Проектирование любого современного здания – сложный и многозадачный процесс, в котором задействовано большое количество участников. Возникновение коллизий в нем неизбежно. Предлагаем разобраться в этом вопросе.
Начнем с определения, которое принято использовать в профессиональной среде. Мы будем рассматривать противоречия и несоответствия одних частей системы (в нашем случае строящегося объекта) другим. Они могут возникать на любой стадии жизненного цикла, но сейчас нас интересует именно этап проектирования. В этом контексте, речь идет о пересечении или техническом несовпадении запроектированных элементов.
Как правило, коллизии в проектировании являются одним из последствий некачественно выполненных работ. Подробнее о недостатках в проектировании можно почитать здесь.
Одна из основных причин возникновения коллизий в проектировании – большое количество исполнителей в рамках одного проекта, которые часто работают автономно. В результате на проверку и выявление ошибок может уйти больше времени, чем на само проектирование. Чем больше людей трудятся над проектом, тем выше вероятность появления ошибок. Предполагаемое комплектующее оборудование банально может не соответствовать тому, которое есть в наличии у поставщиков.
Исходя из зарубежной и российской практики можно выделить три основные группы коллизий:
Также среди специалистов распространено деление коллизий на геометрические и технологические.
Первый тип связан с пересечением объектов или отдельных элементов. При этом речь идет не только об ошибках, которые приводят к физическому наложению конкретных частей здания друг на друга, но и с отсутствием соблюдения допустимых расстояний, регламентированных в нормативных актах, ГОСТ, СНиП, СП, ПУЭ и т.д.
Коллизии в проектировании
Когда речь идет о втором типе, то в первую очередь говорят о нарушениях условий функционирования всей системы. Например, проектировщик мог забыть установить переход для согласования разного диаметра трубопроводов, которые связаны между собой. Также к этой категории относятся недочеты проектирования, приводящие к усложнению монтажа или даже делающих его вообще невозможным.
Для выявления и устранения коллизий в настоящее время активно применяется построение 3D-моделей и принципы BIM-проектирования. Разработка трехмерной информационной модели позволяет разглядеть, где именно в пространстве будут располагаться элементы системы, устранив все пересечения. Важно, что современные технологии позволяют выявить ошибки проектирования и несостыковки между разделами проектной документации максимально рано, что позволяет сократить возможные дальнейшие риски при строительстве объекта. Ведь чем позже появится информация о недочете, тем больше будет стоить его устранение. Всегда проще что-то исправить в исходном файле, чем переделывать чертеж, согласованный десятком человек. А о случаях, когда придется менять уже установленные конструкции даже и говорить не будем.
Несвоевременное обнаружение коллизий приводит к формированию бросовых работ. Подробнее по этой теме можно узнать в нашей статье.
CADmaster
Информационная модель CADLib Модель и Архив: поиск коллизий на 3D-модели
Современный процесс проектирования на основе трехмерного и информационного моделирования немыслим без применения программ визуализации комплексных моделей и средств автоматического поиска коллизий.
Скачать статью в формате PDF — 1.71 Мбайт
Главная » CADmaster №1(74) 2014 » Проектирование промышленных объектов Информационная модель CADLib Модель и Архив: поиск коллизий на 3D-модели
Проектирование объектов строительства гражданского, специального и промышленного назначения является сложным процессом, растянутым во времени и требующим участия множества специалистов. Налаживание эффективного взаимодействия участников разработки проектов всегда являлось актуальной проблемой. Поэтому за тысячелетия существования строительной индустрии были выработаны устойчивые технология работы и система распределения ответственности за качество реализуемого проекта.
Современные технологии предлагают проектировщикам и строителям много новых средств для ускорения реализации и улучшения качества проектов. Одна из таких технологий предусматривает создание компьютерных трехмерных виртуальных макетов (моделей), с которыми можно выполнять различные операции: подсчет спецификаций и смет; получение документации, необходимой для возведения объекта; различные формы контроля качества проекта еще до начала его реализации и др.
Применение компьютерных трехмерных моделей позволяет решать множество сложных задач и, соответственно, делает проектирование более эффективным. Но одним из самых важных преимуществ виртуальной модели является возможность ее использования для проверки и оценки инженерных, компоновочных решений и потребительских качеств будущего объекта. Это осуществляется путем его визуализации и измерения реальных расстояний между конструкциями, оборудованием, инженерными системами и прочими элементами. Сопоставляя результаты измерений на модели с требованиями различных норм и стандартов, с результатами расчетов, с собственными экспертными представлениями о пространстве, можно дать заключение, соответствует ли то или иное расстояние технологическим нормам или планируемым потребительским качествам, отвечает ли требованиям безопасной эксплуатации объекта. Каждый случай несоответствия или нарушения норм называется «коллизией» (от лат. collisio — «столкновение, несоответствие»).
