Интеграция архитектурно-строительных САПР и Tekla Structures

Екатерина Глебова, заместитель директора московского офиса по корпоративным проектам, компания Бюро ESG

В настоящее время строительная отрасль является в России одной из ведущих областей экономики — на протяжении длительного времени наблюдается ее стабильное и динамичное развитие.

Технология информационного моделирования — BIM (Building Information Modeling) — рассматривается как неотъемлемая часть цифровой реформации строительной отрасли. Всё большее число компаний вовлекается в длительный инновационный процесс освоения инструментов САПР­BIM (далее САПР) и их интеграции.

Инновации в IT­технологиях строительной отрасли позволяют всё больше и больше автоматизировать процессы не только проектирования, но и строительства, тем самым сокращая сроки выполнения проектов, повышая качество и увеличивая конкурентоспособность проектных институтов, заводов металлоконструкций и т.д.

Основную роль в реализации информационных технологий в строительстве играют системы автоматизированного проектирования — САПР. Одной из наиболее востребованных систем для проектирования строительных конструкций, их деталировки и управления информацией является программное обеспечение Tekla Structures (разработчик — Trimble Solutions Oy, США).

Tekla Structures применяется на протяжении всего проекта — от концепта до производства в ходе ведения строительных работ и для дальнейшей эксплуатации. Используя Tekla, можно создавать и объединять трехмерные модели независимо от типов материалов, а также управлять совместными рабочими процессами с помощью точных и ценных данных из трехмерной модели.

Что касается полного комплекса проектирования, то остановиться на выборе единственной платформы САПР­BIM невозможно. На рынке программного обеспечения существует много предложений от разных разработчиков — начиная от крупных зарубежных компаний и корпораций и заканчивая отечественными программными комплексами и небольшими плагинами локальных разработчиков. Такая картина в первую очередь обусловлена задачами, зависящими от проектируемого раздела. Поэтому для успешного проекта специалисты всегда используют комплексный подход и очень важно, чтобы была связка между применяемым программным обеспечением, то есть интеграция.

Тем не менее существуют системы, предоставляющие широкий набор инструментов, который удовлетворяет требованиям основного состава задач, решаемых специалистами в комплексе с сохранением всей информации на протяжении всего жизненного цикла объекта. К таким задачам можно отнести, например, проведение расчетов, перенос модели, выпуск чертежей, составление отчетов и многое другое. Исходные данные для решения задач проектирования, разработки рабочей документации и управляющих программ в таких системах вводятся однократно на первом этапе, а дополнительные данные задаются проектировщиком при работе в режиме диалога.

Интеграция между различными САПР реализуется путем передачи информационной и/или 3D­модели. В случае Tekla Structures это в первую очередь касается геометрии и материалов. Для передачи других свойств или получения различных расчетов и отчетов необходимо использовать внешние программы, такие как SCAD office (SCAD Soft), ЛИРА (ЛИРА Софт) и другие.

Для работы с расчетными моделями Tekla Structures во внешнем приложении расчета необходимо установить прямую связь (модуль сопряжения) между Tekla Structures и приложением расчета.

Прежде чем приступить, убедитесь в наличии доступа к сервису Tekla User Assistance, а также прав администратора на своем компьютере.

Tekla — Smart 3D

В версии программного обеспечения Tekla Structures 21 усовершенствована работа с опорными моделями — облегчено взаимодействие с решениями других производителей, в том числе с файлами IFC, DGN, DWG или SKP. Кроме того, улучшен процесс проектирования объектов промышленного назначения за счет интеграции с программным обеспечением для промышленного проектирования. Такая интеграция оказывает непосредственное влияние на усовершенствование процессов проектирования заводов и/или морских сооружений.

