11 - 2005

Информационное моделирование в Autodesk Revit

Параметрическое моделирование зданий: основные сведения

Важность параметрического моделирования

Концепция и проектирование

Параметрическое моделирование зданий: основные сведения

Что такое параметрическое моделирование

В ранних САПР компьютерные модели строились из геометрических элементов путем задания точных значений координат. Ручное редактирование таких моделей было трудоемким процессом и часто приводило к ошибкам. Рабочие чертежи создавались путем извлечения значений координат из модели и генерации на их основе двумерных проекций. По мере совершенствования методов компьютерной обработки модели становились все более реалистичными, их редактирование упрощалось. Появилась возможность создавать объемные элементы на основе поверхностей и тел. В результате стало возможным моделирование предметов сложной формы.

Но результатом по-прежнему была модель с явными координатами элементов, которую было сложно редактировать. Модель практически не имела связи с чертежами, созданными на ее основе, то есть при изменении модели эти чертежи приходилось создавать заново.

Современные системы реализуют концепцию параметрического моделирования. Суть ее — в возможности задания параметров для элементов модели. Параметры представляют собой наборы характеристик, определяющих поведение элемента модели и его взаимодействие с другими элементами. Вот два примера: «диаметр этого отверстия всегда равен 10 мм» и «центр этого отверстия расположен посередине между этими кромками». Такой подход значительно упрощает редактирование моделей и сокращает число ошибок.

Параметрическое моделирование вначале стало применяться в машиностроительном проектировании и сразу произвело настоящий переворот в этой сфере.

Моделирование зданий и сооружений

К сожалению, параметрические системы машиностроительных САПР не предназначены для моделирования зданий и сооружений. Они реализуют две основные технологии обработки изменений: последовательную (при изменении воспроизводятся заново все операции по созданию модели) и вариационную (при изменении пересчитываются все взаимосвязи, наложенные на геометрию и компоненты). Использование этих технологий при моделировании даже простых зданий приводит к очень медленной работе программ.

Машиностроительные САПР, кроме того, требуют от пользователя связать все элементы модели изделия зависимостями, описывающими их поведение.

Эта процедура оправданна при конструировании изделий, но является избыточной при проектировании зданий, поскольку последние в основном состоят из сборных компонентов, связанных относительно небольшим числом естественных зависимостей.

Для моделирования зданий и сооружений необходима система параметрического моделирования, способная автоматически координировать любые изменения. Платформа Autodesk Revit была разработана специально для этой цели.

Особенности моделей зданий и сооружений

Autodesk Revit — это платформа параметрического моделирования, способная автоматически координировать изменения. В процессе создания модели некоторые зависимости между элементами задаются автоматически, а некоторые — самим пользователем. При последующих изменениях зависимости между элементами сохраняются. При изменении одного элемента программа сама определяет связанные с ним элементы и способ их обновления.

Такой подход хорош для архитектурно-строительного проектирования, поскольку модели зданий всегда создаются не от общего к частному, а последовательно, из отдельных элементов. Распространение изменений является выборочным и затрагивает минимальное число элементов модели, повышая скорость работы программы.

Система информационного моделирования зданий, поддерживающая параметрическое моделирование, способна координировать все изменения независимо от того, где они произошли: в самой модели, в спецификациях, фасадах, разрезах или в планах этажей

Система информационного моделирования зданий, поддерживающая параметрическое моделирование, способна координировать все изменения независимо от того, где они произошли: в самой модели, в спецификациях, фасадах, разрезах или в планах этажей

Признаки системы параметрического моделирования

Все части здания по природе свой связаны между собой некоторыми внутренними зависимостями, в создании которых и манипуляциях с которыми и заключается, в сущности, процесс архитектурного проектирования. Параметрическое моделирование обеспечивает непосредственный доступ к этим зависимостям и дает средства управления ими. Поэтому именно системы параметрического моделирования являются такими же естественными инструментами для проектирования зданий, как текстовые редакторы — для составления текстов из слов или электронные таблицы — для составления бухгалтерских отчетов из цифр.

Не все системы проектирования зданий поддерживают параметрическое моделирование в полном объеме. Зададим себе несколько вопросов, по ответам на которые мы сможем разобраться, насколько та или иная САПР действительно является системой параметрического моделирования.