Сегодня мы расскажем о возможностях поиска коллизий в наиболее выгодной и функционально богатой системе — CADLib Модель и Архив (разработчик — компания CSoft Development).
CADLib Модель и Архив — это многофункциональный программный комплекс, коробочное решение, позволяющее визуализировать трехмерную и информационную модели, получать любые виды модели, «прогуливаться» в виртуальном пространстве, производить операции над геометрическими и атрибутивными данными, реализовывать регулируемый доступ к связанным документам и сопутствующей информацией и, конечно же, осуществлять автоматический поиск коллизий.
CADLib Модель и Архив — поиск коллизий
Рассмотрим возможности поиска коллизий в системе CADLib Модель и Архив на примере типового проекта магистральной насосной.
Разделы проекта магистральной насосной выполнены в AutoCAD с применением технологий трехмерного проектирования Model Studio CS Трубопроводы, Model Studio CS Кабельное хозяйство, Model Studio CS Молниезащита, Model Studio CS Компоновщик щитов, GeoniCS, AutoCAD Architecture. Как видим, этот проект содержит различные коммуникации: систему трубопроводов, кабельные конструкции, систему вентиляции и отопления (рис. 1).
Все коммуникации собраны в одном здании, установленном на землю. Отметим один важный момент: мы рассматриваем информационную трехмерную модель, которая отличается от обычной трехмерной модели наличием параметров у всех объектов, то есть, выбрав объект-отвод, можно прочитать всю информацию, касающуюся данного изделия (марка, вес, материал, ГОСТ) (рис. 2). Именно наличие информационной трехмерной модели позволяет находить самые важные для бесперебойной эксплуатации промышленного предприятия коллизии. Рассмотрим основные типы коллизий, информация о которых будет полезна проектным, строительным и эксплуатирующим организациям.
Геометрические коллизии
Геометрические коллизии делятся на два основных типа: одни можно обнаружить посредством визуального осмотра трехмерной модели, другие — только на основании правил и только при наличии информационной трехмерной модели.
Конечно, такую коллизию, как пересечение между объектами, когда габариты одного объекта накладываются на габариты другого, можно выявить с помощью визуального осмотра 3D-модели. Однако промышленный объект весьма насыщен коммуникациями, поэтому от глаз все равно может скрыться огромное количество коллизий пересечения. Система CADLib Модель и Архив легко находит их, отмечает сигнальным треугольником и сохраняет в базе данных как спецобъект «Коллизия». В специальном диалоговом окне Коллизии приводится весь перечень обнаруженных коллизий. В приведенном на рис. 3 примере по файлам публикации из AutoCAD проводилась проверка на пересечения двух систем: системы технологических трубопроводов и строительной части раздела КМ.
Сложнее дело обстоит с коллизиями, связанными с несоблюдением допустимых расстояний (расстояний, регламентированных в нормативных актах, ГОСТ, СНиП, СП, ПУЭ поскольку визуально их найти невозможно. Это подобно тому, как попытаться определить минимальное расстояние между двумя предметами сложной формы с помощью рулетки. Воспользовавшись настраиваемыми правилами проверки в системе CADLib Модель и Архив, проверим допустимое расстояние между системой пожаротушения и системой кабельных конструкций, которое должно быть не менее 300 мм. Система обнаружила коллизии — теперь просматриваем отчет и принимаем соответствующее решение (рис. 4).
Технологические коллизии
Технологические коллизии — коллизии, касающиеся особенностей проектирования, строительства и монтажа объекта. Многие из возможных технологических коллизий связаны с нарушением условий функционирования системы: например, в проекте трубопровод одного диаметра связан с другим, но проектировщик забыл установить переход. Такая ситуация в Model Studio CS попросту невозможна, поскольку система отслеживает подобные ситуации автоматически (заметим, что при использовании других программ потребуется произвести проверку на коллизии). Кроме того, довольно распространенным видом технологической коллизии является появление в моделях объектов, приводящих к усложнению монтажа или делающих его вообще невозможным. Например, в системе трубопроводов насосной станции по правилам проектирования длина трубы не может быть меньше диаметра, поскольку это усложняет подготовку детали к монтажу и повышает риски эксплуатации. Соответственно, с такими участками труб возникнут проблемы при строительстве и монтаже, что может привести к срыву сроков строительства. Система поиска коллизий легко обнаружит подобные объекты в модели. Кроме того, быстро найти ошибочные участки труб позволяет и классификатор CADLib Модель и Архив. На рис. 5 показан классификатор, настроенный на проверку условия «Длина трубы больше диаметра».