Опыт специалистов нашей компании позволяет говорить, что оптимизированное взаимодействие Tekla Structures 21 со Smart 3D (HEXAGON) облегчает процесс обмена информационными моделями в разы. Для взаимодействия Tekla Structures и Smart 3D используется бесплатное расширение Smart3D Interoperability, которое можно скачать в Tekla Warehouse. Инструмент взаимодействия со Smart 3D поддерживается для всех конфигураций Tekla Structures, чтобы обеспечить полную совместимость с системой проектирования 3D­установок SmartPlant от Hexagon. Совместимость обеспечивается с помощью метода обмена данными CIS/2 (CIMSTEEL 2) — очень распространенного формата в металлургической промышленности (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Схема интеграции Tekla Structures — Smart 3D

Рис. 2. Интеграция Tekla Structures — Smart 3D

Расширение доступно в формате *.tsep (пакет расширений Tekla Structures). Пошаговая инструкция по установке находится по адресу: https://support.tekla.com/ru/.

Доступ к расширению осуществляется из меню «Приложения и компоненты». Установщик создает группу под названием «Интеллектуальная 3D­совместимость» в корневой папке со значками для компонентов расширения.

В ходе выполнения интеграции при импорте 3D­модели из Tekla Structures все найденные пользовательские атрибуты отображаются и выбираются для экспорта по умолчанию, а пользователь может затем указать, какие из атрибутов требуется экспортировать. Импортированные данные (атрибуты) загружаются в правильную группу при импорте элементов в Smart 3D.

Tekla — AVEVA

Но интеграция с технологическими САПР не ограничивается только SmartPlant. У программного комплекса Tekla Structures существует плагин — TEKLA INTEROPERABILITY, который встраивается в Aveva E3D (AVEVA) и позволяет выгружать необходимые модели в файлы формата *.ifc (tczip)для дальнейшей работы в Tekla Structures и использования геометрии в виде опорной модели.

Приложение взаимодействия Tekla и AVEVA может быть закреплено в графическом интерфейсе PDMS/E3D (рис. 3).

Рис. 3. Интеграция Tekla Structures — Aveva E3D

Как правило, проекты, выполненные в системах автоматизированного проектирования высокого уровня (а AVEVA PDMS относится именно к таким), не экспортируются, или экспортируются не полностью в другие программные комплексы. Но благодаря проработанной системе хранения данных и уникальным технологиям компании Trimble удалось обеспечить качественный импорт данных даже из таких сложных систем.

Особенно хочется отметить, что процесс преобразования модели осуществляется быстро и без потери качества в виде параметрической графики. Структура данных и атрибуты исходной модели при этом полностью сохраняются (рис. 4).

Рис. 4. Модель, полученная в AVEVA из Tekla Structures

Tekla Structures — PlantLinker

PlantLinker — это разработка компании ООО «Плантлинкер», которая предназначена для следующих операций:

• создания 3D­моделей промышленных объектов на основе каталогов оборудования, материалов и изделий, импортируемых из MS Excel;
• импорта 3D­моделей промышленных объектов из САПР: HEXAGON Smart 3D (HEXAGON PPM), AVEVA E3D (AVEVA), Autodesk Revit (Autodesk), Trimble Tekla (Trimble);
• экспорта 3D­моделей промышленных объектов в САПР: HEXAGON Smart 3D, AVEVA E3D, Autodesk Revit, Trimble Tekla;
• редактирования 3D­моделей промышленных объектов, импортированных из перечисленных выше САПР, с экспортом измененных моделей в эти САПР;
• объединения результатов проектирования в единую информационную модель.

Областями применения PlantLinker являются проектирование и эксплуатация промышленных объектов:

• нефтегазовой отрасли — добычи, транспортировки, переработки;
• химической и нефтехимической промышленности;
• атомной и тепловой энергетики;
• металлургической промышленности;
• пищевой промышленности.

В крупных проектах, к которым относятся проекты Plant Design, обычно участвует несколько организаций — это заказчик, осуществляющий общий мониторинг и контроль за выполнением проекта, и подрядчики, осуществляющие проектирование.

Для реализации таких задач необходима интеграция разрабатываемого программного обеспечения с Tekla Structures как наиболее востребованного среди проектировщиков указанных отраслей программного комплекса.

