Сводная BIM-модель: практическое занятие по технологии OpenBIM

Летом 2016 года вышла замечательная статья, демонстрирующая технологию OpenBIM (открытого взаимодействия информационных моделей) на примере проекта многоквартирного жилого дома в г. Ярославле, архитектурная часть которого проектировалась в программном продукте ARCHICAD (одном из самых мощных BIM решений для архитекторов), а конструкторская часть (раздел КЖ) – в Tekla Structures (мощном BIM решении для инженеров конструкторов). Фактически статья продемонстрировала практическую возможность объединения нескольких независимых между собой решений в рамках совместной работы над достаточно крупным объектом.

Специалисты «Нанософт» запросили у авторов статьи рабочую документацию по инженерной части проекта (выполненную по классической 2D технологии) и воспроизвели ее с помощью современной технологии информационного моделирования в новом программном комплексе nanoCAD Инженерный BIM, который вышел в сентябре 2016 года. А затем дополнили ранее созданную архитектурно-конструкторскую модель инженерными разделами. В результате получилась сводная BIM модель, объединяющая семь проектных разделов: архитектура, конструкции в части железобетонных конструкций и инженерные сети в частях электрика\освещение, слабые токи, системы безопасности, отопление, водоснабжение и канализация.

Это (на мой взгляд) некое достижение для российского рынка – лично я вообще мало видел BIM-проектов, объединяющих в одну модель более трех разделов. А тут сводная информационная модель, объединяющая семь разделов, созданных в программных продуктах от независимых разработчиков, один из которых российский! Поэтому в этой практико-технической статье мы решили поделиться с вами данными, с помощью которых вы сможете самостоятельно собрать сводную BIM-модель, на практике почувствовали суть информационных моделей, разобрались в деталях и, выяснив для себя преимущества, применяли подобные знания на практике. А в комментариях к статье предлагаем обсудить околотематические вопросы.

Введение

Напомню, что сам проект (рис.1) предоставила инвестиционная компания ООО «ПрофСтрой», деятельность которой направлена на строительство доступного и комфортного жилья, преимущественно эконом-класса, в Ярославле и Ярославском муниципальном районе.


Рис. 1. Информационные (BIM) модели жилого здания: архитектурная и конструкторская часть.

Автор проекта и архитектурной модели, созданной в программе ARCHICAD – архитектор Лысоконь А. Все несущие конструкции были выполнены в программе Tekla Structures конструкторами Сизовым В. и Роиком Д. Главный инженер проекта – Медведев А.

Инженерная часть воссоздавалась по 2D документации специалистами Нанософт: электрическая часть – Щуров Д., отопление, водоснабжение и канализация – Суворов Н., слабые токи и системы безопасности – Бадаев М, сводная модель и общая координация – Ожигин Д.


Рис. 2. Воссозданная по 2D документации информационная (BIM) модель жилого здания в части инженерия: электрика, освещение, слабые токи, системы безопасности, отопление, водоснабжение и канализация.

Исходные данные: разбираемся со структурой здания

Получив материалы по зданию, мы выяснили следующее:

Во-первых, фактически здание состоит из двух корпусов (рис. 3) – независимых частей, смещенных друг от друга по высоте на 800 мм. Это было неожиданно и мы немного поломали голову как лучше организовать проект: либо два отдельных здания, либо создать одну модель по зданию. В конце концов мы решили делать единую модель (в рамках каждого раздела) – это решение оправдало себя в дальнейшем, т.к. мы смогли проводить инженерные расчеты по всему зданию.

Во-вторых, начало архитектурного проекта не совпадает с началом координат сетки осей – пересечение осей А1 лежит в координатах x = 19454.1, y = -271.4, z = 0. Тем не менее начало координат инженерного проекта мы разместили в точке А1, а при сборе сводных моделей учитывали это смещение.


Рис. 3. Проект состоит из двух корпусов, а пересечение осей А1 расположено в координатах x = 19454.1, y = -271.4, z = 0.

В-третьих, у нас были следующие исходные данных от архитектора:

Еще у нас была единая конструкторская модель в формате IFC, но эту модель мы практически не использовали, т.к. проект не меняли. Но мы подгружали конструкторскую модель в сводную и видели некоторые конфликты. Например, между инженеркой и армирующими прутами.

Выходные данные для практического задания (IFC-модели)

Рабочую документацию, расчеты, спецификации по проекту мы получаем в рамках программных продуктов – в частности, инженерные разделы мы получаем из nanoCAD Инженерный BIM. Как это делается? Это выходит немного за рамки текущей статьи: приглашаем за более подробной информацией на наши семинары и вебинары. Или посмотрите, например, плейлист «Технология информационного моделирования (BIM) и САПР-платформа nanoCAD» на нашем YouTube-канале. В рамках же этого практического задания мы соберем только сводную BIM модель.

