Библиотеки элементов для BIM: зачем они нужны и как могут выглядеть

Владимир Талапов

Ранее уже немало говорилось о той важной (основополагающей) роли, которую играют библиотечные элементы в процессе информационного моделирования. Они являются своеобразными «кирпичиками», с помощью которых не только формируется модель здания, но и происходит ее насыщение нужной информацией.

В книге [1] были подробно рассмотрены типы таких элементов, так что на этом мы особо останавливаться не будем. Отметим лишь, что большинство (хотя далеко не все) подобных «кирпичиков» может храниться в виде отдельных файлов, то есть составлять библиотеки элементов.

В той же книге отмечалось, что правильная организация потока информации на разных стадиях жизненного цикла здания и при переходе между стадиями обеспечивается соответствующими BIM­стандартами и классификаторами строительных элементов, а также едиными требованиями к программному обеспечению, уровнем реализации интероперабельности (обмена данными между моделями, созданными в разных программах) и унифицированными регламентами моделирования, чему в немалой степени способствуют общие (согласованные) библиотеки элементов.

Давайте теперь посмотрим, откуда обычно берутся библиотечные элементы, где они хранятся и как (на каких условиях) используются.

Откуда берутся библиотечные элементы?

Ответ на этот вопрос, казалось бы, предельно прост: «Создаются пользователями!» Правда, уже здесь начинается многовариантность:

1.  Создаются пользователями по мере возникновения необходимости в процессе работы над конкретными проектами.
2.  Целенаправленно создаются пользователями для собственного потребления (в рамках одной организации с ее спецификой моделирования, а также установленными внутренними требованиями и правилами работы).
3.  Создаются производителями строительных изделий и оборудования (моделируется только собственная линейка изделий) для последующей передачи потенциальным потребителям.
4.  Создаются производителями BIM­инструментария в качестве приложения (платного или бесплатного) к соответствующим программам.
5.  Создаются некоторыми специально выделенными структурами (государственными или частными) для унификации процессов моделирования и работы с моделями в интересах отдельных корпораций или всей строительной отрасли.
6.  Разрабатываются отдельными частными лицами или организациями в целях благотворительности или получения личной прибыли с соответствующими методами распространения.

Комментарий к пункту 1. Такой подход в случае сравнительно небольшого объема единовременно выполняемой работы весьма распространен и полностью соответствует принципу прагматизма в BIM [2]. При этом создаваемые элементы накапливаются у пользователя и постепенно формируют достаточно полную библиотеку, соответствующую его потребностям.

Комментарий к пункту 2. Вполне разумный подход при большом объеме единовременно выполняемой работы. В этом случае специальная группа сотрудников создает библиотечные элементы по заранее разработанным общим правилам использования. Такой подход соответствует более высокому уровню внедрения BIM в организации и предполагает в целом достаточно высокий уровень управления проектами. При этом, как и в предыдущем случае, библиотечные элементы создаются только для тех программ, которые используются в фирме.

Комментарий к пункту 3. Подход, вполне логичный для производителей строительных материалов, изделий и конструкций, поскольку способствует большему продвижению их продукции на рынке. В этом случае библиотечные элементы создаются специализированным коллективом (своим или сторонним) по заказу производственной фирмы, постоянно обновляются и обычно выкладываются на сайте для бесплатного доступа.

Конечно, есть и исключения: кто­то распространяет свою библиотеку за деньги или только по партнерской сети, а кто­то делает ее доступной только через покупку специальных сервисных программ.

При этом создаваемые элементы уже предполагают многоплатформенность, то есть способность работать с основными BIM­программами. Поскольку возможность обмена модельной информацией между BIM­программами разных производителей пока еще слабо развита, то фактически речь идет о создании нескольких «параллельных» библиотек элементов в различных форматах под разные программы.

