CC BY
34Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Экономика и организация строительства
УДК721.01: 004.94
Л.А. ОПАРИНА, канд. эконом. наук (l.a.oparina@gmail.com), Ивановский государственный архитектурно-строительный университет
Развитие технологий моделирования
о Ф
жизненного цикла зданий
Приведен обзор технологий моделирования зданий с учетом их жизненного цикла. Выявлена необходимость внедрения функционального моделирования организации и управления жизненным циклом энергоэффективных зданий. Показано, что функциональное моделирование зданий является следующим этапом развития технологий моделирования зданий, так как позволяет наглядно представить и скоординировать все процессы их жизненного цикла и обеспечить преемственность необходимых характеристик зданий.
Ключевые слова: здания, технологии моделирования, параметрическое, информационное, функциональное моделирование.
Необходимым условием развития современной науки организации производства является внедрение информационных технологий, направленных на эффективное функционирование и совершенствование производственных процессов. К современным зданиям предъявляются высокие требования соответствия показателям безопасности, комфортности, энергоэффективности. Реализация данных требований должна обеспечиваться на протяжении всего жизненного цикла зданий. Рассмотрим основные технологии моделирования зданий, применяющиеся на этапах проектирования, строительства и эксплуатации.
В настоящее время архитектурно-строительное проектирование основано на применении систем автоматизации и компьютеризации проектных работ (САПР), позволяющих проектировщику собирать и обрабатывать информацию на ПК. Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей (ГОСТ 23501.101-87. Системы автоматизированного проектирования. Основные положения). Зарубежным эквивалентом САПР являются CAD-системы (computer-aided design/drafting), представляющие собой интегрированные автоматизированные системы для конструирования, проектирования и управления проектами. В современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т. д.).
В архитектурно-строительное проектирование 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 маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. Разработка EPD-концепции дала основание для превращения автономных CAD-, CAM-
и CAE-систем в интегрированные, которые не только дают возможность сократить срок проектирования зданий, но и оказывают существенное влияние на технологию строительства, позволяя повысить качество, надежность и энергетическую эффективность.
Таким образом, описанные выше технологии проектирования направлены на параметрическое моделирование зданий.
Развитием параметрического моделирования зданий является информационное моделирование - BIM (Building Information Modeling), в основе которого лежит концепция объектно-ориентированного параметрического проектирования (моделирования) зданий. Информационное моделирование здания - это подход к управлению жизненным циклом объекта, который предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект. Информационное моделирование связывает параметрическую модель здания с информационной базой данных, в которой каждому элементу модели можно присвоить дополнительные атрибуты. В течение жизненного цикла здания информация может изменяться, дополняться и объединяться. Информационная модель существует на протяжении всего жизненного цикла здания и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания. Таким образом, информационное моделирование зданий позволяет совмещать работу над проектом не только в пространстве, но и во времени [1].
Близка к BIM концепция PLM (Product Lifecycle Management) - управление жизненным циклом изделия. При этом в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты. Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три основных компонента создания чего-то нового по схеме продукт - процессы - ресурсы, а также связи между этими компонентами. Наличие такой объединен-
* Статья подготовлена при финансовой поддержке РГНФ, проект № 11-32-00360а2.
122011
45
Экономика и организация строительства
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Функциональное моделирование
(создание функциональной модели здания, позволяющей управлять процессами жизненного цикла)
CASE
Информационное моделирование
(создание параметрической модели здания и информационной базы данных)
BIM
PLM
Параметрическое моделирование
(создание проекта здания)
САПР
CAD
Развитие технологий моделирования зданий
ной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед иными формами проектирования [2].
Несмотря на то что информационное моделирование обеспечивает создание, хранение и обмен информацией, по мнению автора, этого недостаточно для обеспечения жизненного цикла здания, так как не рассматриваются процессы, происходящие в течение жизненного цикла здания как системы. Строительное производство - это в первую очередь процесс, отображающий последовательную смену стадий жизненного цикла зданий. Моделирование жизненного цикла зданий с позиции процессного подхода позволяет обеспечить его важнейшие характеристики, такие как надежность, функциональность, экологичность, энергоэффективность на всех стадиях, от инвестиционного замысла строительства до эксплуатации и реконструкции.
Процессный подход к моделированию жизненного цикла зданий реализуется в функциональном моделировании. Основываясь на системотехнических принципах организации производства, он позволяет представить параметрическую и информационную модели здания в динамическом развитии, от проектирования до эксплуатации, и таким образом обеспечить направленность всех организационных, технических и технологических решений на достижение конечного результата - ввода в эксплуатацию объектов с необходимым уровнем энергетической эффективности и в установленные сроки.
По мнению автора, функциональное моделирование должно стать следующим этапом развития технологий моделирования зданий (рисунок).
Функциональное моделирование жизненного цикла энергоэффективных зданий представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов, а именно: CASE-технологий (Computer Aided System Engineering - автоматизированный системный инжиниринг), представляющих собой методологию проектирования информационных систем, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения информационных систем и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, свя-
зеи между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.
Одним из наиболее удобных языков моделирования процессов является IDEF, а именно IDEF0, в котором система представляется как совокупность взаимодействующих работ или функций. Такая функциональная ориентация является принципиальной: функции системы анализируются независимо от объектов, которыми они оперируют. Это позволяет более четко смоделировать логику и взаимодействие процессов жизненного цикла системы. IDEF0 реализует методику функционального моделирования сложных систем [3].
Функциональная модель является основой для описания процессов, процедур и инструкций, регламентов для участников обеспечения жизненного цикла здания. К сожалению, в российской системе организации строительного производства сложилась практика, когда сначала пишутся регламенты и инструкции, а затем производится долгая работа по устранению несоответствия между ними, вместо того чтобы с позиций системного подхода описать цели и в декомпозиции процессов выявить взаимосвязи между ними и с помощью инструкций и регламентов обеспечить достижение целей. Получается, что у нас существуют регламенты для отдельных процессов и целью каждого процесса является соблюдение регламентов, т. е. процессы существуют не для достижения общей цели, а сами для себя.
Только применяя функциональное моделирование, основанное на системном подходе к организации процессов, можно добиться достижения целей, поставленных для объекта исследования, будь то оптимизация потребления ресурсов, получение максимальной прибыли, обеспечение безопасности либо иные цели. Таким образом, функциональное моделирование зданий является следующим этапом развития технологий моделирования зданий, позволяет наглядно представить и скоординировать все процессы их жизненного цикла и обеспечить преемственность необходимых характеристик зданий.
Список литературы
1. Ильин В.В. В1М-информационное моделирование зданий // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2011. № 3. С. 72-75.
2. Талапов В.В. Информационное моделирование зданий — современное понимание // CAD-мастер. 2010. № 4(54). С. 114-121.
3. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. 50.1.028-2001. М.: Госстандарт России, 2001. 43 с.
46
122011
