ИНСТРУМЕНТЫ ПОИСКА КОЛЛИЗИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ПРИ РАБОТЕ В BIM-ПЛАТФОРМАХ

1. Введение

Проблема обнаружения коллизий - проектных ошибок, допущенных при проектировании зданий и сооружений, весьма актуальна в современном строительстве. Не секрет, что на этапе монтажа на объектах выявляется большое число коллизий, при этом их устранение влечет за собой порой весьма значительное увеличение сроков строительства, а также его стоимости. Коллизии появляются, в основном, ввиду человеческого фактора, поскольку работа проектировщиков инженерных разделов по разводке сетей является достаточно скрупулезным процессом, требующим большого внимания.

В помощь проектировщикам на смену CAD проектированию пришли технологии информационного моделирования (далее BIM – Building Information Modeling), и платформы, поддерживающие эти технологии [1-2]. BIM моделирование это процесс коллективного создания и использования базы данных, несущих в себе всю возможную информацию об объекте проектирования. Ключевое отличие от CAD проектирования заключается в создании трехмерной модели здания вместо двухмерных чертежей. При этом чертежи создаются позже, на основании сформированной модели [3-10]. Такой подход к проектированию стал предпосылкой к созданию инструментов для автоматического выявления коллизий на основании поиска пересечений замоделированных объектов.

Использование инструментов выявления коллизий имеет ряд связанных между собой преимуществ:

• значительное сокращение числа проектных ошибок;
• исключение непредвиденного увеличения сроков строительства, связанного с обнаружением коллизий;
• исключение непредвиденного увеличения стоимости строительства ввиду необходимости устранения проектных ошибок по факту их обнаружения.

Также использование BIM технологий позволяет инженерам работать в одном информационном пространстве. Такой способ проектирования носит название совместной работы и позволяет специалистам отслеживать изменения в смежных разделах и учитывать их в режиме реального времени.

Несмотря на то, что переход на BIM процесс финансово затратный, так как требует довольно длительного обучения персонала и закупки соответствующего программного обеспечения, все большее число компаний переходит на такой способ проектирования ввиду его очевидных преимуществ [11-21]. Однако, касательно использования инструментов для поиска коллизий, хотя они и позволяют значительно сократить количество проектных ошибок, эти инструменты далеко неидеальны в использовании. В данной статье будут рассмотрены механизмы поиска коллизий в платформах компании Autodesk, выявлены ключевые проблемы и предложены пути их решения.

2. Инструменты выявления коллизий

Наиболее популярными программами, поддерживающими технологии BIM моделирования, являются продукты компании Autodesk, а именно:

• Autodesk Revit - платформа, позволяющая выполнять все проектные работы, формировать чертежи, автоматические ведомости и спецификации. В программе также имеются инструменты для обнаружения коллизий как внутри одного раздела, так и между несколькими при ведении совместной работы.
• Autodesk Navisworks - комплексный инструмент для всесторонней экспертизы архитектурно-строительных проектов. Позволяет более детально подходить к вопросу поиска коллизий, обладает инструментами анимации элементов модели, а также позволяет привязывать стоимостные и временные показатели к модели.

Рассмотрим подробнее механизмы поиска пересечений в данных программах.

Autodesk Revit позволяет выявлять пересечения во всем текущем проекте, между текущим и связанными файлами других разделов, а также между набором выделенных элементов. Результаты поиска открывается в новом диалоговом окне, где построчно указаны найденные пересечения, с указанием краткой информации об элементах, такой так наименование категории, семейства, типоразмера элемента и его идентификационного номера. Также в диалоговом окне становятся доступны инструменты выделения той или иной коллизии для ее нахождения, а также актуализации сформированного отчета по ходу исправления коллизий. Отчет можно также экспортировать в формат html и искать коллизии по идентификационному номеру одного из элементов.

Рисунок 1. Пример отчета из Autodesk Revit

Autodesk Navisworks, в отличие от Revit обладает также удобным инструментом для создания наборов элементов по значениям определенных параметров. Такие наборы называются поисковыми, то есть это не группа элементов, выбранных вручную, а результат интеллектуального сканирования модели и автоматического выбора этих элементов. Например, можно создать поисковый набор труб определенного размера, диаметром больше сорока. Такой фильтр имеет смысл, например, если необходимо исправить только коллизии, которые не смогут быть устранены по месту, ввиду экономии времени.

