Разрабатываем раздел «Архитектурные решения» по технологии MinD

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

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

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. 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

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

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. 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

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. 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

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. 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)

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. 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

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. 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

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

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

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

***

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