CC BY
1УДК 721
doi: 10.52470/2619046Х_2022_4_36
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЬЕКТОВ
А.Р. Забегина, Е.А. Булгакова
Аннотация. В статье рассмотрена проблема цифровизации архитектурной деятельности, где основным инструментом являются технологии информационного моделирования (ТИМ). Современные требования отрасли вызывают необходимость разработки новых методов и технологий, в которых архитектура и традиционные художественные дисциплины должны объединиться с достижениями в области информационного моделирования. На основе анализа и обобщения сделан вывод об актуальности проблемы для современной архитектуры и приведена классификация применения ТИМ на различных этапах проектирования.
Ключевые слова: цифровизация, архитектурная практика, инновационные технологии, технологии информационного моделирования, проектирование.
INFORMATION MODELING TECHNOLOGIES
AS A TOOL FOR DESIGNING ARCHITECTURAL OBJECTS
A.R. Zabegina, E.A. Bulgakova
Abstract. The article considers the problem of digitalization of architectural activity, where the main tool is information modeling technologies (TIM). The current requirements of the industry necessitate the development of new methods and technologies in which architecture and traditional artistic disciplines must be combined with advances in information modeling. Based on the analysis and generalization, a conclusion was made about the relevance of the problem for modern architecture and a classification of the use of TIM at various stages of design is given.
Keywords: digitalization, architectural practice, innovative technologies, information modeling technologies, design.
Проблема развития процесса архитектурного проектирования в условиях быстрой эволюции средств компьютерной автоматизации стоит довольно остро как в проектной практике, так и в архитектурном образовании.
С каждым годом все чаще и чаще можно услышать мнение, что ручная графика, макетирование и рисунок будущему архитектору не нужны. Что лучше бы он учил сразу компьютерные программы, а не занимался отмывкой и ручной архитектурной графикой [1].
Начало процесса организации информационного моделирования приходится на 1960 г. и связано с зарождением систем CAD. Становление современной ТИМ (технологии информационного моделирования) начато с разработки ArchiCAD в 1982 г.
Процесс становления ТИМ в мировой практике идет до сих пор, и здесь стоит выделить главных игроков на рынке услуг: Autodesk (разработка комплекса Grafisoft), Bentley Systems, а также российское программное обеспечение Renga от «Аскон» и Nanocad от «Нанософт разработка» [5].
На сегодняшний момент существует две аббревиатуры, которые используют специалисты, когда хотят сказать об информационном моделировании.
В российской строительной документации и правительственных документах фигурирует термин ТИМ, тогда как на международном уровне специалисты отрасли используют термин BIM.
Особой разницы терминами ними нет: ТИМ - просто русифицированный вариант BIM; по сути, оба термина означают одно и то же и служат для обозначения информационной модели.
BIM переводится с английского как «информационная модель зданий и объектов инфраструктуры».
ТИМ - «технологии информационного моделирования»: это российский вариант мирового термина, который используется в Градостроительном Кодексе РФ.
Сильным толчком для внедрения ТИМ в России послужил «План поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства», который был утвержден 29 декабря 2014 г. Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ.
А в 2021 г. было принято Постановление № 331, обязывающее формировать и вести информационные модели объектов капитального строительства, проектируемых и реконструируемых с привлечением бюджетных средств, созданных после 1 января 2022 г.
Все это говорит о необходимости внедрения технологий информационного моделирования в проектную и творческую деятельность архитекторов на всех этапах проектирования.
Сравнение методов архитектурного проектирования и Т1М моделирования, нужно начать с определения самого термина технологий информационного моделирования.
Информационное моделирование зданий (BIM) - это процесс, в результате которого на каждом его этапе создается, развивается и совершенствуется информационная модель здания (тоже BIM) [1].
Дать точное определение архитектурного проектирования довольно сложно, так как архитектурное проектирование представляет собой сложный синтетические процесс в профессиональной" деятельности архитектора [5].
Известный архитектор-методолог Б.Г. Бархин уделил много времени анализу закономерностей процесса архитектурного проектирования и творческого метода проектного моделирования.
Методом системного анализа понятие «архитектурное проектирование» [6] делится на несколько составляющих, отличающих творческий подход архитектурного проектирования от автоматизированного процесса BIM моделирования:
1. Творческий процесс (метод архитектора).
2. Ремесленный характер передачи методов и методологии архитектурного проектирования.
