универсальный язык строительного конструктива).

Однако, даже упомянутый выше процесс осуществляется разными методами. К примеру, сегодня известны САПР, реализующие экспорт в IFC-формат с попутным сохранением объектов согласно классификации, которая была заложена разработчиком. Иначе говоря, стена остается стеной, к балке и окну добавится приставка "универсальное" (даже если на самом деле это ниша, выступ или обыкновенный проем). Компания Graphisoft применяет более гибкие методики:

• архитектору предоставляется возможность создавать BIM-модель при помощи различных инструментов. Экспорт модели извне, трансформация объекта посредством инструмента свободного моделирования, формирование элементами ArchiCAD – специалист имеет право выбирать удобные для себя средства. Более того, здесь не существует правил в отношении распределении объектов по слоям;
• в свойствах элементов предусмотрены характеристики, классифицирующие их в разных направлениях. Архитектор при желании может задать несущую функцию конструкции, полезную при фильтрации модели (стадия 1), местонахождение интерьерного или экстерьерного элемента, статус реконструкции (временная конструкция, возводимый объект или здание под снос), а также класс элемента, как указано на рисунке 3. Последний параметр нужно рассмотреть более детально.

Класс элемента в программе ArchiCAD назначается по умолчанию – он соответствует инструменту, использованному в процессе создания объекта. Это означает, что из одной BIM-системы в другую стена передается в виде стены, колонна – в виде колонны и т.д. В данном случае класс можно предопределять, т.е. для формирования ограждения специалист имеет возможность воспользоваться инструментом Навесная стена или выполнить его в виде морф-элемента, но передаваться он будет все равно в качестве ограждающего элемента. К тому же, стандартные свойства могут расширяться за счет параметров, указанных в IFC-спецификации: например, класс огнестойкости, степень поглощения звука, коэффициент теплопроводности и сотни других характеристик (рисунок 4). Заполнение данных свойств либо их импорт из других систем также может выполняться архитектором, если в этом есть необходимость.

Итак, нам удалось разобраться с тем, как отсекать все лишнее при передаче данных между двумя BIM-моделями. Мы также рассмотрели перенастройку модели в соответствии с ожиданиями другой программы. Следовательно, остается всего два вопроса, требующих внимания: сохранение данной модели в IFC-формате (наиболее универсальный вариант) и открытие файла в BIM-модели адресата.

Стадия 3. Получение BIM-модели

Новый этап снова влечет за собой ряд вопросов. Как именно адресат будет открывать полученные файлы? Как можно использовать объекты, извлеченные из универсального формата? Конкретного ответа в этом случае нет, поскольку он зависит от определенных факторов: от кого передана BIM-модель и кем получена, какая цель преследуется при таком взаимодействии и на каком этапе оно находится.

Многие неопытные специалисты желают быстрее заполучить BIM-модель, не уделяя должного внимания построению собственной модели, чтобы перейти непосредственно к строительным работам. Выбирая такой путь, нужно быть готовым к разочарованию, ведь импортируемая модель зачастую непригодна для дальнейшей работы. Объясняется это тем, что она с самого начала создавалась не для вашей конкретной ситуации, то есть в процессе ее разработки были поставлены совершенно другие цели и использовались абсолютно другие исходные данные. Из этого следует, что полученную модель нужно полностью перестраивать.

Без согласования BIM-моделей на последующих этапах просто не обойтись. Причем, данная процедура гораздо важнее той, что была описана выше. Специалистам совсем не обязательно передавать модель целиком или собирать несколько моделей в одну, чтобы иметь возможность их редактировать. Они могут связать модели в точках, важных для согласования. Этот принцип схож с тем, как происходит в реальности, когда за выполнение той или иной части проекта отвечает определенный специалист, а все спорные моменты выносятся на общее собрание.

Интерпретация полученных данных из файла IFC-формата определяется разработчиком специализированного решения. Наиболее распространенными вариантами являются следующие:

1. Открытие всех объектов IFC-формата, считывание данных, построение в собственной BIM-модели аналогичного объекта в автоматическом режиме. К примеру, файл содержит колонну, достигающую трех метров в высоту, с профилем «тавр стандарт G, серия M», которая расположена в координатной плоскости XYZ. Считав эту информацию, программа создает колонну с такими же характеристиками. Несмотря на то, что это наиболее простой метод, он имеет множество недостатков, основной из которых – образование новых объектов при повторных экспортах. Следовательно, если в процессе работы над проектом будет десять экспортов, то образуется и десять дублей;
2. Вторая методика гораздо сложнее, так как она подразумевает построение связи между объектами IFC-формата и имеющейся BIM-модели с дальнейшей синхронизацией этих баз данных. Здесь можно поразмышлять на тему двусторонней связи между независимыми BIM-решениями. В этом и заключается суть идеи связанных моделей.

Всем заинтересованным данными технологиями рекомендуется посмотреть видео, где модель формата IFC, разработанная в ArchiCAD, принимается в программе Tekla.

Видеоролик c YouTube

Видео 1. Данные в IFC-формате, которые интерпретируются по желанию получателя

На стороне конструктора у нас уже имеется BIM-модель, подключенная по типу внешней ссылки посредством IFC-формата. Конструктор без труда может считать и геометричесике данные, и информационные: профиль колонн, материал, несущую функцию и пр. На их основе в последствии делается заключение о прочностных характеристиках конструкции, а также сопоставляется, согласовывается и дорабатывается модель. Более того, конструктор способен вернуть полезную информацию архитектору, который аналогичным образом фильтрует, классифицирует и сохраняет BIM-модель в формате IFC.

Следует отметить, что сохраненная в IFC-файле вторая модель (передавалась архитектору конструктором) может и не содержать сведения из первой модели IFC-формата (изначально передавалась конструктору архитектором). При этом конструктор может расширить информацию, которую содержат объекты архитектора, для передачи другим специалистам. Однако в большинстве случаев он обеспечивает передачу объектов, созданных в данном приложении, которые связываются с моделью архитектора по соответствующей технологии.

Стадия 4. Возврат модели. Обратное согласование

Прежде чем осуществлять процесс возврата модели, следует внимательно разобраться с моментами отображения объектов, ранее добавляемых в BIM-модель, и историей их изменений. Речь идет о синхронизации данной информации, хотя четких правил организации данной процедуры пока еще нет. Всего выделяют четыре стадии состояния объекта:

• «new» – новый объект, который не добавился в BIM-модель;
• «existing» – существующий объект, который никогда не изменялся;
• «modified» – существующий объект, подвергавшийся изменениям;
• «deleted» – удаленный объект.

В BIM-модели новые объекты отображаются в качестве геометрических и информационных данных. Каждое новое решение вы принимаете на основе этой информации. К примеру, зная о крепеже и армированных колоннах, можно увеличить толщину перекрытия, что может стать причиной изменений фундамента и прочих объектов.

«Existing»-объекты способны принимать обновленные сведения. Если, например, перекрытие стало толще, мы просто принимаем это изменение Конечно, хорошо, когда увеличение габаритов соответствует толщине стен, так как в противном случае придется переделывать проект.

Столкновение противоположных интересов, связанных с удаленными объектами, решается достаточно просто. При удалении из проекта объекта следует проверить, чтобы он не отобразился на работе коллеги, а для этого подобные действия нужно предварительно согласовывать. Для проведения этих изменений по всем разделам следует обновить вашу модель IFC-формата у конструктора.

Самым сложным случаем является тот, при котором в проекте объект изменяется, а во внешней модели – нет. Все осложняется работой на базе данных, которая давно устарела. Справиться с такой ситуацией поможет оперативное согласование изменений.

Пример подобных работ отображен в видеоролике:

Видеоролик c YouTube

Видео 2. Возврат данных, контроль изменений BIM-моделей на примере работы ArchiCAD-Tekla

Подведение итогов

Мы разобрали основные особенности технологии OpenBIM. Главная проблема, с которой сталкиваются неопытные специалисты при ее внедрении – сложность понимания. Она связана со свободой взаимодействия ведь представленная методика способна связать между собой практически любые решения. В силу своей универсальности она нуждается в профессиональной настройке. Другими словами, специалист должен знать принцип объединения и взаимодействия моделей. При этом он должен отчетливо понимать, какая информация закладывается в эти модели и что ожидается в итоге. Настройки взаимодействия зависят от объединяемых решений, работы специалистов, сложности проекта, поэтому универсальная настройка, которая бы идеально подходила для различных проектных групп, мне не известна.

Изначально я отмечал, что идея OpenBIM находится на стадии развития. Этим обусловлено небольшое количество информации о функционировании данного продукта, находящейся в открытом доступе. Довольно сложно найти информацию о сложностях, возникающих у пользователей, и о путях их решения. С чем связано небольшое число статей, стандартов и нормативов на данную тематику? Ответ прост – реализация идеологии продукта OpenBIM еще не сформирована окончательно. Предприятия, инвестирующие в него, занимаются только проработкой этих механизмов.

Точная информация будет доступна лишь тогда, когда появится подробная технология в контексте «возьмите и используйте». В мире существует совсем немного компаний, которые ушли далеко вперед в своем развитии и смогли то, что не удалось многим.