PlantLinker является интеграционным инструментом обмена данными — как между собой, так и с САПР сторонних производителей (рис. 5), и обеспечивает:

• возможность создания и редактирования разделов проекта: строительного и трубопроводного оборудования, электричества, отопления;
• возможность создания нового оборудования;
• организацию структуры проекта;
• возможность гладкой передачи частей проекта между разными САПР (PlantLinker,Tekla, Revit, Smart 3D, E3D (PDMS));
• возможность передачи проектов между Smart 3D и Smart 3D;
• быстрое погружение в среду Plant Designe.

При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные объекты Tekla Structures. Восстанавливается полностью интеллектуальная модель, которую можно использовать при необходимости для генерирования выходной рабочей документации (чертежи, изометрические чертежи, отчеты и т.д.).

Рис. 5. Схема обмена данными

Сегодня интеграция может осуществляться двумя способами.

Основным способом интеграции Tekla Structures и PlantLinker является двусторонний интерфейс, который использует API Tekla Structures. Для передачи элементов 3D­модели проекта применяется файл формата XML.

При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные объекты (рис. 6).

Рис. 6. Интеграция Tekla Structures и PlantLinker

В Tekla Structures их можно использовать при необходимости для генерации выходной рабочей документации (чертежи, отчеты и т.д.).

Во втором способе интеграции применяются файлы IFC. В этом случае модели подключаются в качестве референсной ссылки (опорной модели).

Tekla — Revit

Несмотря на то что в программном обеспечении компании Autodesk, Ltd. имеются собственные инструменты для проектирования несущих конструкций, значительное количество проектировщиков предпочитают использовать разработку компании Trimble.

Помимо ARCHICAD через форматы IFC и BCF программное обеспечение Tekla Structures взаимодействует также с Revit (Autodesk).

Интеграция между программами через формат IFC осуществляется посредством экспорта/импорта моделей и требует корректной настройки для каждого программного продукта. А для взаимодействия программ через формат BCF необходимо скачать и установить на Revit плагин BIMcollab BCF Manager for Autodesk Revit.

Tekla Structures и Autodesk Revit поддерживают открытый формат взаимодействия BIM­файлов (файлы IFC в соответствии с ISO 16739:2013), что обеспечивает простое и эффективное сотрудничество. Это предпочтительный способ обмена данными между насыщенными информацией 3D­моделями разных программных обеспечений.

Если пользователь Revit не хочет использовать файл IFC, тогда из версии 2019 Tekla Structures можно создать файл *.rvt по запросу (а также другие форматы, такие как 3D DWG, 3D DGN и т.д.).

Однако для этого файла *.rvt, созданного Tekla, существует ряд ограничений:

• как и для всех файлов Revit, нет гарантии, что будущие версии Revit смогут прочитать этот файл, поэтому он не подходит для архивирования. Файлы IFC основаны на тексте и предназначены для архивирования;
• листы чертежей, виды, графики и пр. не входят в *.rvt, но могут быть включены в банк проекта (например, BIM360) в виде файла PDF;
• семейства создаются из объектов Tekla, но могут различаться, например, наименования.

Tekla — Renga

Специалисты ООО «Бюро ЕСГ» провели ряд экспериментов по интеграции Tekla Structures (Trimble) и Renga (Аскон). Импорт и экспорт моделей осуществляется без потери данных.

В качестве данных были взяты файлы промышленного объекта формата *.ifc. Оба файла открылись в Renga корректно, без потери данных и геометрии. Свойства элементов моделей импортируются в соответствии с настройками экспорта в Tekla Structures (при импорте/экспорте необходимо проверить и/или настроить в Tekla Structures все элементы корректно по стандарту buildingSmart) — рис. 7.

Рис. 7. Импортированная часть модели из Tekla Structures в Renga

Tekla — Archicad

Известно, что Tekla Structures — программное обеспечение для конструкторов с огромными возможностями по автоматизации процесса информационного моделирования самых сложных современных конструкций из металла, бетона и других материалов. В настоящий момент Tekla Structures несомненно является одним из лучших ПО на рынке. При этом Tekla Structures не содержит инструменты для работы архитекторов.

