с 01.01.2019 по настоящее время
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (Общеинженерные дисциплины, профессор)
с 01.01.1980 по 01.01.2019
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Россия
В статье описаны особенности перехода на информационное моделирование на стадии проектирования, которые приводят к увеличению количества цифровых информационных моделей. Количественное и качественное улучшение моделей влечёт за собой увеличение временных затрат высококвалифицированных трудовых ресурсов. Предлагается метод сортировки коллизий пересечения для их последующего исправления в целях рационального использования трудовых ресурсов в проектных организациях, и организации работ по повышению качества цифровых информационных моделей, и проектных решений в целом. Таким образом, используя метод сортировки коллизий, назначив веса элементам, можно повысить производительность труда квалифицированных инженеров за счёт рационального использования трудовых ресурсов. Наибольшее количество коллизий состоят из пересечения стен со стенами, из этого можно сделать вывод, что инструмент, с помощью которого моделируются стены используется некорректно, вероятно есть дублирование элементов. Значение слабых пересечений в перспективе может быть уменьшено, тем самым условия проверки станут жёстче, коллизий пересечения станет больше, качество ЦИМ вырастет после их исправления. Значения весов в данном исследовании назначены исходя из того, что несущие элементы имеют больший приоритет. В качестве дальнейших исследований можно определить веса для большинства элементов ЦИМ в разных типах объектов капитального строительства методом экспертной оценки и составить методические рекомендации.
повышение производительности труда, коллизии пересечения, технологии информационного моделирования
Введение
На рынке программного обеспечения представлено множество решений для проверки цифровых информационных моделей (далее ЦИМ) на коллизии пересечения, как зарубежные: Autodesk Navisworks, Solibri и др., так и отечественные: Pilot-BIM, Tangl Control, CADLib и др. Используя данные инструменты, можно повысить качество ЦИМ, а в следствии и качество проектных решений на стадии проектирования.
Исследователи сходятся во мнении о необходимости таких проверок как внутри одной дисциплины, так и между дисциплинами (внутридисциплинарные и междисциплинарные проверки) [1-8].
Также исследователи много внимание уделяют коллизиям пересечения инженерных сетей как друг с другом, так и с архитектурно-конструктивными элементами [9-13], коллизии пересечения конструктива и архитектуры в публикациях встречаются реже.
В зависимости от требований, проверки на коллизии пересечения выполняются с определённой периодичностью и определённым настройками. Одной из таких настроек является размер допустимых пересечений, например Московская государственная экспертиза устанавливает это значение в 80 мм [14]. Допустимые значения пересечений (слабые пересечения) уменьшают общее количество коллизий, но не избавляют от них полностью. Отсутствие сортировки коллизий пересечения предполагает исправление коллизий в произвольном порядке, что не является рациональным использованием ресурсов, порой некоторыми коллизиями можно пренебречь, а на исправление других коллизий уходит много времени, которое можно было бы потратить на более важные коллизии.
Цель данной статьи описать метод сортировки коллизий пересечения, который поможет более рационально использовать трудовые ресурсы квалифицированных инженеров на исправление найденных коллизий пересечения. Работа продолжает исследования, проводимые на кафедре ИСТАС НИУ МГСУ [15-23].
Методы исследований
В качестве ЦИМ была выбрана модель экономически эффективного проекта повторного применения — Дворец бракосочетаний, выполненная в Renga (Рис. 1 и Рис. 2). В модели осуществлено моделирование следующих разделов:
- Архитектурные решения;
- Конструктивные решения;
- Водоснабжение и канализация;
- Отопление вентиляция и кондиционирование;
- Силовая сеть;
- Осветительная сеть.
Рис. 1. Цифровая информационная модель в Renga
Рис. 2. Здание в г. Бобруйск
В качестве инструмента для поиска коллизий пересечения выбран Pilot-BIM. ЦИМ из Renga была разделена на IFC-модели по разделам, с использованием IFC-маппинга [15, 16], и загружена в Pilot-BIM, список экспортированных IFC-моделей представлен в Таблице 1.
Таблица 1.
