ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Особенность процесса архитектурно-строительного проектирования на современном этапе состоит в чрезвычайной сложности самих объектов проектирования, обусловленной высоким уровнем развития строительных конструкций, технологий и материалов. А кроме того, принятие решения о выборе того или иного композиционного, конструктивного или технологического решения требует проработки большого числа вариантов, что при современном ассортименте продукции отраслей строительного комплекса требует значительных временных и материальных затрат.

В этих условиях традиционные методы и технологии проектирования не могут обеспечить проведения многовариантных проработок в необходимом объеме, поскольку это влечет за собой значительное увеличение трудозатрат и сроков проектирования. Однако развитие средств вычислительной техники и программного обеспечения позволило использовать их достижения в проектировании самых различных материальных объектов, и в частности градостроительных объектов, зданий и сооружений. Информационные системы, используемые в целях автоматизации проектного процесса, получили название систем автоматизированного проектирования (САПР).

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Основным назначением САПР является обеспечение разработки проектного решения и выпуск соответствующей проектной документации. Различают следующие виды обеспечения.

? Математическое обеспечение САПР — математические модели, методики и способы их получения.

  • ? Лингвистическое обеспечение САПР — языки программирования, используемые для создания компьютерных программ.
  • ? Техническое обеспечение САПР — устройства ввода, хранения, обработки, вывода и передачи данных.
  • ? Информационное обеспечение САПР — массивы информации, необходимой для разработки проектных решений и документации.
  • ? Программное обеспечение САПР — совокупность используемых в процессе проектирования программных продуктов.
  • ? Методическое обеспечение САПР — литература (нормативная документация, справочники, методики, руководства).
  • ? Организационное обеспечение САПР — схемы распределения должностных обязанностей, инструкции для персонала.

Как известно, архитектурно-строительный проект содержит технико-экономические обоснования, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства или реконструкции зданий, сооружений и их комплексов. Так, например, проект промышленного здания включает [3]: разработку задания на проектирование, технико-экономические расчеты, специальные части (технологическая, архитектурно-строительная, генеральный план и транспорт, отопление и вентиляция, водопровод и канализация, теплоснабжение и электроснабжение, связь, сметы и экономические показатели).

Разработке проекта предшествует анализ проектной ситуации, включающий изучение исходных условий проектирования — социально-экономических и технических требований, градостроительного и природного окружения, природно-климатических и гидрогеологических характеристик местности. Изучение перечисленных данных позволяет выбрать оптимальный вариант будущей постройки и разработать задание на проектирование. Только после этого этапа начинается выполнение детальной разработки проекта.

Автоматизация архитектурно-строительного проектирования состоит в применении информационных технологий и соответствующих компьютерных программ для выполнения проектных операций. Автоматизация возможна только при наличии однозначного описания последовательности и содержания отдельных проектных процедур и их связи. Суть автоматизированного проектирования состоит в разработке и реализации информационной модели проектируемого объекта, для чего необходимы соответствующие массивы информации, разработанные алгоритмы и программы для ее обработки и представления результатов в соответствующем виде.

Центральным моментом в реализации САПР является взаимодействие человека и компьютерной техники, поскольку процесс проектирования, по сути, состоит в обмене информацией (сообщениями) между указанными субъектами процесса. На человека возлагаются творческие, креативные функции, а также управление процессом и принятие решений. Компьютер выступает в роли инструмента (расчетного, чертежного, изобразительного), а также в роли источника информации и советника при приеме решений человеком. Перечисленные в начале раздела семь видов обеспечения САПР и предназначены для поддержки четкого взаимодействия всех участников процесса автоматизированного проектирования, т.е. являются залогом успешной реализации функций САПР.

В отечественной практике технология САПР использовалась для организации технологических линий автоматизированного проектирования в крупных проектных организациях с четко разработанной технологией проектирования. В 90-е гг. XX в. за рубежом появились компьютерные программы, названия которых оканчивались на CAD, а их назначение было близко к назначению САПР. Причем основные этапы работы над проектом стало возможно выполнять в рамках одного программного пакета.