Tekla Structures отлично взаимодействует с архитектурной программой ARCHICAD (Graphisoft). Основными факторами для полноценной интеграции между Tekla Structures и ARCHICAD является полная поддержка форматов IFC и BCF.

IFC (Industry Foundation Classes) — набор международных стандартизованных определений объектов для применения в строительной отрасли. Протокол IFC разработан организацией buildingSMART в качестве открытого стандарта. Протокол IFC позволяет сохранить свойства и параметры каждого объекта модели, всё геометрическое описание и местоположение.

Использование в интеграционном процессе формата BCF позволяет на порядок сократить время на согласование спорных междисциплинарных проектных решений (рис. 8).

Рис. 8. Импортированный узел модели, переданный из Tekla Structures в ARCHICAD

Tekla Structures — Leica Cyclone

В случае необходимости решать задачи строительного надзора и построения информационных моделей существующих объектов для эксплуатации, мониторинга, модернизации и т.д. программный комплекс Tekla Structures легко интегрируется с программным обеспечением Leica Cyclon (Hexagon). Это позволяет применять технологию лазерного сканирования и получения облаков точек.

В строительстве облака точек используются главным образом в проектах реконструкции для определения зданий или сооружений, подлежащих реконструкции, для получения точного положения существующего оборудования и трубопроводов. Кроме того, их применяют для проверки хода выполнения строительных работ путем импорта в модель в качестве «построенных» точек и сравнения с «запроектированными» элементами модели.

Исходный файл облака точек обрабатывается в Point cloud manager, и создаются файлы кэша в формате Potree. Преобразование облака точек — фоновый процесс, поэтому вы можете продолжать работать с Tekla Structures. Point cloud manager можно загрузить с сервиса Tekla Warehouse бесплатно (рис. 9).

Рис. 9. Работа с облаками точек в Tekla Structures и Leica Cyclone

Рис. 10. Схема интеграции Tekla Structures — SCAD Office

Tekla — SCAD office

Вычислительный комплекс SCAD Office v.ХХ (SCAD Soft) очень часто используется в технологиях информационного моделирования объектов строительства (BIM), основанных на двусторонней интеграции Tekla Structures — SCAD Office для анализа прочности конструкций. При взаимодействии переносят геометрию модели, жесткостные характеристики, связи, условия примыкания, нагрузки. В модели инженер разрабатывает конструктивное решение и передает в расчетный комплекс SCAD Office в виде расчетной схемы. Формат экспорта — *.sdnf. После этого происходит расчет и, например, подбор сечений элементов. Модель с подобранными параметрами нагрузок возвращается в Tekla Structures.

Кроме файлов в формате *.sdnf из Tekla Structures можно передавать файлы и в других форматах. Каждый формат передает файл в SCAD Office с разной информацией.

Например:

*.FNFF или *.FEMAP — формат передает все данные в Международной системе СИ. Для узлов импортируется информация о координатах и связях. Для стержневых элементов импортируются данные о геометрии, ориентации местных осей, шарнирах, жестких вставках, свойствах материала, параметрах поперечного сечения;

*.ifc — формат обеспечивает импорт данных о координатах и наложенных связях для узлов. Для стержневых элементов передаются данные о геометрии, ориентации местных осей, шарнирах и параметрах поперечного сечения;

*.SGI Invertor (*.iv) — передача в комплекс информации о геометрии трехмерных объектов, состоящих из стержней и элементов оболочки;

*.3ds — передача геометрии расчетных схем оболочечных конструкций или их фрагментов для генерации геометрических моделей сложных пересекающихся поверхностей;

*.GTC — используется при импорте файлов формата GTC библиотека GraitecExchangeModel (разработчик — компания Graitec). Для импорта файлов GTC­ или GTCX­формата необходимо установить программное обеспечение компании Graitec, такое как Advance Steel или Advance Concrete;

*.ANSYS CDB — при импорте файлов такого формата для узлов передаются их координаты и наложенные связи, для стрежневых элементов импортируются геометрия, ориентации местных осей, данные о материале, жестких вставках, сечениях.

