Информационная модель здания. Методика обучения архитектурному проектированию
Руководители отделов кадров проектных институтов часто жалуются, что по окончании вуза молодых специалистов приходится многому учить, прежде чем они смогут начать работать с полной отдачей. Поэтому в рамках учебного процесса важно не только научить студентов приемам работы с самыми эффективными инструментами автоматизации проектирования, но и дать им возможность применять свои знания в условиях, максимально приближенных к реальным. С этой целью кафедрой архитектурного проектирования зданий и сооружений Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) было решено во время летней производственной практики поручить студентам создание компьютерной модели проектируемого здания.
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет является одним из первых строительных вузов Сибири и Дальнего Востока. В 2008 году между университетом и компанией Autodesk была достигнута договоренность о стратегическом сотрудничестве в области создания методик подготовки студентов на основе инновационных технологий проектирования по архитектурно-строительным специальностям. В рамках учебного процесса университет разрабатывает на примере студенческого проектного бюро модель эффективного взаимодействия специалистов-смежников при работе над проектами зданий и сооружений на основе единой линейки архитектурно-строительных решений Autodesk (Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP, AutoCAD Civil 3D, Robot Structural Analysis и др.).
В качестве площадки для отработки новой методики обучения был выбран проект учебного комплекса зданий Новосибирского государственного университета. По замыслу руководителя проекта А.А.Кондратьева, главного архитектора СО РАН и Заслуженного архитектора России, он представляет собой сложный комплекс зданий, состоящий из 12 основных объектов, соединенных переходами. Поскольку главный учебный комплекс НГУ находится в стадии проектирования, задача студентов фактически сводилась к созданию модели уже спроектированного архитектурного комплекса.
Перед учебным проектным коллективом были поставлены следующие задачи:
- создать единую информационную модель сложного комплекса зданий;
- изучить возможности программы Autodesk Revit Architecture при работе с большим и сложным объектом в условиях работы коллектива проектировщиков;
- понять, смогут ли студенты работать над проектом на домашних компьютерах с применением студенческих версий Revit Architecture 2009. Изучить, насколько технические характеристики аппаратного обеспечения, используемого студентами дома, позволяют применять технологию BIM;
- получить опыт подготовки студентов для создания информационной модели здания, максимально приближенного к реальным условиям проектирования.
Главным инструментом при работе над созданием модели стал программный комплекс Autodesk Revit Architecture, основанный на технологии информационного моделирования зданий.
Информационная модель здания (BIM) — уже зарекомендовавшее себя средство в комплексном проектировании современных зданий. Технология BIM обеспечивает согласованность проектных данных при внесении изменений. Любые корректировки автоматически распространяются на все связанные элементы проекта. Кроме того, информационная модель здания помогает специалистам разных направлений (архитекторам, конструкторам, проектировщикам коммуникаций и инженерных систем) одновременно работать над одним объектом. Технология позволяет не только отслеживать все возникающие нестыковки, вызванные работой специалистов-смежников, и быстро корректировать проект, но и сразу же получать по нему необходимую рабочую документацию.
При организации летней практики в НГАСУ было решено, что студенты смогут работать более быстро и качественно, если установят дома студенческие версии программы Revit Architecture. Поскольку студенческие версии доступны бесплатно для всех студентов и преподавателей учебных заведений России с сайта Студенческого сообщества Autodesk (www.autodesk.ru/students), это позволило всем студентам при работе над проектом пользоваться даже дома легальным программным обеспечением. Кроме того, студенческие версии Autodesk полнофункциональны. Работая в них, студенты могут полностью освоить все возможности программного продукта. Единственным ограничением и одновременно защитой студенческих версий является отметка «Создано в учебной версии», которая появляется при выводе чертежей на печать. Это не допускает использования проектов, созданных в студенческой версии, в коммерческих или профессиональных целях.
Для выполнения работы весь объект был поделен на шесть примерно равных, логически независимых частей, каждая из которых была поручена отдельному исполнителю. Еще два специалиста — А.А.Кондратьев и В.В.Талапов — осуществляли общее архитектурное и техническое руководство работой, поскольку в процессе ее выполнения возник ряд вопросов как архитектурно-проектного, так и технически-учебного характера.
Все здания комплекса создавались независимо друг от друга, а затем присоединялись к общему файлу и уже там располагались с учетом всех координатных привязок (рис. 1), в том числе и по высоте. И только потом строилась подробная модель рельефа местности.
Рис. 1. Начало общей компоновки комплекса
Выбранная схема организации совместной работы позволила постоянно вести работу с отдельными файлами проекта, изменения в которых автоматически учитывались в общей модели (рис. 2).