Из всех используемых программных продуктов в любой момент можно выгрузить информационную модель в формате IFC и она будет содержать самую свежую и актуальную информацию. Для практической работы на момент написания статьи из программных продуктов nanoCAD Электро, СКС, ОПС, ВК и Отопление мы сформировали отдельные IFC модели, которые собрали в rar-архив.

Обратите внимание, что в архиве также лежит файл «МКЖД.АС.ifc» – это архитектурная часть проекта (IFC модель, сформированная из ARCHICAD). В архиве также лежат DWG файлы, которые получены из BIM модели ARCHICAD в автоматизированном режиме и обновляются по мере обновления основной модели – это двухмерный чертеж-задание первого этажа и трехмерная модель первого этажа (корпус 1 и корпус 2). Фактически это исходные данные по первому этажу для проектирования инженерии. Мы будем использовать их для наглядности сбора сводной модели.

Программное обеспечение

Для практической работы нам понадобится одна программа – платформа nanoCAD Plus 8.1, которую можно скачать на сайте разработчика.

Но в качестве экспериментов можно использовать и другие IFC-просмоторщики:

Установите программные продукты и запустите nanoCAD Plus 8.1.

Шаг 1: формируем подложки

Этот шаг скорее подготовительный и нужен для того, чтобы вы наглядно понимали, что происходит. Создайте новый проект в nanoCAD Plus (команда НОВЫЙ) и сохраните его под именем «Сводная BIM-модель.dwg».

Далее вставляем двухмерную подложку. Для этого командой ATTACH (меню Вставка\Внешняя ссылка…) подключаем файл «01 Первый этаж 2D.dwg» из скаченных материалов (рис. 4). Обращаю внимание, что при вставке я использую относительный путь для подложки (раздел Задание пути в диалоге Вставка внешней ссылки) и указываю координаты вставки: x = -19454.1, y = 271.4, z = 0 (т.е. начало координат размещаю в точку пересечения осей А1).


Рис. 4. При размещении подложек уточняем координаты точки вставки и используем относительные пути вставки.

Когда подложка появилась на поле документа, наведите курсор на центр экрана и, удерживая клавишу SHIFT + колесо мышки, разверните чертеж под углом в 3D пространство. Или разверните ее в стандарную ЮВ изометрию (команда _SEISO).

Повторите команду вставки подложки для файлов «01 Первый этаж 3D (часть 01).dwg» и «01 Первый этаж 3D (часть 02).dwg» с теми же координатами вставки, что и для двухмерного проекта – в ваш проект будет добавлена трехмерная геометрия архитектуры первого этажа. Это не еще BIM модель, т.к. полученная геометрия не содержит никакой информации об элементах. DWG файлы дают только геометрию и мы ее будем использовать для того, чтобы понять разницу по сравнению с настоящей BIM-моделью.

И, наконец, задайте способ отображения трехмерного пространства: в меню Вид\Визуальные стили выберите пункт «Быстро с показом рёбер» или «Быстро».

Если все сделано правильно, то вы получите результат, отображенный на рис.5.

Рис. 5. Размещаем двухмерную и трехмерную подложку в проект nanoCAD для того, чтобы наглядно видеть процесс сбора BIM-проекта.

Совет 1: используйте клавишу SHIFT и одновременно нажатое колесо мышки для того, чтобы вращать модель – это позволит рассмотреть проект со всех сторон.

Совет 2: если у вас мощный компьютер, но при вращении модель «моргает», отключая раскраску граней, то в настройках программы (Сервис\Настройка) можно отключить Оптимизацию отрисовки треугольников (Графическая подсистема\Оптимизация отрисовки) – после этого nanoCAD будет отрисовывать модель полностью даже при вращении. Намного удобнее для глаз.

Шаг 2: добавляем BIM-модель

Мы полностью готовы к сбору сводной BIM-модели. Теперь с помощью команды IFCVIEW3D загрузите файл «МКЖД.О_корпус1.ifc». Вы можете выбрать любой другой файл, но я рекомендую начать именно с этого файла – он небольшой по размеру, быстро загружается и достаточно наглядный. Если все сделано правильно, то у вас появится отопительная система здания в корпусе 1 – см. рис.6.

Совет 3: если у вас после загрузки IFC файла модель не появилась, сохраните файл на жесткий диск.

Обратите внимание, что на функциональной панели IFC появилась структура подгруженного IFC файла (панель расположена рядом с панелью Свойства и включается\выключается через меню Вид\Панели\Функциональные панели\IFC…): этажи, классы элементов, высоты и т.д. Панель позволяет быстро найти элементы по своим классам, а также моментально отключить видимость объектов – например, можно выключить объекты верхних этажей.