3. Специальный метод работы.
При этом можно выделить схожие категории формирования проектных решений, где процесс ТИМ и архитектурное проектирование похожи:
1. Комплексный подход к проектированию.
2. Научный подход в поисках архитектурных решений.
3. Проектирование на стыке разных специальностей.
4. Командная работа.
Как видно из сравнительного анализа, архитектор не полностью включен в BIM процесс, это связано с особенностью формирования архитектурных решений, базирующихся на методике архитектурного проектирования. Творческий процесс архитектурного проектирования и его особенности закладываются у студента-архитектора с первого курса, и формируются в течение всего срока обучения. Именно на это понимание постепенно накладываются другие методы и знания.
Согласно методике архитектурного проектирования [2], творческий метод архитектора отражает повторяемость приемов и путей деятельности; в методе закономерности создания проектной модели становятся правилами действия архитектора [6].
Эти правила заключены в следующих процедурах: Процедура 1. Методологическая - определение общей концепции. Процедура 2. Взаимодействие студента и преподавателя (ремесленность профессии). Процедура 3. Анализ по экономической, конструктивной, функциональной и технической
целесообразности выбранных решений. Процедура 4. Художественный синтез материала.
Наиболее полно творческий метод архитектора описывает фраза: синтез творческих методов художника, ученого и инженера.
Таким образом, автоматизация и цифровизация процессов ТИМ моделирования позволило этап проекта перевести в цифровую форму, не затрагивая творческий мыслительный процесс.
Этапы архитектурного проектирования (стадии):
1. Предпроектный анализ.
2. Концептуальное проектирование.
3. Проектное предложение (эскизный проект).
4. Рабочий проект.
5. Авторский надзор.
Стадии капитального строительства: Стадия 0. Предпроектные материалы. Стадия 1. Технико-экономическое обоснование. Стадия 2. Эскизный проект. Стадия 3. Проект. Стадия 4. Рабочая документация. Стадия 5. Утвержденная рабочая документация
Работа над составлением информационной модели проводится в несколько этапов [2]:
Этап 1. Создание архитектурной модели будущего здания (планы, разрезы, фасады, генплан). Все архитектурные решения представлены в виде модели, с которой берутся необходимые чертежи; изменяются чертежи автоматически, при изменении модели. Этап 2. Специалист загружает созданную модель в программу, которая проводит расчет всех элементов будущего строения; создаётся смета и строительные планы и другая документация.
Этап 3. Специалист выполняет конструктивную часть модели, проводит расчеты и загружает
в основную модель полученные данные. Этап 4. После получения окончательного АР проводится расчет и моделирование инженерных сетей. На этом этапе выполняется теплотехнический расчет здания, энергоэффективность и другие особенности будущего здания. Этап 5. Специалисты ведут разработку проекта строительства здания, а также составляют проект будущих работ. Программа автоматически рассчитывает время, которое потребуется для строительства и проведения тех или иных работ на строительстве объекта. Этап 6. Проводится ввод данных по материалам и логистике, какой материал и когда смогут доставить на стройку.
Этап 7 (завершающий) - использование информационной модели для обслуживания здания. Датчики передают информацию о состоянии систем здания, о состоянии инженерных систем. Необходим контроль для предотвращения аварийных ситуаций и корректной работы инженерных систем здания [7].
Таблица 1
Стадии проектирования в BIM
Стадия Описание Роль архитектора
Предроектный анализ Технико-экономическое обоснование проекта, ограничения для дальнейшего проектирования, анализ требования заказчика Архитектор знакомится с требованиями заказчика и с предпроектным анализом (градостроительным и т.д.)