Рис. 2. Единая информационная модель комплекса зданий НГУ: окончательный вариант
Описанная выше организация взаимодействия исполнителей существенно пригодилась в дальнейшем, когда по всем законам архитектурной практики в последний момент в проект стали вноситься весьма существенные коррективы.
Получив трехмерную модель, архитекторы смогли наглядно представить, как будет выглядеть здание в реальности. Это позволило авторам проекта обнаружить неточности, которые были незаметны на двумерных чертежах. Например, после получения 3D-изображения было решено изменить этажность главного корпуса, а с целью более качественного проведения строительных операций поменять взаиморасположение некоторых зданий комплекса.
Надо отметить, что примененная технология информационной модели здания позволила справиться с этими проблемами довольно легко и весьма оперативно вносить в проект необходимые корректировки (рис. 3).
a
Рис. 3. Корпус факультетов: а — первый вариант; б — окончательный вид
По мере завершения моделей объектов комплекса НГУ началась работа над их визуализацией (рис. 4), сопровождавшаяся экспериментами с цветовыми решениями фасадов и материалами (рис. 5 и 6).
Рис. 4. Комплекс зданий ГУК НГУ: общий вид
Рис. 5. Комплекс зданий НГУ: первоначальное цветовое решение
В ходе работы студенты на собственном опыте убедились, что большие рельефы удобнее делать в AutoCAD Civil 3D (решение Autodesk для проектирования объектов инфраструктуры), а затем переносить в Revit.
Рис. 6. Комплекс зданий НГУ: окончательное цветовое решение
Не обошлось и без курьезов. На одном из видов (рис. 7) на местности заметна некоторая «помятость» рельефа, характерная для работы с картоном или плотной бумагой.
Рис. 7. Тонированная картинка одного из видов
И хотя огрех был вызван неточным заданием координат рельефа, «помятостью бумаги» тут же поспешили воспользоваться некоторые противники технологии BIM, утверждавшие, что им предоставили фотографии макета, вылепленного из картона. Пришлось срочно «заметать следы» (рис. 8).
Рис. 8. Подправленная в растровом редакторе картинка этого же вида
Подводя итоги выполненной работы, можно отметить следующее:
- создана информационная модель комплекса зданий НГУ (архитектурная часть проекта). Модель весьма жизнеспособна, с ней можно продолжать дальнейшую работу в плане как более глубокой проработки архитектурного решения, так и разработки конструкторской и инженерной частей проекта;
- программа Autodesk Revit Architecture позволила студентам справиться со всеми поставленными задачами. По нашим оценкам, работа была выполнена раза в два быстрее, чем с помощью программ предшествующих поколений;
- работа над составными частями модели велась на различных (домашних) студенческих компьютерах с оперативной памятью от 512 Мбайт до 2 Гбайт. Конечно, меньшая оперативная память сказывалась на производительности, но работать все же было можно. Следует отметить, что вся модель состоит из 20 файлов общим объемом 250 Мбайт. А вот для визуализации всего комплекса зданий НГУ пришлось использовать 64-разрядные системы, хотя непосредственная работа по настройке материалов и тонирование отдельных составляющих проекта нормально выполнялись и на 32-разрядных компьютерах с 1-2 Гбайт оперативной памяти;
- студентам — участникам проекта оказалось достаточно базового академического (месячного) курса знакомства с Autodesk Revit Architecture, очевидно помогала хорошая подготовка по AutoCAD. Различия в интерфейсе между AutoCAD и Autodesk Revit Architecture никаких принципиальных проблем не вызвали. В процессе работы студенты по мере необходимости пополняли свои знания, в частности создавали новые библиотечные элементы (окна).
Комплекс зданий НГУ. Руководитель проекта ГУК НГУ главный архитектор СО РАН, заслуженный архитектор России А.А. Кондратьев. Компьютерное моделирование выполняли студенты НГАСУ Д. Абраменков, И. Глушков, Ю. Курнаева, Е. Малиновкина, Л. Скрябин, С. Чураков. В ноябре 2008 года работа заняла 1-е место на Всероссийской олимпиаде по компьютерной графике в Нижнем Новгороде
В заключение хочется отметить, что многие проектные организации при внедрении систем автоматизированного проектирования пытаются изобретать велосипед. А ведь все основные типы «велосипедов» в этой области специалистам уже давно известны. Отечественной высшей школой накоплен богатый опыт, которым они готовы делиться с проектными организациями. Наличие уже подготовленных специалистов, владеющих современными технологиями проектирования, составит хорошую основу для развития предприятий, которые хотят повысить свою рентабельность благодаря внедрению более производительных систем автоматизированного проектирования.