Название данного класса программ образовано от сокращенного английского словосочетания Computer Aided Drafting and Designe, что переводится как (автоматизированное) черчение и проектирование с помощью компьютера. Основное назначение подобных систем также состоит в предоставлении пользователю средств создания компьютерной модели проектируемого объекта и выпуска соответствующей проектной документации. По своей сути — это графические редакторы с расширенными функциями, предназначенные для работы с векторной графикой, числовой и текстовой информацией.

В соответствии с принципами обработки графической информации CAD-системы имеют мощный расчетно-математический блок, позволяющий создавать трехмерные компьютерные модели объектов любой сложности и производить их редактирование в реальном масштабе времени.

В настоящее время существует большое количество систем данного класса, предназначенных для проектирования объектов в различных отраслях. Часть из них — универсальные, например AutoCAD, другие — специализированные, например ArchiCAD. Далее рассматриваются некоторые из наиболее широко используемых в практике архитектурно-строительного проектирования CAD-систем.

Среди программ для архитектурно-строительного проектирования доминируют продукты американской компании Autodesk. Самый популярный среди них — пакет автоматизированного проектирования AutoCAD. В настоящее время выпущена версия программы AutoCAD 2008. Указанный пакет является универсальным и одинаково хорошо используется при проектировании и в машиностроении, и в строительстве. Основное назначение пакета — автоматизированное черчение на плоскости с функциями последующего моделирования объекта в трехмерном (3D) пространстве. Подробному изложению методов работы с программой AutoCAD 2008 посвящена глава 11.

В целях расширения возможностей пакета AutoCAD в области архитектурного проектирования компанией Autodesk разработан программный пакет AutoCAD Architectural Desktop, позволяющий создавать «интеллектуальные», легко управляемые и модифицируемые архитектурно-строительные объекты. Кроме того, указанный пакет обладает средствами концептуального проектирования и моделирования объектов.

Autodesk Architectural Desktop включает в себя полноценные возможности AutoCAD и обладает собственными функциями поддержки всех стадий проектирования. При помощи инструментов Architectural Desktop проектировщик последовательно проходит основные этапы проектирования, используя данные, заложенные на каждой из предыдущих стадий. На начальном этапе выполняется концептуальное проектирование: создается архитектурная композиция — виртуальная модель проектируемого здания. В дальнейшем результат концептуального моделирования можно использовать для создания единой трехмерной модели здания, которая служит основой для формирования всей выходной документации — спецификаций и плоских чертежей. Для проектирования используются так называемые интеллектуальные объекты, обладающие специальными свойствами, определяющими их поведение на чертеже. Все выходные данные динамически связаны с моделью и автоматически обновляются.

Дальнейшим развитием Autodesk Architectural Desktop является программа Autodesk Building Systems, предназначенная для проектирования внутренних инженерных сетей. Обладая всеми средствами AutoCAD и Autodesk Architectural Desktop, она является мощным инструментом, включающим собственные модули для проектирования вентиляции и отопления, электрических сетей, водопровода и канализации.

Еще один пакет — Autodesk Architectural Studio — представляет собой инструмент концептуального проектирования и мультимедийной обработки проектных данных. Этот программный продукт предназначен для архитекторов и других профессионалов в сфере строительства, дизайна и архитектуры. Architectural Studio воссоздает инструменты и методы традиционной студии проектирования, повторяя в цифровом облике традиционную технику черчения от руки, принятую у художников и архитекторов, делая их работу более продуктивной. Прямое воздействие на объекты уникальными инструментами позволяет интуитивно почувствовать поведение объектов и управлять ими в реальном времени в любой точке мира благодаря веб-технологиям.

