11 - 2013

Разрабатываем раздел «Архитектурные решения» по технологии MinD

Дмитрий Поварницын
Дмитрий Поварницын
Ведущий аналитик по строительному направлению, компания АСКОН

Практически любому архитектору в своей работе приходится  проектировать частные дома или коттеджи. Для создания индивидуальных проектов, отвечающих вкусам и потребностям заказчика, требуются концептуальная проработка и моделирование сложных инсталляций различных форм и композиций. Один из вариантов решения проблемы — применение свободного моделирования. Однако гибких инструментов для работы со свободным моделированием очень мало, а те, что есть, как правило, имеют отдаленное отношение к проектированию. Обычно они являются универсальными системами для создания и редактирования объектов трехмерной графики.

Современные BIM­системы имеют объектно­ориентированные инструменты и стандартизированные решения. Это значит, что они рано или поздно ограничивают пользователя в выборе нестандартных форм и решений.

КОМПАС­3D является универсальной системой для трехмерного моделирования, в которой можно создавать любые твердотельные формы или их композиции. Также в системе есть множество специализированных инструментов для разных отраслей промышленности, в том числе и для выполнения проектных работ. Речь идет о таких строительных приложениях, как «Архитектура: АС/АР», «СПДС­помощник», «Менеджер объектов строительства» и инструмент создания, структурирования и хранения интеллектуальных элементов «КОМПАС­Объект». Эти четыре приложения являются лишь небольшой частью технологии MinD, разработанной компанией АСКОН.

Технология MinD позволяет проектировать здания и сооружения на основе простой, современной, и в то же время эффективной методики. Суть данной технологии заключается в том, что всё проектирование происходит на чертежных листах, а результатом работы является проектная документация. Нет никаких моделей­посредников или абстрактных видов, через которые затем будут генерироваться чертежи, как это принято во многих системах, работающих по технологии BIM. В MinD чертежи создаются сразу, без участия посредников или обязательного информационного моделирования. Часто архитектору или проектировщику просто не хватает времени для информационного моделирования, так как чертежи нужно получить и распечатать в кратчайшие сроки. Особенно остро эта проблема ощущается во время работы над небольшими проектами, когда создание информационной модели становится нецелесообразным.

Информационное моделирование важно, потому что оно позволяет избежать множества проектных ошибок и быстро вносить изменения. Особенно актуально оно для крупных и сложных объектов, где даже незначительные ошибки могут стать причиной больших неприятностей.

Но как совместить и то и другое? Как сделать так, чтобы информационное моделирование помогало при проектировании зданий и одновременно не мешало срочным работам?

У технологии MinD есть неоспоримое преимущество: точно так же, как любая BIM­система, она позволяет создавать информационную модель здания, которую можно увидеть в трехмерном пространстве в любой момент времени. Однако здесь такая возможность не является обязательным условием для проектирования: на любом этапе работы можно было отказаться от использования информационного моделирования или вообще его не использовать. Хочешь — создавай информационную модель, хочешь — быстро проектируй, используя автоматизированные инструменты своей специализации.

Не все еще привыкли к трехмерному информационному моделированию зданий. Многие все еще не могут освоиться, изменить свой образ мышления и принять на вооружение технологию, которая требует предварительного создания модели в особом режиме, с последующим переходом к традиционным чертежным листам. Для них гораздо привычней сразу создавать чертежи планировок или схемы раскладок и тут же их оформлять. Такая методика и соответствует технологии MinD.

В статье мы будем говорить о приложениях, которые упоминались выше: на конкретном примере двухэтажного коттеджа я покажу, как с помощью технологии MinD совместно с базовыми инструментами КОМПАС­3D можно создавать уникальные архитектурные решения и целые архитектурные композиции.

Всю работу мы проведем в КОМПАС­3D V14 SP1, дополнительно используя архитектурные инструменты из Строительной конфигурации.

Разработка концепции объекта

В качестве примера мы будем рассматривать проект двухэтажного коттеджа. Для создания уникальной концепции, объемно­планировочного решения, проработки декоративных элементов, композиции и получения качественной 3D­модели, на основе которой можно создать фотореалистичные изображения, а также объединения всего этого в завершенный проект архитектору понадобится множество программ­инструментов.

