CC BY
86
Тимичева Екатерина Александровна,
Ивановский государственный политехнический университет, магистрант, г.Иваново
Обзор технологий моделирования жизненного цикла зданий
В наше время перед заказчиками - собственниками зданий и сооружений встают новые задачи и предъявляются совершенно иные, ранее не возникавшие требования: возведение ресурсо-энергосберегающих зданий с сохранением комфортного микроклимата и высоким классом энергоэффективности. Для выполнения данных требований требуется уже не просто проект возводимого здания, а модель, содержащая всю информацию о здании в течение всего жизненного цикла, которая может быть использована на всех стадиях.
Эта модель должна быть не просто выполненным с помощью компьютера аналогом обычного макета здания, который дает представление о формах объекта, а полноценной виртуальной копией здания со всем его содержимым, с количественными, геометрическими и технологическими характеристиками конструкций, материалов и оборудования. Причем все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино, а являться параметрами модели, корректировка которых с учетом существующих между ними зависимостей влечет за собой автоматическое изменение всей модели.
Одной из характерных черт современного производства, в том числе и строительного, являются жесткие требования к конкурентоспособности продукции, что требует быстрых темпов разработки и запуска продукции в производство. Это стало возможным благодаря широкому внедрению сначала САПР (Системы Автоматизированного Проектирования), затем организации обмена данными между проектными и производственными системами и на современном этапе созданию систем, полностью описывающих жизненный цикл изделия от концепции до описания технологических процессов его изготовления и эксплуатации. Аналогом отечественных САПР являются CAD системы. С началом применения вычислительной техники под словом CAD подразумевалась обработка данных средствами машинной графики. Однако этот один термин не отражает всего того, что им иногда называют. Как правило, современные САПР, включают:
CAD - Computer Aided Design (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ). САПР конструктора.
CAM - Computer Aided Manufacturing (автоматизированные системы технологической подготовки производства). САПР технолога.
САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчёты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертежных работ). Проведение всех необходимых расчетов в процессе анализа выполненной конструкции. Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня - для обозначения всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.
PDM - Product Data Management (управление проектными данными). Предполагает полную информационную поддержку производства. Эксплуатация, рекламация, статистика поведения изделия (сопровождение изделия).
Системы автоматизированного проектирования позволяют снизить все затраты производства (денежные, временные, трудовые), а также освободить человека от большого количества однообразной работы, в том числе от оформления большей части документации.
В последнее время в архитектурно-строительном проектировании широко внедряются системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта EPD (Electronic Product Definition). EPD - это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла здания, включая разработку концепции, подготовку необходимой документации, проектирование, технологическую подготовку, производство строительно-монтажных работ, эксплуатацию, ремонт и утилизацию [3].
Реализация такой концепции позволяет сократить срок проектирования зданий, выбрать наилучшую технологию строительства, позволяя повысить качество и надежность строительной продукции.
Данная концепция реализована в зданиях посредством информационного моделирования зданий (BIM - Building Information Modeling). BIM представляет собой процесс управления данными о здании на протяжении его жизненного цикла - от разработки концепции здания до его возведения и сдачи в эксплуатацию. BIM позволяет использовать средства строительного проектирования, чтобы создать единую информационную модель здания, над которой смогут работать все участники команды, занятые в разработке строительного проекта.
Технология информационного моделирования зданий способствует устранению барьеров и налаживанию взаимодействия между специалистами, разрабатывающими и реализующими проект. Каждый участник всегда имеет доступ к актуальной, надежной и проверенной информации. Использование технологии BIM помогает лучше понимать сущность проекта и его возможные результаты. Технология BIM позволяет соединить проект конструкций и документацию к нему в общий рабочий проект на самых ранних стадиях его разработки, тем самым обеспечивает своевременное выявление возможных проблем и ошибок, связанных с реализацией проекта. Технология BIM предоставляет проектировщикам строительных конструкций возможность более эффективно воспринимать изменения в проекте, так как информационная модель описывает здание на всем протяжении существования проекта, отражая все изменения, происходящие в нем.