Второй особенностью этого подхода является невозможность со стороны создателей такой библиотеки «угодить всем» из­за незнания ими специфики работы в конкретных пользовательских организациях (невозможности единообразно учесть такую специфику, поскольку она у всех разная). Здесь (как и во всех остальных случаях) оказались бы весьма кстати единые правила (стандарт) по созданию библиотечных элементов, установленные, например, государством (рис. 1).

Рис. 1. Сайт www.bimobject.com — общее хранилище библиотек элементов разных производителей

Комментарий к пункту 4. Все производители BIM­программ комплектуют их (на разных условиях) библиотеками элементов, и это очень хорошо.

Правда, главный недостаток такого подхода заключается в нехватке у производителя программ собственных ресурсов для создания исчерпывающих библиотек элементов, да еще для большинства стран мира. Сегодня существует несколько путей решения этой проблемы.

Во­первых, многие программы оснащаются встроенными редакторами библиотечных элементов, позволяющими при минимальных усилиях создавать недостающие компоненты, используя уже имеющиеся или специально разработанные для них шаблоны. В этом случае прилагаемая к программе библиотека элементов уже не претендует на полноту, ее главная задача — служить представительным «набором образцов», то есть достаточным материалом для пользователя при создании им новых элементов.

В результате на рынке BIM­программ всё большим спросом пользуются комплексы, допускающие простое и эффективное редактирование (создание) пользовательских библиотек элементов.

Во­вторых, некоторые производители (в первую очередь Autodesk) всячески способствуют созданию пользователями своих библиотек и их бесплатному распространению, а также обмену соответствующей информацией между разработчиками, умело подтверждая на практике марксистский тезис о том, что «идея, овладевающая массами, становится материальной силой» (рис. 2).

Рис. 2. Специалист по инженерному оборудованию зданий Дмитрий Кулаков делится секретами создания библиотечных элементов потолочных воздухораспределителей на сайте Autodesk Community

Другой пример — библиотека элементов системы доугун, играющая ключевую роль при моделировании памятников древнекитайской архитектуры [3]. В книге [4] авторы дали описание процесса создания подобных элементов, так что теперь желающие могут сами обеспечивать себя всем необходимым.

В­третьих, проблему пополнения библиотек решает использование формата IFC как универсального для обмена данными между моделями, хотя тут тоже есть определенные проблемы — универсальность приводит к некоторым ограничениям по сравнению со специализированными (собственными) форматами. Другими словами, такие библиотеки менее удобны по сравнению с «родными».

Другое, и одно из весьма удачных решений подобного рода — способность программы Bentley AECOsim Building Designer использовать библиотечные элементы, уже созданные в немалом количестве для Autodesk Revit. Такой способ (без посредничества IFC) стал возможным благодаря прямому соглашению о взаимном обмене данными, заключенному в свое время между компаниями Bentley и Autodesk.

Наконец, уже существуют и достаточно эффективные реализации практически полных библиотек элементов. Правда, специализированные.

Например, ресурс Tekla Warehouse, который является своеобразной средой для работы в программе Tekla Structures, содержит всё необходимое для разработчиков металлических и железобетонных конструкций: пользовательские компоненты, детали, профили, материалы (сталь и бетон разных марок), болты, арматуру, сетки, формы, приложения и шаблоны производителей для дальнейшего использования. При этом библиотечные элементы не просто содержат геометрическую информацию, но и представляют полноценные трехмерные чертежи, дополненные точной и актуальной информацией о материалах и изделиях, необходимых для строительства (рис. 3).

Рис. 3. Модели, созданные на базе материалов из Tekla Warehouse,
отличаются высокой точностью, что позволяет заказчикам избежать ошибок и ускорить процесс моделирования, обеспечивая наличие всей необходимой информации для планирования и закупок материалов, а затем и управления строительством

Пункт 5. Такие попытки предпринимаются как на частном (крупные компании), так и на государственном уровне (например, в Беларуси). При этом интересно отметить: частники видят выгоду таких разработок и находят на это деньги, а у государства с деньгами всегда плохо, что наводит на мысль о том, что государство выгоду от создания централизованных библиотек элементов просто не осознает.