Рис. 6. Трехмерная модель проекта с DWG и IFC данными

Также обратите внимание, что BIM-модель содержит информацию по объектам: например, если выделить радиатор, то в окне свойств отобразится информация по объекту – объем, тепловая нагрузка, высота установки относительно этажа, мощность, название, ссылка на сайт производителя и т.д. Вся эта информация была заложена в программном продукте nanoCAD Отопление и была аккуратно передана в среду nanoCAD Plus благодаря формату IFC, который как раз и предназначен для переноса такой информации между программами. Сравните, например, со свойствами объектов из DWG файла, которые содержат только общую информацию типа цвет, слой, толщина линий (см.рис. 7).


Рис. 7. IFC объекты содержат гораздо больше параметров по сравнению с DWG блоками

Информацию из IFC объектов можно использовать в панели Выбор при настройке выборок по проекту, так и в автоформируемых спецификациях (например, спецификации оборудования) – см. рис. 8.


Рис. 8. Параметры и информацию из IFC объектов можно использовать в таблицах и выборках

Шаг 3: формируем сводную BIM-модель

Последовательно повторяя шаг 2 для других IFC моделей, мы можем собрать сводную BIM-модель – см. рис.8.

Для каждого раздела создается список объектов на панели IFC. Каждый добавленный раздел содержит IFC объекты со своими специфическими данными, заложенными в соответствующих программных продуктах, которые могут либо задаваться в ручную, либо браться из базы данных, либо вычисляться в результате расчетов.

При этом каждый добавленный раздел достаточно существенно нагружает компьютер и для того, чтобы собрать полную модель нужны мощные ресурсы. Наиболее тяжелой в этом проекте является модель водоснабжения – скорее всего ее подгрузку необходимо будет подождать некоторое время. Поэтому в реальной работе вы можете объединять не всю модель, а только определенные разделы или даже этажи – это позволит решать практические задачи без существенного увеличения ресурсов компьютера.


Рис. 9. Сводная BIM модель позволяет специалистам работать в едином информационном пространстве

nanoCAD Plus как viewer обеспечивает отображение модели, навигацию как в параллельной (SHIFT+колесо мышки), так и в перспективной проекции (команда 3DОБЛЕТ и клавиши WSAD для управления). Это позволяет забираться внутрь проекта и визуально находить проблемные участки проекта, коллизии и недоработки. Кроме того, используя автоматические спецификации можно быстро выбирать нужные IFC объекты и контролировать параметры инженерных сетей. В целом это дает возможность представить проект целиком с учетом ситуации в смежных разделах, распределить дальнейшую работу между специалистами и вести работу в едином информационном пространстве.


Рис. 10. Сводная BIM модель позволяет специалистам работать в едином информационном пространстве


Рис. 11. Различные виды сводной BIM модели в рабочем окне nanoCAD Plus 8.1

Шаг 5: обновление IFC моделей

На данный момент в nanoCAD Plus 8.1 обновление моделей осуществляется путем удаления IFC модели с панели IFC и загрузки новой версии модели заново. Тут нужна еще оптимизация технологического процесса – в будущем мы хотим реализовать подгрузку IFC данных как подложки. Тогда они будут обновляться самостоятельно вслед за изменением IFC-файла.

Шаг 6: сводные BIM модели в других решениях

В качестве дополнительного задания вы можете попытаться собрать сводные модели в Tekla BIMsight (бесплатное решение, рис.12) и в Solibri Model Checker (платное решение; бесплатная версия Solibri Model Viewer позволяет открыть только одну IFC-модель). Эти продукты разрабатываются как универсальные решения для просмотра IFC и они расширяются функционалом по автоматическому поиску коллизий, формированию отчетов на изменения, более широким инструментарием по визуализации моделей.


Рис. 12. Сводная BIM модель в IFC-просмоторщике Tekla BIMsight позволяет в автоматизированном режиме найти коллизии между системами.

Заключение

Технология BIM развивается, и с каждым днем у проектировщиков появляются дополнительные инструменты по созданию качественных проектов. Еще пару лет назад собрать в рамках одного пространства модель многоэтажного жилого здания с архитектурой и инженерией было сложно, а сейчас это вполне обычное практическое задание.

Тем не менее дальнейшее развитие еще требуется. Необходимо развивать скорость работы с IFC данными, развивать инструменты обновления моделей в рамках сводных BIM-моделей, улучшать интеграцию между решениями на уровне передачи информации, стандартизовать параметры, классы и иерархию строительных конструкций и материалов для того, чтобы автоматизировать расчеты, передачу изменений между проектами и разделами. Все это работа ближайшего будущего.

Специалисты «Нанософт» приглашают к сотрудничеству и готовы проконсультировать вас по вопросам создания BIM моделей инженерных сетей и организации BIM взаимодействия.

Денис Ожигин,
технический директор Нанософт