Идею или концепцию можно просто набросать на листке бумаги или смоделировать в универсальном редакторе трехмерной графики (рис. 1). Для этой цели подойдет базовый КОМПАС­3D с широкими возможностями создания сложных или замысловатых форм.

Рис. 1. Набросок концепции коттеджа

Рис. 1. Набросок концепции коттеджа

Объемно­планировочное решение можно легко создать с помощью приложения «Архитектура: АС/АР». Для этого в нем присутствуют все необходимые автоматизированные инструменты. Сперва создадим новый документ «Чертеж» формата A2, активируем вид с масштабом 1:100 и на нем разместим сетку координационных осей, к которой впоследствии будем привязывать наши архитектурные элементы.

Создание плана первого этажа обычно не занимает много времени. Для этого у архитектора под рукой есть привычные архитектурные объекты (стена, колонна, дверь, окно, лестница, ограждение (рис. 2)), которые «умеют» самостоятельно взаимодействовать друг с другом и достаточно легки в использовании.

Рис. 2. План коттеджа

Рис. 2. План коттеджа

На данном этапе архитектор может не задумываться о высотных характеристиках этих объектов, так как объемно­планировочное решение неоднократно подвергается изменениям с целью оптимального расположения всех объектов и функциональных зон. Вопрос о высотных параметрах объектов (высота этажа, дверей, окон и их подоконников, размеры и габариты других архитектурных объектов) встает тогда, когда оптимальный вариант планирования подобран.

На планировке, конечно, сложно контролировать все трехмерные параметры объектов, поэтому время от времени нужно создавать 3D­модель и проверять себя. Делается это просто — при помощи одной кнопки Построение 3D­модели в менеджере объектов строительства (МОС) — рис. 3.

Рис. 3. Создание 3D-модели на основе плана с помощью МОС

Рис. 3. Создание 3D-модели на основе плана с помощью МОС

Рис. 4. Трехмерная модель первого этажа коттеджа

Рис. 4. Трехмерная модель первого этажа коттеджа

Стоит помнить о том, что архитектор не всегда оперирует стандартными объектами. В нашем случае также есть необходимость создания нестандартных архитектурных объектов, например таких, как пятиугольные окна. В новой версии Строительной конфигурации для КОМПАС­3D V14 SP1 появилась функция «Пользовательский элемент». Она позволяет быстро расширять базы стандартных объектов и типовых решений, включенных в поставку, любыми пользовательскими наработками. Таким образом, архитектор может легко создавать «свои» виды объектов. Рассмотрим возможности добавления пользовательского элемента на примере нестандартного окна.

Рис. 5. Каталог окон

Рис. 5. Каталог окон

В приложении «Архитектура: АС/АР», в команде Окно появились дополнительные кнопки, которые позволяют создавать и управлять пользовательскими элементами (рис. 5). Пользовательские объекты можно создавать с нуля либо использовать готовые решения как шаблоны для формирования новых. Найти подобный элемент и немного его доработать легче, чем создавать новый элемент с нуля. Выберем среди нестандартных окон такой вид окна, который проще всего будет использовать для превращения его в пятиугольное.

Нестандартное окно лучше всего сделать параметрическим, с той целью, чтобы многократно использовать его как в этом проекте (в том числе с другими параметрами), так и в любом другом.

Рис. 6. Интерфейс диалогового окна для создания пользовательских объектов

Рис. 6. Интерфейс диалогового окна для создания пользовательских объектов

Интерфейс Пользовательского элемента достаточно прост в применении. Выгрузим из базы на диск параметрическую модель и Вид спереди шаблонного окна (рис. 6).

Далее эти файлы отдельно откроем в КОМПАС­3D и проведем редактирование размеров и формы окна базовым функционалом системы в соответствии с потребностями. В параметрическом фрагменте добавим новый сегмент и привяжем к нему параметрические размеры. То же самое проделаем в 3D­модели окна на его первоначальном эскизе (рис. 7).