Существует похожая на BIM концепция моделирования жизненного цикла здания. Управление жизненным циклом изделия (PLM - Product Lifecycle Management) - термин, который применяется для обозначения процесса управления полным циклом изделия - от его замысла, концепции, через проектирование и производство до его продаж, а также послепродажного обслуживания и утилизации.
Существует мнение, что это просто новое название для комплекса программных средств проектирования (CAD), подготовки производства на ЧПУ (CAM) и инженерных расчетов (CAE), объединенных системой управления документооборотом (PDM). Но все эти компоненты являются лишь неотъемлемой частью комплекса PLM, хотя и ключевой.
Концепция PLM предполагает создание единой информационной модели, описывающей три компонента: Продукт - Процессы - Ресурсы и взаимосвязи между ними. Такая объединенная модель обеспечивает возможность быстро и эффективно связывать все эти компоненты воедино, оптимизируя решение под постоянно меняющиеся условия рынка. Работа всех проектировщиков, конструкторов, технологов с единой моделью обеспечивает снижение издержек на многочисленные согласования и исключает наличие
дублирующих или взаимоисключающих документов. Все это позволяет сократить материальные и временные затраты на создание строительного продукта и запуск его в производство, минуя многочисленные пуско-наладочные и отладочные работы, воплощаемые в реальности, то есть получить проект здания, сразу же готового к сдаче в эксплуатацию потребителям [1].
Моделирование жизненного цикла зданий требует применения специальных методик и инструментов. Такими средствами являются CASE-системы (Computer Aided System Engineering - автоматизированный системный инжиниринг).
Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств. Такие методологии обеспечивают строгое и наглядное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней. К данным системам можно отнести 4D -моделирование, реализующее программное обеспечение Synchro - это инновационный IT-продукт, который увязывает трехмерную модель строящегося объекта с календарно-сетевым графиком выполнения работ и позволяет смоделировать использование рабочих зон, размещение кранового хозяйства и приплощадочных складов, транспортные потоки. В результате получается наглядное изображение плана и факта выполнения работ, очевидная даже не специалисту. Использование 4D-моделирования и программного обеспечения Synchro обеспечивает существенное повышение качества организационных и технологических решений за счет достижения высокой точности координации работ в пространстве и времени, предоставляя широкие возможности для анализа строительных процессов. Кроме того, Synchro является мощным инструментом для создания и проведения эффектных презентаций планируемых или уже выполняемых работ на строительном объекте.
Здание - сложная организационно-техническая система, которая проходит все стадии жизненного цикла, в динамике представляется в виде процессов, взаимодействие которых дает цикл событий, состоящий из взаимодействующих работ или функций. Одним из наиболее удобных языков моделирования жизненного цикла зданий является методология IDEF0 (Integrated Computer Aided Manufacturing Definition), строгость и формализм которой обеспечивают однозначность, точность и целостность представления процессов на всех этапах жизненного цикла - от проектирования до эксплуатации объекта. Методология IDEF0 наиболее адекватно вписывается в рамки процессного подхода, при котором эффективными являются программы, основанные на реализации структурного подхода к функциональному анализу и проектированию систем [2].
В век развития технологий и постоянного технического прогресса постоянно встает вопрос о том, как расширять и обновлять продукцию, предлагаемую предприятиями. В связи с этим, одним из главных требований, предъявляемых к современному строительному производству, является обеспечение возможности проектирования, создания и освоения новой высококачественной продукции в кратчайшие сроки, затрачивая при этом минимальные средства. Выполнение этих требований возможно только с помощью крупномасштабной автоматизации на основе ПК, которая позволит смоделировать, наглядно представить и скоординировать все процессы жизненного цикла зданий на всем его протяжении.
Литература
1. МалюхВ.А. Что такое PLM? // Инновации Технологии Решения. 2012. №5. С.12.
2. Опарина Л.А. IDEFO-моделирование жизненного цикла энергоэффективных зданий // Жилищное строительство. 2011. № 11. С.18-20.
3. Опарина Л.А. Развитие технологий моделирования жизненного цикла зданий // Жилищное строительство. 2011. № 12. С.45-46.
4. Пеньковский Г. Ф. Основы информационных технологий и автоматизированного проектирования в строительстве: конспект лекций / СПбГАСУ. СПб., 2008. 150