Также Navisworks имеет более обширный ряд инструментов работы с коллизиями через сформированные отчеты и пересечениях. Имеется возможность назначать ответственных за исполнение той или иной коллизии, менять ее статус, писать комментарии и группировать их. Особенно полезной является функция группировки коллизий, поскольку при формировании отчета в одну строку записывается пересечение первого элемента со вторым, а также в другую строку пересечение второго элемента с первым. При пересечении, например, воздуховода с рядом труб, количество строк, которые подразумеваются координатором, может быть довольно велико, хотя все они представляют собой, по сути, одну коллизию. Также эти строки чаще всего идут не по порядку, а разбросаны по отчету, что вызывает проблемы при контроле исправления пересечений.

Рисунок 2. Пример поиска коллизий в Navisworks Manage

3. Работа с коллизиями

Как было указано выше, Revit имеет более упрощенные инструменты работы с коллизиями, чем Navisworks. Его использование рационально либо при работе над небольшими проектами, где число сложных инженерных узлов невелико, и нет необходимости в фильтровании элементов по значениям параметров, либо для контроля возникновения пересечений в каком-то определенном локальном узле, над которыми в данный момент работают проектировщики. Данный инструмент позволяет не ждать, пока будет сформирована сводная модель и проведен поиск коллизий в Navisworks, а оперативно проверить наличие локальной проблемы и, при ее наличии, устранить ее.

При острой необходимости фильтра элементов по значениям параметров можно ограничиться функционалом Revit и воспользоваться инструментом создания автоматических спецификаций. При формировании спецификаций становятся доступны фильтры, выводящие в таблицы только необходимые элементы. При выделении строки в спецификации, попавшие в строку элементы выделяются также в модели, после чего можно воспользоваться описанным выше инструментом поиска коллизий между выделенными элементами. Однако, этот способ доступен только внутри рабочего проекта, и не учитывает элементы других разделов из связанных файлов. Эти элементы при соответствующей настройке попадут в спецификацию, но на выберутся в модели при выделении строки, и не смогут быть учтены при проверке на коллизии.

Хотя Navisworks имеет более универсальные инструменты работы с пересечениями, тем не менее, при работе в нем также приходится сталкиваться с рядом проблем. В первую очередь, поисковые наборы могут сбрасывать отфильтрованные элементы при повторном открытии проекта, в результате чего поисковый набор будет отображаться так же, как ранее, но не иметь в себе элементов. Ввиду этого, необходимо обновлять поисковые наборы при открытии проекта, чтобы избежать некорректного формирования отчетов о коллизиях.

Также при создании поисковых наборов важно проверять, какие элементы в него попадают, и правильно ли сработали фильтры. К примеру, при фильтровании труб определенного диаметра, может оказаться, что трубы определенного раздела не попали в набор, так как параметр диаметра заполнен для них не в таком формате, как в других разделах, к примеру, не просто числом 32, а с префиксом Ду32. В таких случаях необходимо создавать отдельные поисковые наборы для труб этого раздела. Чтобы комплексно устранить вероятность возникновения такой ситуации необходимо привести параметры систем всех разделов к одному формату путем установки регламента на проектирование в BIM платформе.

Также были замечены случаи сбоя проведенных при предыдущем открытии проекта поисков коллизий, в результате которого могут некорректно отображаться коллизии при их выборе. Обновление результатов поиска при этом не меняет ситуацию. В таком случае следует выполнить новый поиск для этих элементов с аналогичными настройками.

4. Заключение

Таким образом, в результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

• работа с коллизиями в Revit рациональна при ведении небольших проектов или проверке на коллизии локального инженерного узла;
• при необходимости, работая в Revit, можно воспользоваться спецификациями для фильтровки элементов, поиск коллизий которых выполняется, однако такой способ не подходит для работы со связанными файлами;
• при открытии проекта в Navisworks необходимо проверить поисковые рабочие наборы, и обновить их в случае, если искомые элементы сбросились;
• необходимо регламентировать формат данных для инженерных систем во избежание некорректной работы поисковых наборов;
• при открытии проекта следует проверять корректность работы поисков коллизий, созданных ранее, и при необходимости создавать новый поиск взамен некорректного.