Рис. 7. Добавление нового параметрического сегмента окна

Здесь есть один важный момент: нужно создать группу, образующую контур окна, чтобы проем в стене правильно формировался для такого вида. Подробнее об этом говорится в специальном документе «КОМПАС­3D V14. Строительная конфигурация. Руководство администратора», который входит в комплектацию Строительной конфигурации.

По завершении редактирования следует проверять работу параметризации, задавая внешним переменным разные значения. Так можно убедиться, что всё работает правильно.

Далее последовательно загружаем измененные файлы с различными проекциями в создаваемый Пользовательский элемент (рис. 8).

Рис. 8. Добавление проекций нового вида окна

Рис. 8. Добавление проекций нового вида окна

Рис. 9. Размещение пользовательского окна на плане

Рис. 9. Размещение пользовательского окна на плане

В закладке Оформление вносим название нового элемента и некоторые его свойства по умолчанию, например размеры. После нажатия ОК будет создан пользовательский элемент, который уже можно использовать в нашем проекте. Размещаем его как обычное окно в стену, назначив соответствующие размеры (рис. 9).

В нашем проекте «Коттедж» также требуется создание пары угловых окон. Воспользуемся уже знакомым нам функционалом «Создание пользовательского элемента». Для этого возьмем подходящий шаблон и подобным образом переделаем модель (рис. 10).

Рис. 10. Создание углового окна

Рис. 10. Создание углового окна

Так как в плане окно будет отрисовано нестандартно, отредактируем вид сверху.

Угловое окно у нас должно разместиться одновременно в двух стенах. Однако функционал приложения не позволяет вставлять окно сразу в несколько стен, поэтому воспользуемся командой Окна и просто разместим окно в углу стыка стен (рис. 11).

Рис. 11. Размещение пользовательского углового окна на плане

Рис. 11. Размещение пользовательского углового окна на плане

Рис. 12. 3D-модель стены с угловым окном

Рис. 12. 3D-модель стены с угловым окном

Окно разместилось там, где надо, однако проемы в стенах автоматически не получились. Для этого вручную создаем нужные проемы за счет добавления стен высотой до подоконника углового окна и установки дополнительных балок над окном. После этого 3D­окно будет выглядеть как надо (рис. 12).

Возможности нового функционала по созданию пользовательских элементов имеют огромный потенциал и расширяют практически все базовые инструменты, что, в свою очередь, позволяет создавать любые объекты для их использования на чертежах (2D) и в 3D­моделях. Так как 2D и 3D — это, по сути, различные представления одного элемента, можно использовать любые упрощения, которые потребуются на чертежах, а также задействовать параметризацию таких элементов для возможности многократного использования в различных проектах.

Рис.13. План первого этажа

Рис.13. План первого этажа

Закончим создание плана первого этажа (рис. 13), и на его основе быстро создадим все остальные этажи или уровни на разных видах и чертежных листах. С помощью Менеджера объектов строительства это делается легко и быстро. В итоге мы имеем все необходимые планировки на чертежных листах, уже частично оформленные и готовые для печати (рис.14а, б, в).

Рис.14. План нулевого (а), второго (б) этажей и кровли (в)

Рис.14. План нулевого (а), второго (б) этажей и кровли (в)

Рис.14. План нулевого (а), второго (б) этажей и кровли (в)

Рис.14. План нулевого (а), второго (б) этажей и кровли (в)

Рис. 15. 3D-модель коттеджа, выполненная по технологии MinD

Рис. 15. 3D-модель коттеджа, выполненная по технологии MinD

Далее мы отображаем 3D­модель, проверяем на коллизии и возможные конфликтные пересечения объектов и тут же исправляем все обнаруженные недочеты (рис. 15). В этом и заключается бесспорное преимущество наличия в проекте 3D­модели.

Сама модель еще не раз понадобится нам для создания недостающих чертежей и визуализации. В модели не хватает архитектурного оформления, некой изысканной композиции архитектурных форм — той самой изюминки, которая сделает архитектуру коттеджа уникальной.