Пункт 6. Таких попыток много, но они также имеют свои недостатки, причем весьма серьезные. Прежде всего, пользователи попадают в зависимость от квалификации и ресурсов разработчиков (часто весьма ограниченных). К тому же, коммерческой выгоды продажа библиотек элементов практически не приносит (пока нет возможности снабжать такие библиотеки эффективной защитой от копирования), что приводит к быстрой потере интереса у разработчиков к подобным библиотекам. В результате пользователи остаются с сырыми библиотеками и без должного сопровождения.

Где хранятся библиотеки элементов

Хранить библиотеки элементов, как и вообще всё ценное, можно либо у себя дома, либо в надежном хранилище на стороне (рис. 4).

Рис. 4. Так выглядит типичная домашняя библиотека продвинутого пользователя

Последний вариант имеет много преимуществ, поскольку не только экономит собственные компьютерные ресурсы, но и обеспечивает определенный сервис в поиске и работе с информацией. Более того,
в случае централизованных корпоративных (государственных) хранилищ или сайтов производителей изделий и материалов пользователям гарантируется как создание библиотечных элементов по общим правилам, так и актуальность информации. Более того, из такой библиотеки можно брать непосредственно в модель лишь часть информации, необходимую на данной стадии работы с объектом, оставляя для остального ссылку на хранилище. Например, проектировщик может воспользоваться геометрией и техническими характеристиками насоса, помещая его в модель, сметчики и логистики — получить дополнительно по указанной ссылке информацию о стоимости и условиях поставки, а эксплуатационщики — инструкцию по использованию и регламенты обслуживания.

На каких условиях могут использоваться библиотеки элементов

Мировая практика показывает, что создание централизованных хранилищ для библиотек элементов напрямую эффективным коммерческим проектом не является: «тянут на дно» расходы на содержание, сложность продажи элементов и т.п. Хотя выгоду получать можно, например, через клиентскую подписку или платежи от производителей, которые передают свои библиотеки в общее хранилище. Но эта «сомнительная» выгода становится гораздо более существенной, если ее рассматривать не столь прямолинейно.

Например, если держателем хранилища является крупная компания или государство и этот держатель требует от подрядчиков осуществлять работу только через предлагаемые библиотеки элементов, ситуация принципиально меняется. Теперь все проекты становятся достаточно «прозрачными» и «предсказуемыми» для заказчика (и  исполнителей) на любой стадии работы с ними, что в итоге сберегает немалые средства (в Великобритании на госбюджетных объектах экономия составляет до 30% от их первоначальной стоимости). Другими словами, библиотека элементов становится прибыльным проектом, если сделать на уровне крупной компании или государства то, что реализовано, например, в комплексе Tekla Warehouse для создателей металлических и железобетонных конструкций.

Но такой подход требует от держателей хранилища разработки единых правил создания библиотечных элементов, проверки всех вновь загружаемых объектов на соответствие этим требованиям, а также постоянного поддержания библиотеки в актуальном состоянии. Это, конечно, расходы и ответственность, но они окупаются как небольшими абонементными платежами, так и (в гораздо большей степени) — возрастающей эффективностью реализуемых проектов.

Литература

1. Талапов В.В. Технология BIM: суть и основы внедрения информационного моделирования зданий // В.В. Талапов. М.: ДМК­пресс, 2015. 410 с.
2. Талапов В.В. О некоторых принципах, лежащих в основе BIM // Известия высших учебных заведений. Строительство. Новосибирск. 2016. № 4 (688). С. 108­114.
3. Козлова Т.И., Куликова С.О., Талапов В.В., Чжан Гуаньин. BIM и памятники деревянной архитектуры // Историческая информатика. 2014. № 2­3. С. 50­73.
4. Талапов В.В., Чжан Гуаньин. Информационное моделирование памятников архитектуры на примере древнекитайской системы доугун // В.В. Талапов. Новосибирск. НГУАДИ. 2016. 200 с.