Список IFC-моделей
| Наименование IFC-модели | Описание |
| К01_АР_П_Rn52 | ЦИМ архитектуры |
| К01_КР_П_Rn52 | ЦИМ конструктива |
| К01_ВК_П_Rn52 | ЦИМ вентиляции и кондиционирования |
| К01_ВВ-О_П_Rn52 | ЦИМ водоснабжения, канализации и отопления |
| К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 | ЦИМ силовой и осветительной сети |
В проведённом исследовании проверки на коллизии пересечения выполнялись с установленным значением слабых пересечений в 80 единиц, в соответствии с требованиями Московского государственной экспертизы [14]. В рамках исследования выполнено 15 проверок как внутридисциплинарных, так и междисциплинарных, список проверок представлен в Таблице 2.
Таблица 2.
Выполненные проверки
|
№ п/п |
Проверяемые части модели |
Тип |
Количество коллизий пересечения |
|
|
Набор А |
Набор Б |
|||
|
1 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_АР_П_Rn52 |
1 |
86 |
|
2 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
1 |
437 |
|
3 |
К01_ВК_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
1 |
11 |
|
4 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
1 |
8 |
|
5 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
1 |
32 |
|
6 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
2 |
11 |
|
7 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
40 |
|
8 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
2 |
230 |
|
9 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
52 |
|
10 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
- |
|
11 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
2 |
230 |
|
12 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
- |
|
13 |
К01_ВК_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
- |
|
14 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
50 |
|
15 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
47 |
|
Всего: |
1234 |
|||
|
Примечания:
|
||||
В качестве метода сортировки принят метод сортировки по назначенному весу коллизии, в зависимости от элемента, участвующего в каждой конкретной коллизии в каждой проведённой проверке. Значение весов для элементов ЦИМ представлено Таблице 3.
Таблица 3.
Значение весов
|
№ п/п |
Элемент |
Удовлетворяющие IFC-классы |
Вес |
|
1 |
Перекрытие |
IfcSlab |
12 |
|
2 |
Колонна |
IfcColumn |
10 |
|
3 |
Балка |
IfcBeam |
8 |
|
4 |
Проём |
IfcWindow, IfcDoor |
7 |
|
5 |
Инженерное оборудование |
IfcPump, IfcSanitoryTerminal |
7 |
|
6 |
Стена |
IfcWall |
5 |
|
7 |
Воздуховод |
IfcDuctSegment, IfcDuctFitting |
5 |
|
8 |
Труба |
IfcPipeSegment, IfcPipeFitting |
5 |
|
9 |
Кабель |
IfcCableSegment |
1 |
|
10 |
Перемычка |
IfcPlate |
1 |
Каждая коллизия в проверках приведённых в Таблице 2 состоит из двух элементов, которые пересекаются между собой. Если первый и/или второй элемент коллизии является одним из элементов в Таблице 3, коллизии назначается соответствующий вес, если элементы в коллизии удовлетворяют нескольким условиям, то веса суммируются. Например, коллизия IfcSlab–IfcColumn имеет суммарный вес 12+10=22, коллизия IfcWall–IfcCableSegment имеет суммарный вес 5+1=6.
Результаты исследований
Таким образом, назначив суммарные веса всем 1234 коллизиям (Таблица 2), они были отсортированы, результат сортировки представлен на Рис. 3.
Рис. 3. Отсортированные коллизии пересечения
По полученным данным видно, что пиковые значения принимают коллизии с весами 10 и 6, они же составляют большую часть всех коллизий 64,1% (791 шт.). По закону Парето (принцип 80/20), 20% коллизий с высоким весом наиболее важны с точки зрения эффективного использования трудовых ресурсов. Коллизии с весами 24-13 составляют 20,67% (255 шт.) от общего числа коллизий, на их решение и необходимо сконцентрировать усилия инженеров.
В 20,67% коллизий (веса 24-13) в основном попали элементы несущих конструкций, меньшую часть занимают элементы инженерных систем.
В 64,1% коллизий (веса 10 и 6) в подавляющей части состоят из коллизий стен с другими стенами и стен с элементами инженерных систем.