Из обширного перечня форматов, основанных на двусторонней интеграции между САПР, SCAD Office v.21 занимает лидирующие позиции как программный продукт для прочностного анализа конструкций методом конечных элементов.

Tekla — ПК Лира

Следует отметить, что в настоящий момент реализована технология передачи информационной модели из Tekla Structures в программный комплекс ЛИРА (Лира Софт). Интеграция осуществляется за счет встроенного генератора расчетных схем, что позволяет сократить время работы над проектом, сохранить и повысить достоверность расчетов. При передаче поддерживаются следующие форматы: IFC, DXF, IGS, NEU, 3DS.

Важно, что использование архитектурных элементов позволяет без потерь импортировать аналитическую модель из Tekla Structures в программный комплекс ЛИРА, сохраняя возможность редактирования и анализа. После импорта можно вносить изменения в расчетную схему. Весь материал, так же как и сечения, при передаче из одного программного комплекса в другой сопоставляется с базой данных. Если по какой­то причине в базе данных отсутствует то или иное сечение, можно сопоставить его вручную и записать в файл для дальнейшего автоматического сопоставления. Заметим, что железобетонные сечения из Tekla Structures передаются только параметрически.

После внесения изменений в проект в ПК ЛИРА модель передается в Tekla Structures в формате IFC с помощью опорной модели и сопровождается отчетом по сопоставлению сечений (рис. 12).

Рис. 11. Интеграция Tekla Structures — SCAD Office

Рис. 12. Интеграция Tekla Structures — ЛИРА

Схема совместимости программного обеспечения Tekla Structures

Немаловажно отметить, что все вышеизложенные способы интеграции программного комплекса Tekla Structures могут быть реализованы в разных компаниях.

Особенность автоматизации российских промышленных предприятий и проектных институтов заключается в сложном сочетании систем автоматизированного проектирования. А проектирование промышленных объектов связано еще с предприятиями иных отраслей, выпускающих в качестве товара оборудование и элементы зданий и сооружений, поставляемые на строительные площадки в собранном виде для последующего монтажа. В этом случае необходима интеграция в рамках не только САПР (CAD), но и CAM/CAE (рис. 13 и 14).

Рис. 13. Схема взаимодействия Tekla Structures с расчетными комплексами

Рис. 14. Форматы взаимодействия Tekla Structures с производством CAM

Одним из способов обеспечения интеграции между различными системами CAD/CAM/CAE является использование стандартных форматов файлов для обмена данными. Широкое развитие и распространение на современных предприятиях получили комбинированные варианты автоматизации с применением зарубежных и российских систем трехмерного моделирования как в качестве основы, так и для решения конструкторских задач и оформления документации.

В программном обеспечении Tekla реализован открытый подход к BIM, что позволяет легко организовать взаимодействие с решениями от других поставщиков программного обеспечения и производственного оборудования. Кроме того, вы можете расширять и совершенствовать функциональные возможности Tekla Structures с помощью открытого программного интерфейса Tekla Open API.

Совместная работа над проектом, быстрый и безошибочный обмен информацией между участниками проекта — ключ к снижению ошибок и повышению эффективности в строительстве. Это отражается на рентабельности и ускорении сроков выполнения проекта.

Программное обеспечение Tekla эффективно интегрируется с другими решениями для архитектурно­строительного проектирования посредством Tekla Open API, сохраняя высочайший уровень целостности и точности данных. Программный интерфейс Tekla Open API основан на Microsoft® .NET и обеспечивает полнофункциональное взаимодействие пользователей разных программных обеспечений.

Бюро ESG — официальный реселлер Trimble Tekla. Компания успешно поставляет и интегрирует всю линейку ПО Tekla Structures на предприятии, оказывает консалтинговые услуги и информационную поддержку пилотных проектов, а также обучает сотрудников.