В самое последнее время на российском рынке CAD-продуктов появилась еще одна программа от Autodesk—Revit Architecture (версии 2008 и 2009), которая автоматизирует все этапы проектирования — от проработки концептуальной основы до создания документации. Главной особенностью рассматриваемой системы является единая информационная модель здания, обеспечивающая связь всех видов модели и существенно упрощающая работу с документацией. Первоначальная концепция здания создается из простых формообразующих элементов, которые Revit Architecture сначала преобразует в объекты архитектурной композиции, а затем трансформирует в объекты строительного конструирования—стены, скаты кровли, перекрытия и ограждающие конструкции [12]. При визуализации проектов создаются точные изображения модели, способные взаимодействовать с приложением 3DS Max Design 2009.

В отличие от системы AutoCAD, а также от других CAD-систем, созданных для инженеров, а позднее приспособленных для архитектуры, программа ArchiCAD (разработчик программы — венгерская компания Graphisoft) изначально была разработана для решения исключительно архитектурных задач. В результате такой узкой специализации программы архитекторы-профессионалы получили возможность работать в интуитивно понятной среде и с привычным для архитектора инструментарием. Пакет ArchiCAD предназначен для автоматизации архитектурно-строительного проектирования и обладает широкими возможностями плоскостного и трехмерного моделирования объекта. Рабочую среду системы ArchiCAD образует мощный графический редактор с обширным набором инструментальных средств архитектурного проектирования. Эти средства дают возможность осуществлять проектирование, визуализацию и анализ архитектурных проектов.

Качественная визуализация результатов проектирования включает создание фотореалистических изображений, анимации и сцен виртуальной реальности. Специальные возможности ArchiCAD позволяют одновременно работать над проектом коллективу исполнителей, а также создавать компактные файлы проекта для их просмотра через Интернет.

При создании системы ArchiCAD была предусмотрена совместимость ее с другими CAD-системами. Так, ArchiCAD поддерживает формат файлов DXF — универсальный для всех CAD-систем, а кроме того, предусмотрена возможность сохранять трехмерные модели проектов в формате DWG, являющемся основным форматом системы AutoCAD. Подробно работа с программой ArchiCAD 11 рассматривается в главе 12.

Кроме представленных в данном разделе пакетов проектирования от гигантов программной индустрии, существует множество других CAD-пакетов, предназначенных для решения задач в области проектирования объектов строительства и инженерной инфраструктуры [4]. Так, например, российская фирма «Еврософт» выпускает программный продукт АгСоп «Архитектура и дизайн» для архитекторов, дизайнеров, специалистов в области недвижимости, предназначенный для профессионального проектирования и оформления домов, квартир, помещений и внутренней обстановки. А архитектурно-дизайнерский пакет ArfaCAD, разработанный также в России, позволяет оперировать цельными 2D- и ЗО-объектами с архитектурно-строительной терминологией: стены, окна и двери, витражи, лестницы, кровли, перекрытия, ограждения, массивы грунта, воды и т.д.

Программа Allplan немецкой фирмы Nemetschek является высокоэффективным решением для архитектурно-строительного проектирования. Это легкая в использовании программа, которая предлагает комплексный подход к черчению и строительному проектированию в целом. Программа Allplan основана на объектно-ориентированной базе простых 3 D-объектов; она создает и поддерживает взаимосвязь между 2D- и ЗО-чертежами, разрезами, проекциями и т.д.

Следует также упомянуть украинский комплекс программных пакетов «Маэстро», предоставляющий разнообразные средства автоматизации архитектурно-строительного проектирования, включая инженерную инфраструктуру и расчет строительных конструкций.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  • 1. Каково основное назначение систем автоматизированного проектирования?
  • 2. Перечислите виды обеспечения САПР.
  • 3. В чем состоит взаимодействие человека и компьютера в САПР?
  • 4. Что означает аббревиатура CAD?
  • 5. Назовите наиболее известные CAD-пакеты, используемые в архитектурно-строительном проектировании.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >