Неотъемлемой частью развития технологий является оптимизация рутинных операций, на которые затрачивается большое количество времени и труда человека. Мы наблюдаем, как за достаточно короткое время жизнь в самых разных областях стала намного комфортнее. Множество новых технологий каждодневно помогают нам в быту и являются неотъемлемой частью многих жизненных процессов. Быстрый темп роста и развития городов ведет к изменению их инфраструктуры: строятся торговые и досуговые центры, спортивные и жилые комплексы, целые микрорайоны. И все это в достаточно сжатые сроки.

Рост скорости и качества возведения зданий и сооружений — в огромной степени заслуга проектирования, в сфере которого за последнее десятилетие произошло немало изменений. И это неудивительно. Практически каждый год в государственные нормы и правила по строительству вносятся изменения, касающиеся сбора нагрузок и проведения расчетов, стандартов проектирования тех или иных объектов, требований к составу проектной документации и пр.

Соответственно, все эти изменения обязательно должны учитываться в программных и расчетных комплексах, использующихся для проектирования зданий и сооружений объектов промышленного и гражданского назначения.

Важность создания информационной модели (ИМ)

Одним из основных документов в области строительства, принятых в последнее время, является Постановление Правительства № 331, обязывающее с 1 января 2022 года осуществлять формирование и ведение информационной модели для всех объектов, финансирование которых осуществляет государство.

Информационная модель (ИМ) — это совокупность данных, материалов и сведений об объекте на всех этапах строительства, представленная в электронном виде.

Многие специалисты в области гражданского и промышленного строительства уже давно применяют технологии информационного моделирования (ТИМ), которые позволяют значительно повысить эффективность проектирования зданий и сооружений:

• сократить сроки строительства объектов жилищно-гражданского и производственного назначения;
• свести к минимуму риск появления ошибок при подготовке проектной документации;
• снизить трудозатраты специалистов, осуществляющих работу над проектами.

Массовое внедрение современных технологий моделирования в проектных и строительных организациях позволит качественно повысить уровень автоматизации отечественной строительной отрасли (рис. 1).

Рис. 1. Преимущества применения технологий ИМ

Опыт создания информационной модели культурного центра в ПО Model Studio CS Строительные решения

Одним из наиболее известных российских разработчиков программного обеспечения является IT-компания CSoft Development, которая предлагает готовое решение для проектных строительных организаций — комплекс программ для информационного моделирования и 3D-проектирования объектов промышленного и гражданского строительства (рис. 2).

Рис. 2. Продукты, выпускаемые компанией CSoft Development

Программа Model Studio CS Строительные решения предназначена для разработки архитектурно-строительной части (разделы АР, КЖ и КМ), включающей в себя создание моделей зданий и сооружений и выпуск проектной и рабочей документации. Продемонстрируем на примере создания 3D-модели трехэтажного культурного центра функциональные возможности этого программного продукта.

Этап 1. Получение исходных данных для создания модели

Основанием для создания 3D-модели послужило техническое задание, разработанное заказчиком (табл. 1).

Таблица 1

Этап 2. Создание модели здания в среде Model Studio CS Строительные решения

Model Studio CS Строительные решения позволяет создавать 3D-модели по нескольким разделам проекта.

Конструкции железобетонные (КЖ)

Большое количество несущих монолитных объектов по ГОСТ и сериям содержится в библиотеке элементов — балки, колонны, фундаменты и т.д.

Немаловажной частью построения каркаса является формирование монолитных стен и перекрытий. Инструменты Model Studio CS позволяют легко создавать стены различной конфигурации (с вводом параметров через диалоговое окно), а также перекрытия любой формы.

После того как железобетонный каркас (или часть конструкций — например, колонны) полностью сформирован, можно приступать к армированию монолитных объектов. На данном этапе работу упрощают команды автоматического армирования стен, перекрытий, балок, столбчатых фундаментов и свай (рис. 3).

Рис. 3. Задание параметров автоматического армирования стены

Армирование можно производить отдельными арматурными стержнями и хомутами с последующим их объединением в сборку (рис. 4).

Рис. 4. Железобетонный каркас здания и армирование несущих элементов каркаса

Металлические конструкции (КМ)

В библиотеке элементов содержится большое количество элементов металлопроката по ГОСТ, СТО АСЧМ и ТУ (швеллеры, двутавры, трубы и т.д.), металлоконструкций различного назначения по сериям (фермы, лестницы, мачты и т.д.), узлов сопряжения.

Важнейшая часть разработки раздела КМ — создание каркаса. В Model Studio CS реализована возможность автоматизированного построения металлического каркаса с вводом сечений всех составляющих его элементов и необходимых размеров (рис. 5).

Рис. 5. Задание параметров для создания металлического каркаса

Объекты также можно создавать из отдельных элементов металлопроката с последующим их объединением в сборку. Вес этой сборки автоматически пропишется в ее параметрах. Инструменты раздела КМ позволяют создавать параметрические узлы с дальнейшим сохранением их в библиотеку.

Автогенерация спецификаций металлопроката и ведомостей элементов значительно упрощает работу над проектами (рис. 6).

Рис. 6. Металлические фермы покрытия и узел сопряжения металлоконструкций

Экспорт в расчетные системы

Как в части КМ, так и в части КЖ в Model Studio CS Строительные решения предусмотрен экспорт в расчетные комплексы, такие как SCAD (рис. 7), ЛИРА-САПР (САПФИР), ЛИРА 10.х. С последней из перечисленных программ обеспечена двусторонняя связь, то есть созданная в Model Studio CS модель может экспортироваться в ЛИРА 10.х, а затем, после внесения в нее изменений, импортироваться обратно.

Рис. 7. Пример передачи данных раздела КЖ из Model Studio CS Строительные решения в SCAD

Архитектурные решения

Окончательный облик здания формируется в разделе АР. Функционал Model Studio CS позволяет создавать такие объекты, как:

• стены (с вводом параметров через диалоговое окно: тип стены, материал, толщина, привязка оси и т.д.);
• перекрытия и полы;
• крыши различных типов: плоские, односкатные, двускатные, шатровые.

К каждому из видов конструкций можно применить многослойность с заданием параметров для каждого слоя (рис. 8).

Рис. 8. Задание параметров многослойности для стены

Создание разметок помещения позволит автоматически рассчитать площадь всех поверхностей (полов, потолков и стен), чтобы в дальнейшем получить ведомость отделки помещений и экспликацию многослойных конструкций пола.

Библиотека элементов содержит огромное количество объектов архитектурной части (окна, двери, ворота, витражи, лестницы, мебель, оборудование и т.д.), что позволяет насытить 3D-модель всеми необходимыми деталями (рис. 9).

Также можно создавать и помещать в библиотеку элементов свои собственные объекты с необходимыми параметрами.

Рис. 9. Архитектурная часть культурного центра и вид одного из помещений

Этап 3. Назначение сметных свойств и кодов КСИ

Параметры могут назначаться объектам как в процессе создания модели, так и после его завершения.

Назначение сметных свойств

В Model Studio CS Строительные решения реализована интеграция с системой АВС, что позволяет автоматизировать процесс подсчета смет на основании данных модели. Для этого объектам назначается список работ АВС, задаются сметные свойства каждому объекту, создается сметная структура и производится экспорт назначенных свойств для расчета сметы в АВС-Рекомпозитор (рис. 10).

Кроме того, данные для подсчета сметных свойств в форматах .xml и .arps можно экспортировать в сметные программы — например, в ГРАНД-Смету (рис. 11). Предварительно каждому из объектов модели следует назначить параметры для подсчета объемов работ в соответствии с государственными нормами (сборники ГЭСН, ФЕР).

Рис. 10. Назначение сметных свойств объектам

Рис. 11. Параметры формата .arps, выгруженные из Model Studio CS в ГРАНД-Смету

Присвоение кода КСИ

Постановление Правительства № 1431 от 12.09.2020 г. обязывает использовать классификатор строительной информации (КСИ) для формирования и ведения информационной модели объекта капитального строительства.

КСИ необходим для унификации ИМ объектов капитального строительства, что должно способствовать интенсификации процесса внедрения ТИМ.

В Model Studio CS разработано несколько команд, связанных с КСИ:

1. Назначить код КСИ — переход в диалоговое окно, где для каждого объекта задаются параметры кода, который впоследствии отображается в свойствах этого объекта;
2. Наличие кода КСИ — проверка количества объектов, которым назначен и которым не назначен код;
3. Актуальность кода КСИ — переход в диалоговое окно, где отображаются сведения об актуальности или неактуальности кода каждого из объектов. Все изменения параметров кода КСИ, произведенные в базе, отображаются в соответствующей строке (рис. 12).

Рис. 12. Назначение кода КСИ в Model Studio CS Строительные решения

Этап 4. Получение проектной документации в среде Model Studio CS Строительные решения

Завершив построение 3D-модели, можно приступать к получению чертежей и спецификаций. Перед этим необходимо убедиться, что в свойствах объектов правильно прописаны позиции, марки и типы изделий.

Для получения 2D-чертежей создаются видовые кубы, охватывающие всю модель или определенную ее часть. Чертежи выводятся с помощью команды Преднастроенная проекция по каждому из разделов проекта, где выбираются настроенные по ГОСТ 21.501−2018 проекции. Спецификации и ведомости элементов, также настроенные в соответствии с этим нормативным документом, легко получить через встроенный инструмент — Спецификатор (рис. 13).

Рис. 13. Диалоговое окно с выбором преднастроенных проекций для получения чертежей по разделам проекта

Model Studio CS при работе с проектной документацией предоставляет широкий спектр возможностей. Назовем основные из них.

• 2D-чертежи (рис. 14):
  • входящий в комплект поставки ПО набор разработанных в соответствии с государственными стандартами преднастроенных проекций для автоматического получения чертежей по разделам АР, КЖ и КМ;
  • автоматическое проставление отметок уровней, выносок и размеров;
  • возможность создания своих преднастроенных проекций.
• Табличные документы:
  • автоматическое получение спецификаций, экспликаций и ведомостей элементов, разработанных в соответствии с государственными стандартами;
  • вывод табличных документов в форматах nanoCAD, AutoCAD, MS Excel, MS Word и др.;
  • возможность создания собственных табличных документов с добавлением формул, различных условий отбора.

Рис. 14. Чертежи, полученные в Model Studio CS Строительные решения

Этап 5. Получение итоговой информационной модели культурного центра

По каждому из разделов (АР, КЖ и КМ) в Model Studio CS поэтапно формируются 3D-модели, которые затем публикуются в CADLib Модель и Архив, где отображается сводная модель по всем разделам проекта.

CADLib Модель и Архив — программа, предназначенная для организации среды общих данных, коллективного доступа и управления инженерными данными информационной модели, чтобы обеспечить структурирование, хранение, визуализацию, проверку коллизий информационных моделей.

Сводная модель, полученная в итоге прохождения всех этапов создания, отображена на рис. 15.

Рис. 15. Трехмерная информационная модель здания культурного центра, разработанная в программном комплексе Model Studio CS и CADLib Модель и Архив

Этап 6. Экспорт модели в формат IFC

Формат файлов IFC разработан для упрощения взаимодействия между различными программами в строительной промышленности с учетом международных стандартов импорта/экспорта моделей и их свойств. При работе с этим форматом риск потери данных при их передаче между разными приложениями сводится к минимуму.

При поддержке Российского фонда развития информационных технологий в Model Studio CS и CADLib Модель и Архив реализованы команды экспорта/импорта 3D-моделей объектов капитального строительства в формат IFC. Выгружая данные, в настройках можно выбрать спецификаторы экспорта IFC4, разработанные в соответствии с требованиями МГЭ (Мосгосэкспертизы) и ЦГЭ (Ленгосэкспертизы). В СУИД CADLib Модель и Архив реализованы настройки извещения о правках, вносимых в сохраненные и/или измененные данные IFC. Кроме того, здесь доступен инструмент для отслеживания изменений при импорте файлов IFC, хранящих уникальные неизменяемые идентификаторы объектов (рис. 16).

Рис. 16. Файл формата IFC4, выгруженный из CADLib Модель и Архив и открытый в BIMvision

Таким образом, Model Studio CS Строительные решения — эффективное средство работы над проектами по разделам АР, КЖ и КМ, которое обеспечивает создание 3D-моделей различной сложности, подсчет объемов работ для интеграции со сметными программами, кодирование объектов в модели, экспорт в расчетные комплексы, получение проектной документации, экспорт/импорт в формат IFC. Все это значительно упрощает работу инженера над проектами и делает ее комфортной.

Программный комплекс Model Studio CS Строительные решения разработан с учетом национальных стандартов и традиций проектирования и ориентирован на российского пользователя. Поэтому пользователям не нужно тратить время и средства на дополнительные инструменты русификации, необходимые при использовании зарубежных аналогов. Разработчики делают всё возможное, чтобы программа динамично развивалась, максимально автоматизируя необходимые операции. И при этом — с учетом изменений, которые регулярно вносятся в отечественные нормы и стандарты.