«Пустышки» и «подложки»
Нередко трехмерные модели содержат «пустышки» и «подложки» — специальные объекты, которые используются проектировщиками как временные для принятия инженерных решений и моделирования. «Пустышки» применяются для обозначения занятого пространства, когда еще неизвестна окончательная модель оборудования или деталь, и не несут никакой атрибутивной информации. «Подложки» чаще всего используются при реконструкции или ремонте на основе данных, не имеющих точной атрибутивной информации. Наиболее ценными «подложками» являются модели, полученные в результате лазерного сканирования или созданные в плохо совместимом программном обеспечении.
Объекты «подложки», как правило, являются полезными и используются при генерации ПСД, но наличие объектов «пустышек» в 3D-модели — это вредный «мусор», который чаще всего нужно удалить, но по каким-то причинам проектировщики не делают этого. Такие объекты засоряют модель, ведут к неправильному пониманию проектного решения, могут попасть в выходную документацию, чертежи, спецификации, что приведет к неразберихе при строительстве и, как следствие, к срыву сроков строительства.
Однако бездумное удаление «пустышек» может нанести проекту и вред, так как иногда они представляют собой объекты, которые использовались как временные, а после принятия решения об их применении проектировщики просто забыли присвоить им атрибутивную информацию. Система автоматически формируемых классификаторов CADLib Модель и Архив среди огромного количества конструкций, оборудования, изделий и материалов быстро находит объекты-«пустышки», группирует их в классификаторе по параметру Наименование в разделе Не определено, сопровождая соответствующими заметками и комментариями (рис. 6). Вы можете выбрать интересующую вас «пустышку» из списка, определить ее местонахождение на 3D-модели и ознакомиться с параметрами.
Эргономика
При оценке проекта заказчик, как правило, большое внимание уделяет его потребительским и эксплуатационным качествам. Именно поэтому проблема тщательной проверки изделия на эргономичность приобретает все большую актуальность.
Согласно определению, принятому в 2010 году Международной ассоциацией эргономики (IEA), эргономика — это «научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы».
Рассмотрим простейшие, но наиболее важные и часто встречающиеся в повседневной жизни способы проверки эргономики.
Нередки случаи, когда затруднены подходы к оборудованию или для доступа к нему требуются специальные устройства или оборудование, не предусмотренные проектами. Подобные ситуации встречаются не только в промышленных проектах, но и в квартирах. Так, например, многим для того, чтобы узнать показания расхода воды, приходится использовать зеркало, поскольку нерадивые строители установили счетчик за трубой и запорным краном, тем самым ограничив доступ к прибору.
Избежать подобных проблем позволит система CADLib Модель и Архив. По загруженной в нее 3D-модели, включив вид от третьего лица и запустив механизм гравитации и проверки столкновений, можно перемещаться в виде виртуального человека. На рис. 7 показано, что человек способен пройти под задвижкой, не задев ее, а вот чтобы управлять задвижкой, придется применять подручные средства, например, стремянку.
Система CADLib Модель и Архив позволяет произвести симуляцию монтажных и демонтажных работ, например, насоса в сборе (рис. 8−10). Можно задать несколько вариантов расположения насоса, указать виртуальный путь его перемещения и отследить возможные коллизии на маршруте. Промышленный объект насыщен инженерными системами, поэтому не всегда существует простой способ замены сложного или большого по габаритам оборудования, возможно, для этого придется разобрать часть стены или демонтировать окно.
Безопасность
Проверка безопасности на производстве предусматривает измерение зон и расстояний безопасности, моделирование путей эвакуации, анализ модели для принятия решений о способах устранения аварий и информационную поддержку при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Например, любые системы и оборудование, связанные с высоким давлением или хранением и транспортировкой огнеопасных и взрывоопасных веществ, в случае возникновения аварийной ситуации могут взорваться и перекрыть выход для эвакуации персонала предприятия. Чтобы уменьшить риски, инженеры-проектировщики часто предусматривают специальные системы и решения, позволяющие уменьшить ущерб. Конечно, это регламентируется нормативными документами, но эффективность подобных систем зависит от людей, оказавшихся в условиях чрезвычайных ситуаций — они должны грамотно и слаженно реагировать на опасность.
