Обзор средств САПР в архитектуре и строительстве.

Алексей Цветков
Русская Промышленная Компания

Информационные технологии уже давно уверенно вошли в нашу повседневную жизнь и архитектурно-строительное проектирование в этом случае не является исключением. Несмотря на значительное отставание информатизации этого направления в нашей стране по сравнению с Западом, рынок программных средств САПР фактически сформировался и продолжает непрерывно развиваться. Автоматизация проектирования требуется на всех стадиях проекта - от обоснования до сдачи объекта в эксплуатацию. Кроме того, электронная документация может потребоваться при ремонте или реконструкции объекта.

Сегодня разработкой различных проектов занимается не один проектировщик, а группа или целый проектный институт. Когда группа проектировщиков работает над одним проектом, прежде всего, необходимо обеспечить эффективное управление отдельными чертежами. Это означает, что жизненно необходима совместимость передаваемых данных для различных программам, обеспечить их согласованность и своевременное обновление. Эта проблема решается по-разному, например, путём формирования некоторой информационной модели, все изменения в которой автоматически передаются на связанные плоские чертежи. При этом проектировщики, работая над своим участком модели, автоматически получают все изменения проекта от своих коллег.

Именно комплексная автоматизация процесса проектирования позволяет добиться максимально положительно эффекта. Автоматизировать решение только одной задачи проекта вовсе не означает автоматизировать процесс проектирования в целом, ведь совместить в одной программе все требования ко всем стадиям проектирования попросту невозможно. Различные программы способны передавать свои выходные данные (чертежи, таблицы, базы данных и пр.) в другие программы в качестве входных. Таким образом, организуя некоторую технологическую линию проектирования, где многие задачи решаются не только последовательно, но и параллельно с другими, предприятие закрывает многие или все задачи разработки проектной документации.

При подготовке проектной документации необходимо не только обеспечить ее точность и полное соответствие различным нормативам, но и обеспечить низкую себестоимость и сроки разработки. Эти факторы часто являются решающими при проведении конкурса на строительство того или иного объекта и обуславливают постоянно растущие требования заказчика к программам для разработки проектной документации. Уже на этапе разработки он хочет видеть завершенную модель здания с полным комплектом взаимосвязанных чертежей. Часто требуется представить трехмерную компьютерную модель здания или сооружения, вписанную в окружающий ландшафт. Программы САПР должны также обеспечивать легкое редактирование проекта, возможность сравнения нескольких вариантов, уметь обнаруживать и предупреждать различные ошибки проектирования. Различные САПР по-разному развиваются, решая поставленные перед ними задачи. Познакомимся с некоторыми из них.

Русская Промышленная Компания представляет на российском рынке всю линейку программ известнейшей американской фирмы Autodesk - лидера САПР де-факто. Для архитектурно-строительного проектирования рассмотрим AutoCAD, Autodesk Architectural Desktop, Autodesk Building Systems и Autodesk Architectural Studio.

В России и странах СНГ наиболее широко распространен программный пакет AutoCAD. Разработанный Autodesk более 20 лет назад, он долгое время отвечал самым взыскательным требованиям проектировщиков. Но на сегодняшний день, обладая богатым инструментарием и возможностями адаптации к требованиям пользователя, он уже не удовлетворяет потребностям большинства проектировщиков. Этот пакет может применяться лишь при разработке очень малых и достаточно простых проектов, автоматизируя только рутинную работу кульмана и не более того. Современному проектировщику нужно гораздо больше, чем просто быстрое и красивое выполнение чертежей.

Пример трехмерного чертежа в AutoCAD

В связи с описанной выше ситуацией фирма Autodesk продолжила развитие линейки своих продуктов, выпустив замечательное приложение для архитектурно-строительного проектирования Autodesk Architectural Desktop. Программа ориентирована на профессиональных архитекторов и специалистов в области промышленного и гражданского строительства. 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 специальные "интеллектуальные" объекты, обладающие многими специальными свойствами, определяющими их поведение на чертеже. Все выходные данные динамически связаны с моделью и автоматически обновляются. Средства управления элементами здания в модели существенно усовершенствованы в последней версии программы Autodesk Architectural Desktop 2004. Теперь проектировщики работают только с моделью и могут не беспокоиться о согласовании всех связанных с ней плоских чертежей и спецификаций. Мощные средства программы позволяют работать одновременно группе проектировщиков над одной моделью и автоматически собирать различные компоненты здания, например, этажи или секции, воедино. Начиная с этой версии в программу входит редактор VIZ Render, который разработан на основе Autodesk VIZ и позволяет работать с библиотекой материалов, освещением и сценами. Это позволяет подготовить реалистичную трехмерную модель для полноценного визуального представления проекта. Программа русифицирована.

Autodesk Architectural Desktop - пример изображения стен
в различных видах и наложения материалов

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. В текущую версию - АБС 2004 - включено проектирование систем противопожарной безопасности. Управление моделью и составление выходной документации реализовано аналогично Autodesk Architectural Desktop. Основным преимуществом является наличие библиотеки инженерного оборудования. Это "интеллектуальные" объекты, поведение которых на чертеже помогает проектировщику избежать многих ошибок. Например, при подсоединении труба автоматически закрепляется в нужном месте при помощи специальной объектной привязки. Также осуществляется автоматическая вставка фитингов, подсчет суммарной мощности электрической цепи и проверка коллизий. В Autodesk Building Systems присутствует множество гибких настроек и инструментов редактирования коммуникаций. Пожалуй, единственным недостатком программы является то, что она пока не русифицирована.

Пример размещения электрооборудования внутри здания,
спроектированного средствами Autodesk Architectural Desktop

Вопрос об адаптации библиотеки инженерного оборудования был решен фирмой НТЦ "Конструктор". Для этого была специально разработана STC - библиотека элементов, включающая более 5000 элементов инженерного оборудования, соответствующего российским стандартам. Она подключается к программе автоматически и полностью готова к работе. Имеются инструменты для создания собственных элементов библиотеки. Все это делает программу полностью пригодной к использованию на российском рынке.

Примеры использования элементов библиотеки STC

Autodesk Architectural Studio - 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.

Несмотря на все мощные средства проектирования и визуализации, ключевым моментом в САПР является именно получение выходной документации и её оформление в соответствии с принятыми стандартами, что считается неотъемлемой частью процесса проектирования. Для того чтобы автоматизировать рутинную работу при нанесении различных элементов оформления, Русской Промышленной Компанией была разработана программа auto.СПДС.

Окно настройки координационных осей в auto.СПДС

auto.СПДС - это приложение для AutoCAD, Autodesk Architectural Desktop, Autodesk Building Systems и многих других вертикальных решений на основе AutoCAD. Программа позволяет наносить различные условные обозначения, выноски, отметки, линии обрыва, виды, координационные оси, штриховку и многое другое. При этом все объекты являются "интеллектуальными" и могут быть легко отредактированы как с помощью "ручек", так и специальных диалоговых окон. В auto.СПДС поддерживаются все инструменты редактирования AutoCAD: команды редактирования, окно свойств и операция копирования свойств. Существенным моментом является возможность создания и редактирования таблиц непосредственно на поле чертежа без использования диалоговых окон. В auto.СПДС вы можете создать таблицу любой сложности и отформатировать ячейки как в редакторе MS Excel. Существует и масса других полезных инструментов, которые помогают проектировщику точно, легко и быстро завершить оформление чертежа. Программа очень легка в освоении даже для начинающих пользователей. Все элементы полностью соответствуют СПДС.

ArchiCAD, разработанный в компании Graphisoft, - программный пакет, обеспечивающий разработку любых архитектурно-дизайнерских решений. В ArchiCAD можно одновременно работать над созданием проекта и составлять сопутствующую строительную документацию, так как программа хранит всю информацию о проектируемом здании: планы, разрезы, перспективы, перечень необходимых стройматериалов, а также замечания архитектора, сделанные в процессе работы. На любом этапе работы можно увидеть проектируемое здание в трехмерном виде, в разрезе, в перспективе, сделать анимационный ролик.

Российская фирма Еврософт предлагает ArCon "Архитектура и дизайн" - программный продукт для архитекторов, дизайнеров, специалистов в области недвижимости, предназначенный для профессионального проектирования и оформления домов, квартир, помещений и внутренней обстановки. Программа включает в себя множество полезных функций. Например, режим создания планов помещений, генерация общих планов после определения отдельных помещений (прямоугольных, L-образных, T-образных, трапециевидных, многоугольных). Помещения можно произвольно размещать, используя функцию drag&drop, причем внешние и внутренние стены создаются автоматически. Одной из важнейших возможностей режима создания планов помещений является последующее их редактирование. Поддерживается интерактивный графический ввод окон, слуховых окон и дверей в режиме дизайна, редактирование элементов конструкции в режиме дизайна, интерактивное перемещение элементов (окна, лестницы, плиты, колонны, дымоходы), а также возможность редактирования стен, например: разделение, удлинение, укорачивание и т.д. В программу включена огромная библиотека моделей ландшафтов и встроенный редактор для них. ArCon обладает мощными средствами визуализации и трехмерного представления модели здания и массой других функциональных возможностей.

Архитектурно-дизайнерский пакет ArfaCAD, разработанный в России, позволяет оперировать цельными 2D- и 3D-объектами с архитектурно-строительной терминологией: стены, окна и двери, витражи, лестницы, кровли, перекрытия, ограждения, массивы грунта, воды и т. д. Технология изначально предусматривает неограниченные возможности создания новых объектов без ограничений по форме и содержанию. Существует единая система трансформации двухмерных планов зданий в целые трехмерные твердотельные этажи.

Allplan немецкой фирмы Nemetschek является высокоэффективным решением для архитектурно-строительного проектирования. Это легкая в использовании, логически выстроенная САПР, которая предлагает комплексный подход к черчению и строительному проектированию в целом. Программа Allplan основана на объектно-ориентированной базе простых 3D-объектов; она создает и поддерживает взаимосвязь между 2D- и 3D-чертежами, разрезами, проекциями и т.д. Все эти виды - просто различные представления одних и тех же трехмерных объектно-ориентированных данных. Вы можете использовать для проектирования тот вид или виды, которые больше всего подходят к особенностям вашего стиля. Allplan разработан специально для профессионалов в области именно строительного проектирования и предлагает свой оригинальный и эффективный подход к нему.