Формировать такие композиции с помощью функционала создания пользовательских элементов можно, но это будет нерационально, поскольку такие элементы, как правило, разовые и нигде больше не повторяются. Подобные элементы проще и, в некоторых случаях, гораздо удобнее создавать непосредственно в 3D­модели. Для этого воспользуемся универсальными инструментами моделирования КОМПАС­3D. Стоит сразу заметить, что нет такой архитектурной формы, которую невозможно воспроизвести с помощью базовых инструментов КОМПАС­3D. В этом заключается основное преимущество всех универсальных редакторов объектов трехмерной графики. Поэтому создание сложных архитектурных форм — это дело техники и наличия знаний основ моделирования в КОМПАС­3D.

Для начала стоит предупредить, что наша 3D­модель будет полностью перезаписываться при каждом новом вызове генерации 3D­модели. Это связано с тем, что параметры уровней, их относительное положение и состав в информационной модели могут кардинально меняться. Именно поэтому необходимо каждый раз перезаписывать модель. Чтобы избежать этого, но оставить возможность доработки информационной модели через планировки, следует произвести лишь одно действие — переименовать головной файл модели. Для этого достаточно в открытом файле вызвать команду меню «Сохранить как...» и вписать иное название модели. Благодаря тому что при генерации модели в КОМПАС­3D создается множество файлов отдельных частей, таких как, например, уровни, колонны, балки, лестницы, площадки, оконные и дверные заполнители, конструкции и т.д., а все эти объекты объединяет головной файл формата A3D, то подобным образом можно создавать сколько угодно вариаций моделей под разными именами, которые объединяют в себе все внутренние объекты.

Если доработать модель, то при последующей генерации модели ее внутренние изменения отобразятся, а все наши доработки останутся на своих местах, за исключением тех случаев, когда особые изменения информационной модели нарушают целостность доработок в самой 3D­модели.

Для удобства моделирования подготовим эскиз архитектурной композиции. Это можно сделать непосредственно на чертеже, а также с помощью обычных инструментов, например таких, как эквидистанта или мультилиния (рис. 16а, б).

Рис. 16. Эскиз архитектурной композиции по оси Б (а) и оси Г (б)

Рис. 16. Эскиз архитектурной композиции по оси Б (а) и оси Г (б)

Сделать их можно и с помощью инструмента отрисовки стен приложения «Архитектура: АС/АР»: в этом случае места сопряжения будут автоматически обработаны.

Созданную графику копируем в эскизы, используем самую простую операцию в моделировании — выдавливание и сразу получаем нужный результат (рис. 17).

Рис. 17. Модель коттеджа с архитектурной композицией

Рис. 17. Модель коттеджа с архитектурной композицией

Рис. 18. Моделирование ландшафта

Рис. 18. Моделирование ландшафта

Коттедж будет располагаться на земле с особым уклоном. Для демонстрации влияния уклона земли на общую архитектурную композицию коттеджа мы также моделируем уклон. Нужный ландшафт создается с помощью отдельных эскизов, на которых мы воспроизводим профиль земли и операции по сечениям (рис. 18). Еще несколько штрихов — и модель готова (рис. 19).

Рис. 19. Модель коттеджа с ландшафтом

Рис. 19. Модель коттеджа с ландшафтом

Таким образом, используя базовые инструменты моделирования и широкие возможности КОМПАС­3D, можно добиться впечатляющих результатов и воплотить любую архитектурную идею в жизнь. В нашем случае речь идет о готовой 3D­модели.

Эту модель можно и нужно использовать для быстрого автоматического получения фасадов и разрезов. На чертежных листах располагаем соответствующие ассоциативные проекции — фасады, разрезы. Если предполагается, что модель в дальнейшем будет изменяться, то ассоциативные связи разрушать не обязательно. Но доработать такие проекции всё же придется. Быстро оформить чертежи согласно требованиям СПДС можно с помощью приложения «СПДС­Помощник». «Отточить» внешний вид фасадов также помогут базовые инструменты КОМПАС­График (рис. 20).

Рис. 20. Чертеж с фасадами коттеджа

Рис. 20. Чертеж с фасадами коттеджа

Рис. 21. Вид сверху на коттедж и размещение линий разрезов

Рис. 21. Вид сверху на коттедж и размещение линий разрезов

Разрезы получаются автоматически с помощью инструмента во вкладке Обозначения и проекции Вид сверху, который впоследствии можно будет совместить с генпланом или схемой благоустройства и озеленения (рис. 21).

Полученные разрезы могут потребовать неких оформительских штрихов, однако всё это можно сделать достаточно быстро (рис. 22).

Рис. 22. Разрезы и изометрическая проекция коттеджа

Рис. 22. Разрезы и изометрическая проекция коттеджа

Важным моментом в информационном моделировании являются не только автоматически получаемые виды и разрезы, но и автоматическое получение актуальных спецификаций. Информационные модели, созданные по технологии MinD, автоматически выдают данные в соответствующие спецификации по ГОСТ (рис. 23).

Рис. 23. Спецификации и ведомости

Рис. 23. Спецификации и ведомости

Представляем объект заказчику

Как известно, заказчик любит глазами. Поэтому архитектор должен предоставить не просто чертежи коттеджа с видами, планами и разрезами, в которых неинженеру сориентироваться будет сложно, а демонстрационные иллюстрации проектируемого коттеджа.

Фотореалистичные изображения модели можно получить с помощью еще одного приложения для КОМПАС­3D — Artisan Rendering, разработанноого английской компанией LightWorks, специализирующейся на реалистичной визуализации трехмерной графики. Для это нужно открыть файл 3D­модели и запустить приложение Artisan Rendering. Откроется окно отдельного приложения, в котором модель и отобразится.

В этом приложении группе однотипных объектов можно назначать любые материалы, текстуры и отражающие свойства. Также можно настроить внешнее освещение, добавить произвольный фон, настроить камеру и качество визуализации. В общем, в Artisan Rendering есть все необходимые инструменты для создания фотореалистичных изображений. Интерфейс приложения привычен любому дизайнеру и прост в освоении (рис. 24).

Рис. 24. Фотореалистичное изображение коттеджа в Artisan Rendering

Рис. 24. Фотореалистичное изображение коттеджа в Artisan Rendering

Для получения фотореалистичного изображения архитектор также может использовать такой привычный ему инструмент, как 3ds Max. Для передачи модели из системы КОМПАС­3D используется формат STL (рис. 25а, б).

Рис. 25. Фотореалистичное изображение коттеджа, выполненное в программе Autodesk 3ds Max

Рис. 25. Фотореалистичное изображение коттеджа, выполненное в программе Autodesk 3ds Max

Рис. 25. Фотореалистичное изображение коттеджа, выполненное в программе Autodesk 3ds Max

***

Проект, который мы рассматривали в статье, наглядно демонстрирует, что совместное применение технологии MinD и инструментов трехмерного моделирования КОМПАС­3D позволяет достичь впечатляющих результатов как для архитекторов, так и для проектировщиков. Технология MinD удовлетворяет современным требованиям информационного моделирования зданий. Более того, она ничего не навязывает специалистам и не ограничивает их в своей профессиональной деятельности. С помощью нового функционала приложений и возможностей свободного моделирования в КОМПАС­3D можно создавать архитектурные проекты, воплощать в жизнь любые архитектурные идеи и замыслы, создавать шедевры.  


MinD (Model in Drawing — модель в чертеже) — технология, которая дает возможность использовать интеллектуальные строительные и технологические элементы, конструкции и оборудование для проектирования зданий и сооружений различных сложности и назначения. В общую технологию в единой графической среде КОМПАС­3D увязаны специализированные приложения (АС/АР, КМ, ОВ, ВК, ТХ, ЭС и др.), Менеджер объектов строительства и инструмент создания, хранения и использования строительных элементов КОМПАС­Объект.

Технология предлагает проектировщику начать работать в привычной среде чертежа (2D, вид в плане). Процесс проектирования протекает в плоскости чертежа с возможностью автоматического получения спецификаций и ведомостей элементов, разрезов и аксонометрических схем, а также 3D­модели.

САПР и графика 11`2013