Эффективной и необходимой превентивной мерой является информирование и обучение персонала, что позволяет «проигрывать» разные роли в различных условиях и, как следствие, свести к минимуму количество жертв и травм при аварийных ситуациях. Трехмерная модель — прекрасное средство обучения персонала, поскольку позволяет получить наглядную информацию еще до проведения реальных учений. Кроме того, она замечательно подходит для комплексного анализа и выработки наиболее эффективных решений.
CADLib Модель и Архив позволяет построить зоны поражения и проанализировать возможности эвакуации персонала (рис. 11). А поскольку в этой системе предусмотрен и многопользовательский режим, то существует возможность проведения учебных игр для персонала, например, с целью запоминания мест расположения огнетушителей, пожарных гидрантов, защитных масок и костюмов, что очень важно для служб эксплуатации промышленного объекта.
Итоги
Продемонстрированные примеры позволяют сделать вывод: применение программного комплекса CADLib Модель и Архив обеспечивает возможность использовать трехмерную информационную модель для оценки, согласования и принятия проектно-технических и управленческих решений в процессе проектирования, строительства и эксплуатации промышленного объекта.
Стоимость CADLib Модель и Архив в разы ниже всех вышеуказанных решений. Такая ценовая политика обусловлена идеологическими мотивами: команда разработчиков единогласно решила, что «инструмент, обеспечивающий качество проекта, должен быть недорогим и доступным каждому пользователю».
Возможности программного комплекса CADLib Модель и Архив в области документирования, планирования строительства и многопользовательского режима будут описаны в следующих публикациях.
Готовы ли вы платить за выявленные коллизии в вашем проекте? Как этого избежать?
Сегодня BIM-технологии становятся обязательными для большинства объектов капитального строительства — заказчики активно разрабатывают информационные требования для собственных проектов
Существующая технология
Сегодня BIM-технологии становятся обязательными для большинства объектов капитального строительства — заказчики активно разрабатывают информационные требования для собственных проектов. Но, как и раньше, одной из главных задач является увязка внутренних инженерных систем, как между собой, так и между элементами несущих конструкций и архитектурными элементами модели. Эту задачу необходимо решать как на стадии разработки проектной документации, так и на стадии производства рабочих чертежей.
Сегодня сводная BIM-модель объекта может состоять из сотен моделей по разным разделам и дисциплинам, иногда дополнительно разделяясь по этажам и пожарным отсекам. Такая модель собирается в Autodesk Navisworks и проверяется на коллизии. Компании, которые разрабатывают BIM-проекты, хорошо знакомы с этой технологией (рис. 1).
Существующий процесс представлен на рис. 2 и представляет собой последовательность совместных действий BIM-специалистов и проектировщиков. Он подразумевает следующие шаги при создании модели Revit:
1. Создание модели Revit.
2. Создание модели формата NWC.
3. Сборка формата NWF.
4. Отчёты в форматах HTML, XML, XLSX.
Выполняемые при этом действия: 1.1. подготовка 3D-видов в моделях Revit; 1.2. экспорт моделей по разделам в формат NWC; 1.3. формирование сборки формата NWF, подготовка поисковых наборов и проверок на коллизии; 1.4. формирование отчётов и распределение их между исполнителями.
Осуществляя поиск коллизий в модели Revit вручную, проектировщик тратит значительное время на обработку результатов.
Например, BIM-менеджер раз в неделю выгружает модели в формат NWС и собирает в Navisworks агрегированный файл всего здания. Он же настраивает проверки на пересечение: как правило, 50–60 проверок — комплекс, позволяющий выдавать проектировщикам только пересечения их конкретного раздела, без дополнительной фильтрации в промежуточных файлах. Отчёты о коллизиях выгружаются в форматы XML или HTML, которые выдаются проектировщикам в качестве задания на устранение пересечений.
После этого проектировщик открывает эти файлы, находит в Autodesk Revit пересекающийся элемент по идентификатору и устраняет возникшую коллизию.
Если же специалист не согласен и считает, что должен двигаться другой пересекающий элемент, ему необходимо уведомить специалиста по соответствующей дисциплине о своём действии. Как правило, это происходит по электронной почте, и такая ошибка может устраняться бесконечно.
Если представить, что в модели одного здания 1000 коллизий, то такая процедура может растянуться на один-два месяца. А если проектировщики сидят в разных офисах, то всё становится ещё сложнее и дольше, так как главная проблема — это всегда коммуникации.