В процессе создания технической модели Allplan не просто улучшает управление чертежами - он делает это автоматически. Работа организована над проектом в целом, а не над набором файлов на диске. С развитием проекта проектировщик размещает элементы здания (помещения, стены и т.д.) по слоям, наборам слоев и макетам чертежей (аналогично границам чертежа в AutoCAD). Интеллектуальная 3D-модель данных Allplan не только позволяет создавать чертежи и фотореалистичные изображения, но также содержит необходимую информацию для расчета помещений, спецификаций окон, дверей, материалов и пр.

Наконец, в Allplan нет искусственных барьеров между стадиями проекта в 2D и 3D. Благодаря тому, что проектировщик, работая над моделью, имеет возможность всегда видеть проект в 2D и 3D, в том числе совместно, процесс проектирования существенно ускоряется. В Allplan вы можете видеть на экране 2D и 3D виды одновременно и производить редактирование на любом виде.

Для проектирования внутренних инженерных сетей фирма Nemetschek предлагает программу Allklima. Allklima является комплексным программным решением задач в области проектирования внутренних инженерных сетей. Будучи мощной САПР для ОВ/ВК, она создает новые перспективы и возможности в проектировании. Компетентная поддержка проектировщика и исполнителя обеспечивается на всех этапах жизненного цикла проекта.

Важные, но трудоемкие работы Allklima выполняет очень просто. В "компетенции" Allklima находятся правильные количественные характеристики объектов, спецификации с графическим представлением, алгоритмы расчетов, простая передача данных в сметные программы, например, Allright FT и другое.

Решающим преимуществом Allklima являются средства для оптимизации конструирования, например, обширные библиотеки приборов и устройств, а также интеллектуальные символы, упрощающие работу пользователя. Выполняемые расчеты и возможность интеллектуального анализа создают полную прозрачность в работе над проектом. Выполнение трудоемкой рутинной работы становится простым и легким благодаря широкому спектру функций для оптимизации процесса проектирования

По краткому перечню указанных выше программ можно видеть, что направление в строительной отрасли, а именно той части, которая относиться к архитектуре и собственно проектированию зданий и сооружений, развивается очень динамично. В этом обзоре не рассмотрены многочисленные программы по расчету несущих конструкций, организации строительного производства, планированию работ, электрических расчетов, программ оптимизации транспортных задач, расчетов сетевых графиков и календарных планов, проектирование дорог, геодезических расчетов, технологического проектирования трубопроводов и многое другое. Они представлены на российском рынке как иностранными, так и отечественными производителями и решают широкий круг задач в своих областях.

Строительство всегда развивалось в ногу с научно-техническим прогрессом, но совершенствование программных средств далеко опережает квалификацию специалистов, призванных использовать их в своей работе. Сегодня часто наблюдается картина, когда современные и многофункциональные комплексы простаивают или используются незначительно из-за низкого уровня подготовки пользователей.

Другая проблема заключается в использовании пиратских копий программных продуктов. В этом случае пользователи лишают себя любой технической поддержки со стороны разработчиков: нет регулярного обновления программ, технической документации и квалифицированного обучения. Покупая нелицензионное программное обеспечение, пользователи лишают финансовой поддержки разработчиков, что в свою очередь тормозит развитие программ.

Указанные выше проблемы развития САПР могут быть причиной неправильного подбора программных средств автоматизации. Без предварительного исследования предприятия и квалифицированной помощи специалистов невозможно правильно выбрать программные средства, которые не только бы решали поставленные задачи, но и обеспечивали полную комплексную автоматизацию. В противном случае, вложение средств в автоматизацию может обернуться простоем программ или только решением очень узких задач на предприятии.

Достаточно остро стоит проблема локализации зарубежных программных средств под российские стандарты. Вследствие этого хорошие программы не могут внедряться, поскольку в них не предусмотрены нормы проектирования и элементы, применяемые в России.

Перспективой развития САПР, кроме решения указанных проблем, является тесная интеграция с программами смежных направлений. Суть этого процесса заключается, например, во взаимосвязи между чертежными и расчетными программами. Если после проектирования здания необходимо рассчитать смету, передать данные в бухгалтерскую программу или произвести расчет каких-либо конструкций, программы должны быть взаимосвязаны. Такая интеграция позволит автоматизировать в едином информационном пространстве все стадии строительства и проектирования.

Эту сложную и ответственную работу берут на себя компании, занимающиеся поставкой специализированных вертикальных решений. Одним из признанных лидеров, успешно работающим на российском рынке, рынке СНГ и стран Балтии является Русская Промышленная Компания. Специалистами РПК накоплен богатый опыт в реализации комплексных решений в области САПР и ГИС, действует отлаженная система продажи, доставки, обслуживания и обучения пользователей, система гарантийной и послегарантийной поддержки клиентов, осуществляется выполнение работ по системе "под ключ".