1. Кто управляет изменением элементов модели — пользователь или программа?

В обычной САПР пользователь должен сам определить элементы модели, затрагиваемые изменениями. Например, он может выбрать эти элементы с помощью рамки. Если элемент невидим, придется найти и обновить его вручную.

В системе, подобной Autodesk Revit, пользователь может просто выбрать и переместить стену на плане этажа. Все связанные с ней элементы будут обновлены автоматически. Перемещается крыша, сохраняя заданную величину свеса. Наружные стены автоматически удлиняются, так как известно, что они должны быть соединены с перемещаемой стеной. Такая степень ассоциативности является признаком настоящей системы информационного моделирования.

2. Говорится ли в описании программы о том, что чертежи генерируются или извлекаются из модели?

Если да, то это обычная САПР. В таких программах чаще всего имеется некоторый набор команд для генерации или обновления видов и спецификаций, которые нужно применять после изменения модели здания. Однако это однонаправленная операция и проектировщики должны самостоятельно заботиться о том, чтобы все изменения в модели отразились на чертежах. Такие программы работают аналогично программам автоматизации бухучета — после изменения первичных данных вы должны повторить операцию получения всех ведомостей.

Настоящая система параметрического моделирования зданий обеспечивает координацию всех внесенных изменений и постоянную согласованность всех элементов модели. Она работает подобно электронным таблицам, изменяющим значения ячеек на основе формул. При изменении модели здания все связанные с ней виды, разрезы и спецификации синхронизируются автоматически.

3. Изменяется ли динамически разрез здания, если вы перемещаете линию разреза вдоль плана?

Обычные САПР не считают пояснения неотъемлемыми элементами модели. Например, размеры в таких программах представляют собой обычный текст; в лучшем случае они обновляются при изменении соответствующих геометрических элементов. В современных системах информационного моделирования ввод нового значения размера приведет к соответствующему изменению элемента модели.

Другой пример: в обычных САПР разрез и линия разреза являются отдельными объектами. Линия разреза представляет собой обычный пояснительный элемент. В системе параметрического моделирования зданий линия разреза — это неотъемлемая часть модели: при перемещении линии разреза сам разрез мгновенно изменяется.

4. Поддерживает ли программа работу с интеллектуальными объектами?

Объектно-ориентированные системы моделирования сегодня широко распространены. В простейшем случае они позволяют связывать с некоторыми объектами дополнительные данные, поэтому такие объекты получили название интеллектуальных. В некоторых случаях эти данные являются параметрическими и задают размеры объекта. Иногда различаются главные и подчиненные элементы, что позволяет, например, перемещать стену вместе с находящимися в ней окнами.

Но современные системы сами определяют естественные зависимости между всеми элементами модели здания. В этом и состоит одно из основных достоинств параметрического моделирования — автоматическое управление зависимостями для динамического обновления моделей.

Эффективная система параметрического моделирования поддерживает работу с объектными данными компонентов и, что более важно, автоматически определяет и реализует зависимости между всеми компонентами модели, пояснительными элементами и видами. Например, дверь на лестничную клетку можно разместить на определенном расстоянии от ступеней и на заданном расстоянии от стены. Таким образом, информацией обладает вся модель в целом, а не отдельные ее объекты.

В начало В начало

Важность параметрического моделирования

Почему параметризация так важна при информационном моделировании зданий? Характерной чертой информационного моделирования зданий является создание и использование скоординированной, внутренне непротиворечивой, обрабатываемой на компьютере информации о здании. Получение достоверной информации о здании является важным достоинством информационного моделирования.

Система, созданная для информационного моделирования, а не приспособленная для него

Платформа Autodesk Revit разработана специально для информационного моделирования зданий и в полном объеме поддерживает параметрическое моделирование. Обычные САПР, в том числе и объектно-ориентированные, также позволяют создавать чертежи или тонированные изображения, внешне похожие на те, которые создаются системами информационного моделирования. Однако скоординированность таких документов ниже, а затраты труда на их получение неизмеримо больше по сравнению с использованием систем информационного моделирования зданий.

Обычные САПР трудно приспособить для получения настоящей информационной модели здания из-за огромных трудозатрат на ввод, обработку и изменение данных.

Более современные объектно-ориентированные САПР поддерживают работу с элементами трехмерной модели как с отдельными объектами и их атрибутами. Пользователи таких САПР могут создавать двумерные чертежи на основе трехмерных моделей, а неграфические данные из атрибутов объектов использовать для создания спецификаций. Но моделирование по-прежнему остается на уровне графического изображения здания. Для согласованного изменения модели и ее атрибутов, хранящихся в базе данных, приходится прикладывать большие усилия или использовать дополнительные программы. Для больших проектов задача согласованного изменения данных еще более усложняется.

Параметрическая модель здания интегрирует собственно трехмерную модель (геометрию и данные) и модель поведения элементов (система управления изменениями). На основе такой информационной модели формируется вся рабочая документация. При изменении модели документация обновляется автоматически.

Согласованное изменение модели напоминает изменение ячеек электронной таблицы, значения которых заданы формулами. Только формулы в электронных таблицах позволяют автоматизировать вычисления, а системы параметрического моделирования зданий автоматизируют получение строительной документации.

Концентрация на сути проектирования

Параметрическое моделирование зданий помогает архитектору сосредоточиться непосредственно на сути проектируемого объекта. У автора проекта появляется не только возможность быстро нарисовать модель здания, но и быстро перебрать и оценить различные варианты решений, что повышает качество строительного проекта.

Семейство программ Autodesk Revit позволяет выбрать наиболее эффективное проектное решение, все возможные варианты которого хранятся в одной модели. Таким образом, появляется возможность проводить анализ по принципу «что будет, если…». Система поддерживает взаимосвязь между вариантами проекта и обеспечивает автоматически согласованное изменение элементов.

Параметрическое моделирование позволяет отразить в модели все аспекты конструкции здания — от инженерных до эстетических. На иллюстрации показана модель здания, спроектированного австралийской компанией Architectus (www.architectus.com.au)

Параметрическое моделирование позволяет отразить в модели все аспекты конструкции здания — от инженерных до эстетических. На иллюстрации показана модель здания, спроектированного австралийской компанией Architectus (www.architectus.com.au)

Инженерные расчеты

Сегодня большинство систем моделирования зданий не позволяют выполнять расчеты конструкций. Модели, разработанные в обычных САПР, являются лишь графическими представлениями конструкций и не содержат информации, достаточной для их расчета. Пользователи таких САПР вынуждены выполнять расчеты вручную, затрачивая много времени.

Параметрическая модель здания облегчает процедуру расчетов, так как содержит все данные, необходимые для их выполнения. Расчеты можно выполнять прямо в процессе проектирования, корректируя проект по их результатам.

Рабочие чертежи

По мнению специалистов компании Autodesk, только использование специализированных архитектурных САПР, поддерживающих параметрическое моделирование, позволит получать точную рабочую документацию, соответствующую модели здания. Поскольку одним из важнейших факторов успеха в строительстве является обеспечение объекта качественной документацией, наличие встроенной системы управления изменениями является обязательным для современных архитектурно-строительных САПР.

Выбор САПР для информационного моделирования зданий

Технология компьютерного моделирования известна достаточно давно. Применение САПР для моделирования зданий повышает эффективность проектирования и обеспечивает проектной организации значительные конкурентные преимущества. При этом наилучшие результаты обеспечивает использование специализированных систем, поддерживающих параметрическое моделирование.

В начало В начало

Концепция и проектирование

Как известно, значительную часть проектного цикла занимает стадия рабочего проектирования. Однако решения, определяющие пользу, прочность и красоту здания, закладываются на ранней, концептуальной стадии. Автоматизируя проектирование, вполне логично сделать эти две стадии единым, непротиворечивым и взаимозависимым процессом. К сожалению, предлагаемые до сих пор решения для концептуального и детального проектирования представляли собой совершенно разные программы. В этой статье рассказывается, как данная проблема решается на платформе Autodesk Revit Building.

Недостатки изолированного подхода к концептуальному проектированию

На стадии разработки концепции здания архитекторы часто применяют специализированные программы, которые позволяют моделировать на компьютере сложные пространственные формы. Когда схематическая модель готова, ее обычно передают в одном из стандартных форматов (DXF, DWG и т.п.) в системы автоматизированного проектирования для дальнейшей работы.

Отрицательные стороны такого разобщенного подхода очевидны. Во-первых, это долгий путь, который проделывает модель. Операции преобразования форматов, экспорта и импорта отнимают много времени и повышают вероятность ошибок. Во-вторых, теряется информация, которая закладывается автором проекта на стадии эскизирования, ведь из программы в программу передается только геометрия. В-третьих, при таком подходе процесс проектирования является однонаправленным. Но что делать, если в концепцию пришлось внести изменения, а модель уже передана в САПР на конструктивную проработку? Или уже сделана половина рабочих чертежей? Переделывать всё заново? А ведь такие ситуации совсем не редкость в практике предприятий.

Концептуальное моделирование с помощью Autodesk Revit Building Maker

Платформа Autodesk Revit соединяет традиционно разрозненные стадии концептуального и рабочего проектирования при помощи Revit Building Maker — программы для концептуального проектирования в среде Revit. С ее помощью архитектор разрабатывает концептуальную модель, не вдаваясь в излишние конструктивные подробности, а в это время другие проектировщики, работая в той же самой среде Revit, прорабатывают конструкции.

Архитектурные формы могут быть созданы как средствами самого Revit Building Maker, так и путем импорта моделей в формате ACISТ из других систем трехмерного моделирования. Отдельные формы можно объединять или вычитать, получая трехмерную геометрию любой сложности. Концептуальные модели можно на любой стадии рассматривать в тонированном виде, а для увеличения реалистичности при тонировании объектам можно присваивать материалы. Кроме того, на любой стадии из модели можно получать схематичные планы этажей и выполнять подсчет площадей и строительных объемов.

Autodesk Revit Building Maker помогает архитектору решить его главную задачу — выразить красоту архитектурной формы через строительные конструкции

Autodesk Revit Building Maker помогает архитектору решить его главную задачу — выразить красоту архитектурной формы через строительные конструкции

От концепции до проекта

На любой стадии разработки архитектор может преобразовать линии своего эскиза в компоненты модели здания: стены, крыши, перекрытия и т.д. Хотя эти компоненты не связаны жестко со своими эскизными линиями, Autodesk Revit Building обеспечивает взаимодействие между геометрией концептуальной модели и соответствующими строительными конструкциями; изменения в модели могут отражаться не только в конструкциях, но и в рабочей документации.

Например, если архитектору понадобилось увеличить высоту атриума цилиндрической формы, он может скорректировать высоту твердотельного цилиндра, представляющего атриум, а затем указать стены, которые затронет такое изменение; после этого Autodesk Revit Building автоматически обновит не только эти стены, но и все связанные с ними конструкции и чертежи.

Традиционная разобщенность фаз архитектурного проектирования остается в прошлом. Теперь архитектор может свободно переходить от обдумывания концепции к ее проработке и обратно.

Более того, все инструменты получения рабочей документации становятся доступными на начальной, концептуальной стадии проектирования: получение планов, фасадов, разрезов, спецификаций и перспективных проекций, возможность передачи данных в программы Autodesk VIZ и 3ds Max для быстрого получения презентационных материалов.

Единая среда проектирования

Revit Building Maker — не только хороший инструмент для решения задач эскизного проектирования, но и связующее звено между концепцией здания и его рабочим проектом. С помощью Revit Building Maker архитекторы могут решить свою главную задачу — выразить красоту архитектурной формы через строительные конструкции. Вот почему мы говорим, что Revit Building — это программа, выражающая образ мыслей архитектора.

Об Autodesk Revit

Платформа Autodesk Revit предназначена специально для информационного моделирования зданий. Она позволяет автоматизировать все этапы строительного проектирования и подготовки рабочей документации, а также дает возможность организовать коллективную работу над проектом. Использование этой платформы повышает качество проектирования и позволяет сократить затраты времени и средств.

Ядром платформы Revit является система параметрического моделирования, способная автоматически координировать изменения, сделанные в любом месте проекта: на видах модели или на листах чертежей, в спецификациях, сечениях и т.п.

Подробные сведения об Autodesk Revit можно найти на нашем сайте на странице http://www.autodesk.ru/revit.

В начало В начало

САПР и графика 11`2005