Заказчик же запускает точно такой же параллельный процесс, настраивает правила и получает результаты проверки. К сожалению, в 9 9 % случаев результаты проверок заказчика и проектировщика не совпадают с первого раза, как бы BIM-менеджеры компаний не пытались аналогично настроить проверки в Autodesk Navisworks. Начинается «утряска» правил, передача сводного файла с проверками и долгая работа по приёмке BIM-моделей.
Сопровождая BIM-проекты, как на стороне проектировщика, так и на стороне заказчика, мы поняли, что можно решить проблему коммуникаций и не выполнять двойной работы по проверкам, сократить потери времени, а в конечном результате и денег.
Как же решить такую задачу?
Все наши отдельные наработки по этой проблеме консолидированы в комплексе приложений BimaCAD Model Checker для Autodesk Revit. Идея достаточно простая: донести коллизии прямо на рабочие места проектировщиков, чтобы работа по их устранению стала проще, не используя при этом механизмы согласования по электронной почте. В среде BimaCAD Model Checker вы можете создавать комментарии для коллег у каждого пересечения, ставить отметки об устранении и предоставлять сводный визуальный отчёт по коллизиям заказчику или генеральному проектировщику.
Механизм простой и отражён на рис. 3. Он подразумевает следующие шаги при создании полноценной модели Revit:
1. Создание модели формата NWC. 2. Сборка формата NWF. 3. Отчёты в форматах HTML, XML, XLSX.
Выполняемые при этом действия: 1.1. подготовка 3D-видов в моделях Revit; 1.2. экспорт моделей по разделам в формат NWC; 1.3. формирование сборки формата NWF, подготовка поисковых наборов и проверок на коллизии; 1.4. навигация по коллизиям в модели Revit, назначение статусов.
Как и раньше, BIM-менеджер выгружает модели в формат Navisworks, создаёт и выполняет проверки по правилам, но вся полученная информация о пересечениях поступает в корпоративный портал проекта в BimaCAD Model Checker. Поскольку это веб-портал, то результаты видны всем участникам проекта.
Для руководителей проектных групп нет необходимости устанавливать дополнительное программное обеспечение. На совещании по вопросам проектирования можно наглядно показать, какой раздел тянет проект вниз, и где необходимо принять дополнительные организационные меры.
На рабочей станции каждого проектировщика устанавливается плагин BimaCAD Model Checker для Autodesk Revit, который предоставляет прямой доступ к информации об ошибках и позволяет быстро переходить к ним двойным кликом мышки (рис. 4), после чего проектировщику остаётся только проанализировать коллизию и устранить её.
При следующей проверке на пересечения система переведёт коллизию в разряд исправленной, и задача будет полностью решена.
Результат
Меня часто спрашивают, как полностью избежать коллизий. Ответ есть — обращать на них внимание постоянно, постоянно их устранять! Не бояться их появления, так как это нормально, а сделать процесс выявления и устранения коллизий как можно проще и прозрачнее!
Необходимо наладить партнёрское взаимодействие в цепочке «проектировщик — заказчик». Последнему нужно стимулировать повышение качества BIM-проектов, дополнительно доплачивая за это качество. Ведь все ошибки, которые проникают на стадию строительства, отражаются в бюджете в стократном размере по сравнению со стоимостью исправления этой ошибки на стадии проекта.
Выгоды от такого взаимодействия получают все стороны. Заказчик разворачивает свой портал и динамически отслеживает качество BIM-проекта, тем самым минимизируя затраты на отклонения от проекта при строительстве. Проектировщик же имеет доступ к этим данным и не тратит время на настройку собственных проверок и бесконечный поиск элементов по их идентификаторам, что положительно влияет на время, потраченное на устранение коллизий и ошибок.
Наш подход уже был испытан на достаточно сложных проектах и показал свою эффективность. Мы можем разворачивать BimaCAD Model Checker как локально, так и с помощью интернет-ресурсов. Это позволяет создать как полностью закрытую локальную среду, так и контролируемо открытую, что особенно важно в некоторых проектах.
Перспективы
BimaCAD Model Checker не стоит на месте: последние три года мы постоянно модифицируем его как для BIM-проектов, которые сопровождаем сами, так и для наших партнёров, которые уже протестировали и развернули сервис. В наших планах — сделать сервис для технического и авторского надзора, а в дальнейшей перспективе — и для эксплуатации. Вы сможете добавлять к элементам документацию, фото и видеоматериалы, использовать систему на мобильных устройствах и создать свою конфигурацию.
