Анализ и перспективы развития систем автоматизированного проектирования в строительстве

В статье раскрывается многообразие систем автоматизированного проектирования в строительстве, показаны их возможности и определены ближайшие перспективы развития.

Ключевые слова: САПР, SaaS, BIM-технология, 3D-сканирования, голосовой интерфейс, 3D-навигация, фотосканирование, преимущества технологии информационного моделирования

В 21 веке прогресс информационных технологий привел к существенным изменениям в области автоматизации проектирования в строительстве. В России, а также во многих зарубежных странах появились новые современные программы, которые создают высокое качество проектных решений, сокращают время на разработку новых проектов, повышают эффективность работы специалистов и улучшают условия их работы, а также, сокращают расход ресурсов, однако структура рынка информационных технологий в нашей стране ещё не перешла от количественных изменений к качественным [1].

На текущий момент, говоря о строительстве, следует отметить применение значительного числа систем автоматизированного проектирования, наиболее известными из которых являются: AutoCAD, AutodeskArchitecturalDesktop, ArchiCAD, nanoCAD, КОМПАС, K3-Коттедж, ProjectSmeta CS и ряд других программ. Следует также заметить, что данные разработки ориентированы как на массовое, так и на единичное производство, что существенно расширяет круг их приложений.

Проанализируем наиболее известные российские и зарубежные САПР в сфере строительства:

• ArchiCAD– графический программный пакет САПР для архитекторов, созданный фирмой Graphisoft. Предназначен для проектирования архитектурно-строительных конструкций и решений, а также элементов ландшафта, мебели и т. д.
• APM CivilEngineering –CAD/CAE САПРстроительных объектов гражданского и промышленного назначения. Эта система в полном объеме учитывает требования государственных стандартов и строительных норм и правил, относящиеся как к оформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам.
• nanoCAD— базовая система автоматизированного проектирования, предназначенная для разработки и выпуска рабочей документации.
• КОМПАС – семейство систем автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии СПДСЕ и СКД.
• K3-Коттедж – это комплекс компьютерных программ для проектирования деревянных домов из профилированного бруса и оцилиндрованного бревна.
• ProjectSmeta CS – предназначена для определения стоимости разработки проектно-сметной документации и стоимости инженерных изысканий для строительства.
• Bocad-3D – мощная пространственная CAD-система проектирования стальных и деревянных конструкций.
• GoogleSketchUp – простой и удобный инструмент для создания, обработки презентации трёхмерных моделей. Позволяет быстро и качественно создавать практически любые построения различного уровня подачи — от драфт-эскиза, до готового проекта. Интерьер, мебель, здание, строительные сооружения и многое другое проектируется за считанные минуты. Кроме этого, GoogleSketchUP даёт возможность создавать презентации и многостраничные документы; раскладывать и аннотировать множество масштабированных моделей на одной странице; создавать, документировать и делать презентацию проекта, используя один единственный чертёж.
• NormaCS – информационно-справочная система, содержит нормативно-техническую документацию, действующую на территории РФ

AutoCAD – двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk [2].

Несмотря на все мощные средства проектирования и визуализации, главным моментом в системе автоматизированного проектирования является именно получение выходной документации и её оформление в соответствии с принятыми стандартами, что считается неотъемлемой частью процесса проектирования. Для того чтобы автоматизировать рутинную работу при нанесении различных элементов оформления, Русской Промышленной Компанией была разработана программа auto.СПДС [3].

• auto.СПДС — это приложение для AutoCAD, AutodeskArchitecturalDesktop, AutodeskBuildingSystems и многих других вертикальных решений на основе AutoCAD. Программа позволяет наносить различные условные обозначения, выноски, отметки, линии обрыва, виды, координационные оси, штриховку и многое другое [3].
• SolidWorks — система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения, продукт разработанный компанией «SolidWorksCorporation» (США).
• MathCAD— интегрированная система решения математических, инженерно-технических и научных задач.
• Программный комплекс Мономах – предназначен для расчета и проектирования конструкций зданий из монолитного железобетона, а также зданий с кирпичными стенами.
• Rhinoceros 3D — коммерческое программное обеспечение для трехмерного NURBS моделирования разработки RobertMcNeel&Associates. Преимущественно используется в промышленном дизайне, архитектуре, корабельном проектировании, ювелирном и автомобильном дизайне, в CAD/CAM проектировании.
• СпИн— это электронный справочник-калькулятор для проектировщиков и инженеров-строителей [2].

Проведенный анализ представленных выше программ показывает, что нынешние системы проектирования в строительстве развивается весьма динамично. В данном списке не рассмотрены многие программы по организации строительного производства, планированию работ, программ оптимизации транспортных задач, расчетов сетевых графиков и календарных планов, геодезических расчетов и много другого, но они также представлены на российском рынке как иностранными, так и нашими отечественными производителями и решают широкий круг задач в строительстве.

Реалии таковы, что развитие САПР в строительстве реализуется в сторону облачных и так называемых технологий SaaS, то есть как услуга, реализованная в качестве веб-сервиса, интеллектуальные возможности и мобильные устройства, позволяющие иметь доступ в любое время и в любом месте. Сказанное позволяет использовать значительные ресурсы серверов с использованием даже маломощных клиентских компьютеров, а также не иметь привязанности к конкретному рабочему месту, или офису, однако не всегда на должном уровне может гарантировать безопасность.

Кроме того, на российском рынке в мае 2015 года появилась САПР nanoCADplus 7, обладающая рядом таких преимуществ, как автоматизация построения соединений ряда объектов, 3D-навигация, позволяющая полностью погружаться в создаваемые модели и осуществлять их разносторонний осмотр и анализ. В ближайшем будущем появится возможность применения голосового интерфейса, как на этапах создания, так и внесения ряда заметок, при этом программа будет автоматически идентифицировать автора записи того, или иного комментария.

• Прежде всего, это работа с трехмерной моделью объекта. В скобках заметим, что не следует путать программное обеспечение, основанное на технологии BIM, с простыми инструментами построения трехмерной модели. Модель, построенная с помощью BIMтехнологий, а точнее — каждый ее конструктивный элемент, несет в себе определенный набор информации, связанный как с размером, площадью или объемом элемента, так и с какой-либо информационной составляющей (номер серии, обозначение позиции элемента на листе и т. д.). Именно эта особенность информационного моделирования позволяет автоматизировать многие этапы процесса проектирования. Так, при оформлении документации можно сэкономить значительное время на формировании ведомостей и спецификаций: все отчеты формируются автоматически исходя из наличия элементов в модели.
• Особенно заметно BIM-технология экономит время при внесении изменений: любое изменение (например, перенос элемента на виде в плане) тут же отражается на всех остальных видах, содержащих этот элемент. Одновременно происходит пересчет значений площади, объема или массы данного элемента, равно как и других элементов, связанных с первым в настроенных ведомостях или спецификациях.
• Сокращение сроков проектирования в рамках одной специальности происходит также за счет функции многовариантного проектирования, удобной на первых этапах создания проекта [4].

Отметим, САПР в строительстве на текущий момент применимы не только в области построения новых объектов, но и реконструкции уже существующий. В частности, технологии лазерного 3D-сканирования позволяют получать облако точек (оно может быть одно, или несколько. Последние, в конечном итоге, являются прототипом создания полноценной трехмерной модели со всей необходимой технической документацией и технологическим обоснованием. Фактически это означает появление перспектив использования современных строительных материалов и технологий при реконструкции старых и ветхих объектов [7].

С экономической точки зрения такие технологии вполне оправданы, так как их применение в рамках САПР позволяют значительно сократить затраты времени и денег на подготовку документации и технологические расчеты, всего того, о чем шла речь выше. Существование же технологии фотосканирования позволяет получать менее затратным способом трехмерные модели впечатляющих масштабов. Это касается сканирования, например, целого города. Что раньше казалось недостижимым, сегодня уже реализовано [5].

Таким образом, несмотря на наличие множества САПР в строительстве, данное направление динамично развивается и имеет широкие перспективы перерасти в системы с искусственным интеллектом, совместимых с другими геоинформационными ресурсами и возможностями создания инновационных строительных объектов при минимальном участии человека, но с максимальной степенью удовлетворения его нужд и потребностей [6].

Литература:

1. Экономические исследования: анализ состояния и перспективы развития. Монография. Том 34/Яковлев А. С., Польшакова Н. В. и др.: Воронеж: ВГПУ, 2014 г....–С.88–99
2. http://www.bourabai.kz/graphics/dir.htm –Электронный ресурс: дата обращения 15.12.2015 г.
3. http://www.sapr.ru/article.aspx?id=8059&iid=325 Обзор средств САПР в архитектуре и строительстве САПР и графика, октябрь 2003 –Электронный ресурс: дата обращения 16.12.2015 г.
4. А. Калимулина. Практика применения технологии информационного моделирования Autodesk в проектировании промышленных объектов./Калимулина А.//САПР и графика. — июнь 2015 [электронный ресурс]: режим доступа
5. САПР и графика. — июнь 2015 [электронный ресурс]: От фотоснимков к 3D-модели: проект Стокгольма http://sapr.ru/article.aspx?id=24944&iid=1154
6. Польшакова Н. В., Раманова О. И. Онтологический подход как основа интеллектуального поиска в области CALS-, CAD-, CAM-, CAE-технологий // Сборник: Современные инновации в науке и технике Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции: в 4-х томах. Ответственный редактор Горохов А. А.. 2014. С. 320–323.
7. Виневская Н. Ю., Польшакова Н. В. Современные возможности программы для проектирования «KOMPAS-3D V-15" // Сборник: Современные инновации в науке и технике Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции: В 4-х томах. Ответственный редактор Горохов А. А.. Курск, 2014. С. 203–204.