Автоматизированный анализ архитектурных и объемно-планировочных решений на базе ЦИМ с применением программы BIMIT

В России продолжается глобальная цифровизация во всех отраслях, в том числе и в архитектурно-строительном направлении деятельности. Результатом современных архитектурных и объемно-планировочных решений является высокий уровень точности организации пространства. Традиционные методы разработки и проверки архитектурных решений трудоемки и могут быть субъективными. Развитие технологий уже на текущем этапе позволило достичь геометрического моделирования, но прослеживается переход к семантическому (данно-ориентированному) моделированию. Совокупность этих методов должна позволить повысить точность разработки и верификации современных архитектурных решений.

В данной статье я хочу проверить возможность настройки программного обеспечения, работающего с цифровыми информационными моделями, на примере BIMIT для проверки архитектурных, объемно-планировочных и проектных решений на основании моделей зданий школ. Проанализировать возможности автоматизации проверок, разработки шаблонов проверок и возможность расширения существующего функционала.

Анализ принимаемых системой файлов.

Основным форматом загружаемых файлов ЦИМ зданий и сооружений в ПО BIMIT является формат открытого стандарта данных IFC.

ПО работает с готовыми данными, которые закладываются на этапе экспорта IFC-модели из САПР-системы. Внутри программного комплекса происходит отображение атрибутивной информации, описывающей элемент, которая заложена на этапе настройки экспорта из САПР.

Информационное наполнение можно разделить на 2 блока:

1. Информационное наполнение «по умолчанию» — блок информации, системно описывающий элемент (рис. 1-1).

2. Информационное наполнение «пользовательское» — блок информации, описывающий элемент в соответствии с требованиями или пользовательскими настройками экспорта данных из САПР-системы (рис. 1-2).

Состав атрибутов нормируется требованиями экспертизы, требованиями заказчика, внутренними стандартами организации к моделированию.

Дополнительной отличительной чертой программного комплекса является функционал внутренней обработки геометрических характеристик элементов на этапе парсинга модели после её загрузки. У элементов в специальной вкладке «Геометрия» появляются рассчитываемые внутри программы данные (рис. 2).

Визуальное расположение элементов в рабочей зоне экрана соответствует расположению элемента в САПР-системе

  

 При работе с архитектурными моделями при корректном экспорте данных в формат IFC в них можно определить следующие элементы:

• Наружные стены фасада – IfcWall

• Навесные фасадные системы – IfcCurtainWall

• Двери – IfcDoor

• Окна – IfcWindow

• Наружные и внутренние лестницы – IfcStair

• Наружные и внутренние пандусы – IfcRamp

• Внутренние стены и перегородки – IfcWall

• Отделку помещений – IfcCovering

• Помещения – IfcSpace

• Элементы благоустройства – IfcBuildingProxy

• Ограждения – IfcRailing

• Строительный объем здания – IfcSpatialStructureElement

• Пожарные отсеки — IfcSpatialZone.FIRESAFETY

• Зеленые насаждения – IfcGeographicElement
  и другие элементы

Любые моделируемые и информационные данные можно использовать при дальнейшей работе.

 Наличие существующих инструментов для обработки моделей.

Существующие системные инструменты внутри BIMIT можно структурировать по нескольким типам:

По сложности использования шаблона проверки:
— интуитивно понятные (атрибутивная, коллизионная, дисциплинарная проверки)
— требующие знания языка схемы IFC (проверка по формуле, проверки схемы IFC, проверки через плагины)
— сложные (шаблоны пространственных проверок, проверки через плагины)

По методу исследования элементов:
— исследование информации (атрибутивная, проверка по формуле)
— исследование пересечений, взаимного расположения (коллизионная проверка, проверки через плагины, шаблоны пространственных проверок)

— комбинированные (комбинации проверок через настройку подправил)

По возможности пользовательского расширения функционала:
— неизменяемые (атрибутивная, коллизионная проверки, проверка схемы IFC)
— с возможностью расширения (проверка схемы IFC, проверка через плагины, сложные пространственные проверки)

По ключевым направлениям проверки:
— входные проверки

— проверка соблюдения требований к ЦИМ
— проверка для работы с классификаторами и объемами
— проверка соблюдения нормативных требований

— проверка соответствия чертежей и видов ЦИМ

BIMIT предоставляет широкий спектр возможностей для проверки данных в получаемых ЦИМ, сравнения данных и формирования отчетов на основании этих данных. Отчеты могут передаваться в различных форматах в архитектурные и проектные организации.

 Оценка требований, предъявляемых к объемно-планировочным и архитектурным решениям.

Требования можно разделить на несколько типов:
1. Требования, предъявляемые к дизайн-проекту и внешнему виду застройки.
2. Требования, предъявляемые к объемно-планировочным и отделочным решениям.
3. Требования, предъявляемые нормативно-техническим законодательством к архитектурным и конструктивным решениям.

В рамках статьи будет исследоваться возможность использования программного комплекса BIMIT для закрытия двух выборочных различных пунктов требований из каждого типа.

Требования, предъявляемые к дизайн-проекту и внешнему виду застройки:

1. Осуществить отделку фасадов с поэтажным разделением по цветам.

2. Предусмотреть использование навесных фасадных систем «Краспан».

Требования, предъявляемые в ТЗ на проектирование к объемно‑планировочным и отделочным решениям:

3. В здании школы должен быть предусмотрен состав помещений.

4. В классах биологии должен быть предусмотрен состав мебели и оборудования.

Требования, предъявляемые по нормативно‑техническому законодательству к архитектурным и конструктивным решениям:

5. СП 251.1325800.2016 Требования к школам:

п. 7.2.4.4 (Таблица 7.1) Площадь лаборатории (лекционного помещения) на каждый предмет не менее 3,5 м² на одного обучающегося классной группы.

6. СанПиН 2.4.2.576–96 «Гигиенические требования к условиям обучения школьников в различных видах современных общеобразовательных учреждений»:

п.2.3.8 Учебные классы не должны находиться вблизи помещений, являющихся источниками шума и запахов (мастерских, спортивных и актовых залов, пищеблока).

Выборка требований представлена разнообразной, для проверки необходимо взаимодействие с информационной и геометрической составляющими ЦИМ.

Оценка применимости существующих инструментов.

Для распределения данных составим таблицу маппинга применимости типов и шаблонов проверок из системы BIMIT, к сформированному списку исследуемых требований (табл.1.).

Ко всем элементам выборки удалось подобрать свой тип проверки.

Ограничением будет являться отсутствие внутри моделей необходимых элементов и атрибутов:
1. IfcSpace — «Имя», «Назначение помещения», «Вместимость».

2. IfcWall – Материал, Слои, Уровень и разделение элементов по уровням.

 Что в итоге?

1. Несмотря на «индивидуальность» архитектурных и объемно-планировочных решений, есть минимальный состав данных и геометрии, в которых можно автоматизировать процессы аналитики и проверки данных.

2. Для расширения возможностей автоматизации — необходимо производить оцифровку требований в машиночитаемый формат, разработку шаблонов проверок, расширение атрибутивного наполнения элементов цифровых информационных моделей, повышение квалификации специалистов готовящих и проверяющих ЦИМ.

В недалёком будущем станет возможен полностью автоматизированный анализ архитектурных и объёмно‑планировочных решений на базе цифровой информационной модели. Этого можно добиться:

• в рамках нормативного регулирования — через разработку чётких требований к информационным моделям;

• в частной практике — за счёт внедрения внутренних стандартов.

Развитие отечественных программных продуктов уже позволяет не просто ставить такие задачи, а успешно их решать.