Оставшиеся 15,23% коллизий (веса 12, 11, 9, 5 и 2) в основном состоят из архитектурных элементов и коллизий с участием перемычек.
Коллизии внутри одного веса можно отсортировать по объёму тела пересечения (в данном исследовании не выполнялось). В итоге образуется двухуровневая сортировка, на первом уровне по суммарному весу, на втором по объёму тела пересечения, что делает сортировку ещё более релевантной.
Выводы
Таким образом используя метод сортировки коллизий назначив веса элементам можно повысить производительность труда квалифицированных инженеров за счёт рационального использования трудовых ресурсов.
Наибольшее количество коллизий (веса 10 и 6) состоят из пересечения стен со стенами, из этого можно сделать вывод, что инструмент, с помощью которого моделируются стены используется некорректно, вероятно есть дублирование элементов.
Значение слабых пересечений в 80 единиц в перспективе может быть уменьшено, тем самым условия проверки станут жёстче, коллизий пересечения станет больше, качество ЦИМ вырастет после их исправления.
Значения весов в данном исследовании назначены исходя из того, что несущие элементы имеют больший приоритет, в общем случае в каждой конкретной организации веса могут быть индивидуальными в зависимости от приоритета каждой конкретной организации и распределение элементов по весам будет другим.
В качестве дальнейших исследований можно определить веса для большинства элементов ЦИМ в разных типах объектов капитального строительства методом экспертной оценки и составить методические рекомендации.
1. Захарова, Ю., Шишкина, M. Автоматические проверки на коллизии в Pilot-BIM // САПР и графика. - 2021. - № 6(296). - С. 30-36.
2. Как BIM помогает выявлять коллизии: опыт пользователя системы Renga // САПР и графика. - 2022. - № 6(308). - С. 14-17.
3. Субботина, М. Российские BIM-технологии: CADLib Модель и Архив как инструмент BIM-менеджера // САПР и графика. - 2022. - № 1(303). - С. 41-45.
4. Алиева, Д.Н. Разработка алгоритма поиска коллизий при построении bim-модели // Строительство - формирование среды жизнедеятельности : XXI Международная научная конференция: сборник материалов семинара «Молодежные инновации», Москва, 25-27 апреля 2018 года. - Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2018. - С. 8-10.
5. Алиева, Д.Н. Автоматизация поиска коллизий при построении BIM-модели // Дни студенческой науки : Сборник докладов научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ студентов Института экономики, управления информационных систем в строительстве и недвижимости НИУ МГСУ за 2017-2018 учебный год, Москва, 12-16 марта 2018 года / Министерство образования и науки Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; Редколлегия: Волков, А.В. Гинзбург, Верстина, А.Д. Ишков, О.Н. Кузина, Д.Н. Силка, П.Г. Грабовый. - Москва: Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2018. - С. 323-325.
6. Реммельг, Я.А., Шиянов, М.А., Кучеренко А.С. Автоматизированные проверки на коллизии в программе Pilot-BIM // Образование. Наука. Производство : Сборник докладов XIV Международного молодежного форума, Белгород, 13-14 октября 2022 года. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2022. - С. 223-227.
7. Лопухина, В.П., Михалева, Е.А. Концепция BIM-технологии при проектировании, или технологии в BIM-проектировании // ХVI Ежегодная научная сессия аспирантов и молодых ученых : Материалы Всероссийской научной конференции. В 3-х томах, Вологда, 29 ноября 2022 года / Главный редактор М.М. Караганова. Том 1. - Вологда: Вологодский государственный университет, 2023. - С. 189-191.
8. Юдаева, Д.Е. BIM-технологии и экспертиза проектной документации // Материалы Всероссийской научно-практической конференции аспирантов, докторантов и молодых ученых, Майкоп, 15-17 апреля 2020 года / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Майкопский государственный технологический университет». - Майкоп: Майкопский государственный технологический университет, 2020. - С. 69-73.
9. Червова, Н.А., Лепешкина Д.О. Коллизии инженерных систем при проектировании в BIM платформах // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2018. - № 3(66). - С. 19-29. - DOIhttps://doi.org/10.18720/CUBS.66.2.