Список литературы:

1. Migilinskas, D., Popov, V., Juocevicius, V., Ustinovichius, L. (2013). TheBenefits, Obstacles and Problems of Practical Bim Implementation. ProcediaEngineering. 2013. No. 57. pp.767-774.
2. Vatin N.I., Rybakov V.A. Bim-technology or boom in the construction design // Инфстрой. 2007. № 1. С. 34.
3. Usanova K., Vatin N. University bim distance learning course for secondary school students: 2nd international conference on engineering sciences and technologies, esat 2016 VysokeTatry, 29 июня - 01 июля 2016 г.
4. Gamayunova O. The role of Civil Engineering Institute in increasing the international competiveness of the St. Petersburg State Polytechnical University // Procedia Engineering. 2015. №117, С. 1070-1077.
5. Gamayunova O., Usanova K. Fundamental and polytechnical experience of construction education with using Moodle // Con-struction of Unique Buildings and Structures. 2012. № 2, С. 6-17.
6. Kim J.L. Effectiveness of green-BIM teaching method in construction education curriculum C3 -ASEE Annual Conference and Explosion, Conference Proceedings.
7. Liu R., Hatipkarasulu Y. Introducing building information modeling course into a newly developed con-struction program with various student backgrounds. C3 ASEE Annual Conference and Explosion, Con-ference Proceedings.
8. Pikas E., Sacks R., Hazzan O. Building information modeling education for construction engineering and management. II: Pro-cedures and implementation case study. Journal of Construction Engineering and Management, P. 139.
9. Razumova T.V., Slabnova N.N. Putting into practice 3D designing on the base of information modeling in ‘GipronickelInsti-tute' OJC. TsvetnyeMetally, 2015, pp. 95-98. 
10. Sampaio A.Z. The disclosure of the BIM concept in civil engineering training. C3 High Value Manufac-turing: Advanced Re-search in Virtual and Rapid Prototyping Proceedings of the 6th International Con-ference on Advanced Research and Rapid Proto-typing, 2013. pp. 549-554. 
11. Reizgevičius, M., Ustinovičius, L., Rasiulis, R. (2013). EfficiencyEvaluation of 4D CAD Model. 2013. Procedia Engineering. No. 57. pp. 945-951.
12. Лялин Денис Олегович, Машталер Сергей Николаевич, Дмитренко Евгений Анатольевич. Применение программного комплекса Autodesk Revit в проектной деятельности // Вестник донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2017, № 3 (125), C. 23-27.
13. Жуковский С. В. Перспективы BIM в России // АВОК. 2016. No 3-3. С.14-17.
14. Чиковская И., Новоженина И. Тенденции развития BIM в России // САПР и Графика. 2014. No 8. С. 8-10.
15. Козлова Т.И., Талапов В.В. Опыт информационного моделирования памятников архитектуры. Архитектура и современные информационные технологии // AMIT: электрон. журн. 2009. №3(8). URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2009/3kvart09/Talapov/Article.php
16. Гогин А.Г. BIM технологии и их будущее // Молодежный научный форум. 2016. No 8. С. 9-14.
17. Kristianto, M. A., Utama, N. A., Fathoni, A. M. Analyzing Indoor Environment of Minahasa Traditional House Using CFD. Procedia Environmental Sciences. 2014. No. 20. pp. 172-179. 
18. Cambeiro, F.P., Barbeito, F. P., Castaño, I. G., Bolíbar, M. F., Rodríguez, J.R. Integration of Agents in the Construction of a Single-family House through Use of BIM Technology. 2014. Procedia Engineering. No. 69. pp. 584-593. 
19. Porter, S., Tan, T., West, G. Breaking into BIM: Performing static and dynamic security analysis with the aid of BIM. 2014. Automation in Construction. No. 40. pp.84-95. 
20. Ramesh, K. M., Santhi, H. M. Constructability Assessment of Climbing Formwork Systems Using Build-ing Information Modeling. Procedia Engineering. 2014. No. 643. pp.1129-1138. 
21. Reizgevičius, M., Ustinovičius, L., Rasiulis, R. Efficiency Evaluation of 4D CAD Model. Procedia Engi-neering. 2013. No. 57. pp. 945-951.