Формирование технического задания на проектирование Техническое задание (ТЗ), информационные требования к BIM модели (EIR)
Концептуальное проектирование Моделирование концептуальной модели, предварительный расчет модели (соотношение модели к ТЗ) Архитектор обычно рисует эскизы, пользуясь не автоматизированными средствами проектирования. После этого он уже переносит варианты в BIM среду и смотрит ТЭП в программе. Затем ему необходимо сделать презентационный вариант проекта (выполнить рендер, постобработку изображений, подготовка чертежей)
Проектное предложение (ПД) Формирование плана работ в BIM (BEP план), формирование утвержденного концептуального предложения в соответствии с ТЗ и EIR, стадия КР (конструктивное решение), ИР (инженерные решения), проверка, выдача необходимых чертежей Возведение модели АР, подготовка чертежей, внесение правок, подготовка модели для стадий КР, ИР
Рабочая документация (РД) Наполнение модели необходимой информацией, внесение изменений в модель, использование регламентов СП, ГОСТ и т.д., проверка модели на коллизии, оформление необходимых чертежей Подготовка чертежей для РД
Подготовка для проверки модели и дальнейшей эксплуатации модели Наполнение модели информацией и подготовка модели в формат IFC (Industry Foundation Classes)
Тендерная документация Подготовка формы для оценки BIM подрядчика, подготовка модели для заключения договора
Тендер Выбор подрядчика
Строительство Производственно-технический отдел на основе модели формирует сетевой, календарный график возведения, мониторинга, отчетности и контроля. Проект производства работ
Эксплуатация Модель передается для последующего обслуживания и эксплуатации здания
Рисунок 1. Взаимосвязь стадий проектирования и информации в модели [9]
Отличительная черта всех этапов проектирования - это автоматизированная проверка на наличие коллизий в объекте.
Коллизия - это ошибка, связанная с пересечение инженерных сетей и конструктивных элементов здания.
Ведущая консалтинговая компания по предоставлению услуг по обучению информационным технологиям и внедрению BIM в проектирование представляет такую стадийность BIM [8], где связывает стадии проектирования с количеством информации, которая содержится в модели будущего здания (рисунок 1).
Исходя из этапов строительства, проектирования и процесса моделирования, использовав метод синтеза, можно представить стадии проектирования в BIM (таблица 1) [4].
Подводя итоги, нужно отметить, что влияние цифровых технологий возрастает с каждым годом, и это отражается на профессиональной подготовке архитекторов. Этот процесс дополняется бурным развитием компьютерных технологий и разнообразием предлагаемых программных продуктов Сегодня роль архитектора в процессе информационного моделирования недостаточно проявлена, что безусловно связано с особенностью творческого метода проектирования [3]. Для того, чтобы архитектор стал полноправным участником современного процесса создания объекта, необходимо перестроить методику архитектурного проектирования, учесть автоматизированные и информационные средства современного проектирования и предложить методику проектирования в BIM с учетом специфики архитектурного проектирования и роли архитектора в формировании целостного объекта проектирования.
Библиографический список
1. Булгакова Е.А. Цифровизация архитектурного образования // Молодая наука-2020: сборник трудов VII Всероссийской студенческой научно-практической конференции. М., 2020.
2. Булгакова Е.А. Цифровизация архитектурно-строительного проектирования: проблемы и возможности // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования раасн по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2015 году: сборник научных трудов РААСН Российская академия архитектуры и строительных наук. М., 2022.
3. Булгакова Е.А. Некоторые аспекты цифровизации архитектурно-строительной отрасли на современном этапе // Вестник Московского информационно-технологического университета - Московского архитектурно-строительного института. 2022. № 2.
4. Булгакова Е.А., Меерович М.Г. Учебное пособие для преподавателей вузов по разработке дистанционных курсов обучения по направлению «Архитектура» // Хроники объединенного фонда электронных ресурсов наука и образование. 2016. № 5 (84).
5. Мусаелова С.В., Булгакова Е.А. Процессы преобразования архитектурной деятельности вследствие использования компьютерных технологий // Молодая наука-2020: сборник трудов VII Всероссийской студенческой научно-практической конференции. М., 2020.
6. Ilvickaja S.V., Petrova L.V., Bulgakova E.A., Koneva E.V. Formation of innovative qualities of the technique of training in system of training of architects // Навигатор в мире науки и образования. 2017. № 1-1 (34).
7. URL: https://bimlab.ru/faq-bim-stage.html (дата обращения: 23.02.2022).
8. URL: https://www.bimtechnology.pro/etapi-raboti-v-bim/ (дата обращения: 23.02.2022).
9. URL: http://window.edu.ru/resource/233/45233/files/107.pdf (дата обращения: 23.02.2022).
А.С. Забегина
преподаватель
Московский информационно-технологический университет - Московский архитектурно-строительный институт E-mail: anstasay@yandex.ru
Е.А. Булгакова
кандидат архитектуры, доцент заведующий кафедрой архитектуры и дизайна
Московский информационно-технологический университет - Московский архитектурно-строительный институт E-mail: traumeels@mail.ru