10. Червова, Н.А., Лепешкина Д.О. Инструменты поиска коллизий инженерных систем при работе в BIM-платформах // Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки : Электронный сборник статей по материалам LXIV студенческой международной научно-практической конференции. Том 4 (63) : Ассоциация научных сотрудников "Сибирская академическая книга", 2018. - С. 22-29.
11. Кочкарева, М. Б. Преимущества BIM-технологий при решении проблемных вопросов реновации и реконструкции инженерных сетей // Инновационные методы организации строительного производства : материалы II Всероссийской научно-практической конференции, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 17-18 ноября 2022 года / Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2023. - С. 126-131.
12. Иванов, А.Ю., Ливанов В.А. BIM-модели: борьба с коллизиями при проектировании инженерных систем // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2023. - № 5. - С. 52-64.
13. Курас, М.В., Исламгалиева, Д.Р., Нурисламова Р.К., Курас, М.В. Управление инженерными сетями здания с помощью BIM-модели // Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук : Материалы Международной научно-технической конференции, Уфа, 29 октября 2021 года. - Уфа: Издательство УГНТУ, 2021. - С. 17-21.
14. Требования к информационным моделям объектов капитального строительства. Часть 1 Общие требования к цифровым информационным моделям зданий для прохождения экспертизы при использовании технологии информационного моделирования. Редакция 4.1. [Электронный ресурс] - 2020 - URL: https://www.mos.ru/mke/documents/prikazy/view/244254220/ (дата обращения 31.08.2023);
15. Осташев, Р.В., Евтушенко, С.И. Разработка IFC маппинга для выгрузки информационных моделей архитектурных решений // Строительство и архитектура. - 2022. - Т. 10, № 2. - С. 91-110. - DOIhttps://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-91-110.
16. Осташев, Р.В., Евтушенко, С.И. Анализ плагина для связи информационных моделей зданий Direct Link // Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений: матер. XIX междун. научн.-техн. конф., Новочеркасск 22-23 октября 2020 г./ Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) имени М.И. Платова.- Новочеркасск: Лик, 2020.- С. 9-13.
17. Shilov L., Evtushenko S., Arkhipov D., Shilova L. The prospects of information technology using for the analysis of industrial buildings defects / VII International Scientific Conference “Integration Partnership and Innovation in Construction Science and Education” (IPCSE 2020) 11th -14th November 2020, Tashkent, Uzbekistan // (2021) IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1030 (1) 012039. DOIhttps://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012039
18. Евтушенко, С.И., Шилова, Л.А., Улесикова, Е.С., Кучумов, М.А. Информационное моделирование тоннеля метро с противовибрационными мероприятиями // Наука и бизнес: пути развития, 2019, №10 (100), С. 29-35.
19. Шутова, М.Н., Вареница, А.П., Евтушенко, С.И., Подскребалин, А.С. Применение метода 3D сканирования при выполнении обмерных работ объектов производственного и непроизводственного назначения // Строительство и архитектура. - 2022. - Т. 10, Вып. 2 (35). - С. 76-80. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-76-80
20. Пученков, И.С., Евтушенко, С.И. Создание информационной модели здания в среде общих данных // Строительство и архитектура. - 2021. - Т. 9, Вып. 1 (30). - С. 46-50. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2021-9-1-46-50
21. Евтушенко, С.И., Феттер, М.А. Проблемы применения автоматической расстановки элементов при построении информационной модели трубопроводных систем здания по облакам точек // Строительство и архитектура. - 2022. - Т. 10, Вып. 2 (35). - С. 71-75. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-71-75
22. Уланов, А.В., Евтушенко, С.И. Проблемы и решения применения BIM технологий при проектировании окон // В сборнике: BIM-моделирование в задачах строительства и архитектуры. Материалы III Международной научно-практической конференции. 2020. С. 286-295.
23. Evtushenko S.I., Krahmalny T.A., Lepikhova V.A., Kuchumov M.A. The information technologies use at difficult technical objects condition control // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. The International Scientific Conference “Construction and Architecture: Theory and Practice for the innovation Development” (CATPID-2019). 2019. С. 066017. doihttps://doi.org/10.1088/1757-899X/698/6/066017
