Древнегреческий философ Платон считал, что все сущее имеет идеальные образы в особом мире — мире идей. Платон не мог, конечно, предвидеть приход цифровой эры почти две с половиной тысячи лет спустя, однако его представления о реальности удивительным образом перекликаются с самыми современными технологиями в области проектирования и строительства.
Современное строительство: виртуальную модель - в реальность

В нынешнем и прошлом году на территории бывшего СССР прошли два ярких спортивных события: Зимняя олимпиада — 2014 в Сочи и первые Европейские игры в Баку. У этих двух спортивных фестивалей было нечто общее, напрямую не связанное со спортом. Церемонии открытия и закрытия и тех и других игр проходили на современных, только что построенных грандиозных стадионах. И оба стадиона были фактически возведены еще до того, как их начали строить. Сооружения эти стали примером внедрения новейшей технологии проектирования, которая носит международное название BIM — Building Information Modeling, а по-русски ее обычно называют информационным моделированием. Кто-то, наверно, скажет: «А, это снова что-то про 3D-моделирование. Кто же не знает, что в наши дни все — от болта до супертанкера — проектируют на компьютере в виде трехмерных изображений!»

Все обо всем

Разумеется, без 3D не обошлось и здесь, и все же в информационном моделировании ключевое понятие — «информационное». Революционность нового подхода не в том, что будущее здание проектируется в виде виртуального 3D-образа, а в том, что создаваемая модель насыщается огромным количеством разнообразной информации. Информационная модель создает совершенно новый формат обмена данными по проекту между заказчиком, подрядчиками, архитекторами, конструкторами, специалистами по инженерным сетям, монтажниками, эксплуатационниками. О том, что такое информационное моделирование, как с ним работать и каковы его преимущества, мы поговорили с Денисом Купцовым, коммерческим директором российского отделения финской компании Tekla, входящей ныне в базирующуюся в США корпорацию Trimble. Именно Tekla стала одним из пионеров новой технологии, начав работы в этом направлении еще до того, как был «отчеканен» термин BIM. «Говорить о массовом внедрении BIM, — говорит Денис, — пока не приходится. При всех своих многочисленных преимуществах это все-таки достаточно дорогая технология, которая, например, совершенно не нужна при строительстве типовых зданий из деталей типовой номенклатуры. Пока речь идет об уникальных сооружениях типа стадионов. Охотно воспринимают новые веянья проектировщики крупных производственных объектов, будь то в «нефтянке» или в пищевой промышленности. Но постепенно BIM приходит и в гражданское строительство».

Дом на двух ногах Демонстрация возможностей информационного моделирования может быть и такой. Дизайнерское бюро ARUP разработало с помощью BIM-технологий проект OVE. Это существующий лишь в виртуальной реальности 170-метровый человек-небоскреб. Все внутренние коммуникации в нем расположены так, чтобы имитировать структуру человеческого тела.

Виртуальная стройка

Итак, мы проектируем новое сооружение. В нем будет фундамент, несущие конструкции, стены, перекрытия, окна и двери, кровля, водопровод, канализация, системы электроснабжения, пожаротушения, кондиционирования, линии связи. Если речь идет об информационном моделировании, то все это мало лишь нарисовать в 3D. Каждому элементу конструкции будет придан массив информации, имеющей отношение к данной детали, как-то: геометрические размеры, марка материала (стали, бетона, дерева, пластика), данные о стандарте, если он для этого элемента существует, сроки монтажа и т. д. На этапе утверждения проекта это дает уже немало. Во‑первых, заложенная в модели информация о каждом элементе позволяет очень достоверно составить смету на строительство. Во‑вторых, заказчику можно продемонстрировать ход строительства во времени. Например, по плану строительства 3 июля 2016 года здание будет выглядеть вот так, 10 октября — вот так. А в декабре 2017 года строительство будет полностью завершено. «Имея информационную модель сооружения, — объясняет Денис Купцов, — заказчик может следить за ходом строительства, сравнивая вид стройплощадки на заданную дату согласно модели с картинкой, которую транслируют веб-камеры с реальной стройки. Так легко увидеть, насколько подрядная организация справляется с графиком».

|slideshow-39541 // дом в параллельном мире 1|

Вы спите, я проектирую!

Но, разумеется, облегчение контроля за проектом далеко не единственный плюс технологии BIM. Наличие общей информационной модели позволяет еще на этапе проектирования вести работу над сооружением одновременно нескольким специалистам. Сейчас времена узкой специализации, и проектирование бетонных конструкций, металлических конструкций, инженерных сетей ведут разные специалисты. Причем они могут работать в разных компаниях и жить в разных уголках земли — от Нью-Йорка и Кейптауна до Сингапура и Сеула. Среда BIM, разработанная компанией Tekla, позволяет разместить модель на «облачном» сервере с возможностью удаленного доступа, и когда азиатские проектировщики лягут спать, американские приступят к работе. Возникает лишь вопрос: если одной моделью занимаются разные люди в разное время, то не смогут ли они совершать какие-то противоречащие другу действия, которые скажутся на целостности проекта? «Такого рода проектированием занимаются серьезные профессионалы, — отвечает Денис Купцов, — и они хорошо понимают, что они делать могут, а куда вмешиваться не следует. В любом случае при заходе в модель каждый из проектировщиков получает сообщение обо всех сделанных другими специалистами изменениях. В том, что такой способ «удаленной» работы над проектом реален, нет сомнений. В частности, новый стадион в Баку проектировался интернациональной командой именно таким способом.

Что сказать роботу?

Еще одно важное достоинство информационной модели — это то, что каждая деталь несет в себе полный набор информации для ее производства. Взять, например, бетонные элементы — плиты для перекрытий, колонны, элементы фасада. Разумеется, есть крупные комбинаты железобетонных изделий, которые массово производят стандартную номенклатуру плит и других элементов. Но если речь идет об индивидуальном проекте и нужна деталь с особыми параметрами, то приходится обращаться на предприятия другого типа — туда, где есть оборудование с числовым программным управлением. На таких заводах работает совсем немного людей — основную работу выполняют роботы. На металлическом поддоне они раскладывают подвижную опалубку, строго в соответствии с заданными размерами. Людям остается лишь расставить по лазерной разметке арматуру и закладные элементы под разного рода отверстия и каналы (это чтобы не сверлить и не штробить их на стройплощадке). Другая роботизированная система зальет в получившуюся форму раствор. Через некоторое время плита с точно заданными геометрическими параметрами (никаких привычных нам кривых стен!) будет готова к монтажу. Все это прекрасно, но такие предприятия не умеют работать по обычным чертежам. Их оборудованию требуется управляющая программа, которую, впрочем, легко извлечь из общей информационной модели здания. То же касается и производства металлоконструкций, а также других производств из различных конструкционных материалов.

|slideshow-39551 // дом в параллельном мире 2|

Сверлить — здесь!

Кстати, о монтаже. Чтобы стены или потолки не были кривыми, мало лишь правильных геометрических параметров самой детали — важно, чтобы она была точно смонтирована. Потому информационная модель нужна не только менеджерам и проектировщикам, но и прорабам, монтажникам, геодезистам. Здесь приходят на помощь мобильные технологии. Получить доступ к модели можно с помощью смартбордов, планшетов, а также специальных консолей. Все это дает уникальную возможность с прецизионной точностью смонтировать деталь или, скажем, просверлить отверстие. Происходит это так. Консоль получает доступ к модели, на которой обозначены определенные точки, например точки сверления. Координаты этих точек передаются на тахеометр — специальную разновидность лазерного теодолита, имеющего пространственную привязку к стройплощадке. Далее геодезист, передвигаясь по стройке с консолью и специальной призмой, может спроецировать метку точно на то место, где должно быть отверстие. На консоли также появится информация о глубине сверления.

От первого колышка — до сноса

Информационная модель сооружения, таким образом, имеет множество разных применений — в сфере экономики проекта, в области его архитектурной и инженерной реализации, в рекламно-презентационной сфере. Например, модель можно распечатать в уменьшенном виде на 3D-принтере, а можно устроить виртуальную экскурсию с реалистичной визуализацией по еще не построенному сооружению. Интересно также и то, что модель продолжает жить после постройки здания. Вот пример: необходимо реконструировать старый заводской цех. Есть чертежи, по которым его строили, однако толку от них немного. За эти годы в цеху ставили новые линии, многократно и бессистемно помещение перестраивалось. Без чертежей проект реконструкции усложняется. Но цех, который будет построен сейчас по информационной модели, лет через 20 реконструировать будет гораздо легче. Главное, чтобы все перестройки и изменения своевременно вносились в информационную модель. Впрочем, можно построить информационную модель и для старого здания доцифровой эпохи. Для этого его придется отсканировать лазерной аппаратурой и над полученным из облака точек 3D-образом надстроить информационный массив по технологии BIM.

Сидящий человек Эта оригинальная скульптура из металлоконструкций была сделана следующим образом. Фигуру сидящего на корточках художника отсканировали лазерным сканером в 3D, а затем из трехмерного образа спроектировали сложное плетение металлоконструкций. При этом было использовано ПО информационного моделирования, созданное компанией Tekla.

«Технология информационного моделирования пока не получила достаточного распространения в России, — говорит Денис Купцов, — реализуются лишь первые проекты. Однако очевидно, что за BIM — будущее, и уже сейчас некоторые страны принимают ее в качестве стандарта для строительной отрасли».

Статья «Дом в параллельном мире» опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2015).