Ireneusz Czmoch
Właściciel Managerowie projektu Wykonawca Inwestycja Inżynierowie Konsultanci Architekci Podwykonawcy Miejsce budowy -2-
Architekt Rysunki architektoniczne 2D Konstruktor Rysunki konstrukcyjne 2D Model przestrzenny Oprogramowanie konstrukcyjne Generalny wykonawca Dokumentacja powykonawcza Dokumentacja powykonawcza Podwykonawca Rys. konstrukcyjne 2D Rys. konstrukcyjne 2D Oprogramowanie do projektowania detali Bezpośredni wykonawca -3-
Architekci od zawsze pracują z pomocą modeli bryłowych, - szkicowanych na papierze lub malowanych, które zmieniają na rzuty dostępne dla projektantów branżowych. Konstruktorzy, inżynierowie sanitarni lub elektrycy pracują na schematach odniesionych do rzutów lub przekrojów. Dwa typy rzutów: architektoniczny i konstrukcyjny Rzut architektoniczny - odnosi się do elementów nad stropem Rzut konstrukcyjny - odnosi się do elementów nośnych pod stropem
Systemy CAD - rozwijane od końca lat siedemdziesiątych XX w. Podstawą elektroniczna wersja rysunku 2D Projektanci pracują na wirtualnych kalkach (warstwach). Wspólny plik z wieloma warstwami. Podstawą koordynacji są rzuty i przekroje (nieliczne). Konieczność ręcznej koordynacji różnych branż.
jeden z najbardziej popularnych programów CAD trzy rodzaje pakietów: wersja pełna, AutoCAD LT oraz Design Suite (moduł konwersji rastrowo-wektorowej i narzędzia do renderingu). branżowe pakiety: AutoCAD Architecture, AutoCAD Civil 3D, AutoCAD Structural Detailing, AutoCAD MEP, AutoCAD Inventor itp liczne nakładki i dodatki napisane w języku LISP (LISt Processing), VBA (Visual Basic for Applications) lub C++.
korzysta z własnego formatu DGN oraz formatów DWG i DXF. pierwotnie służył do rysowania w dwóch wymiarach obecnie zawiera moduł modelowania 3D. nakładki: Architecture, Building Mechanical Systems, Building Electrical Systems. szczególnie popularny w branży mostowej, jako narzędzie do klasycznego projektowania graficznego. dla projektantów drogowych dwie wersje programu: InRoads oraz MXROAD, które zapewniają kompleksowe wsparcie przy projektowaniu infrastruktury drogowej. dodatki w językach C/C++, VBA, BAS oraz MDL.
Darmowy i często użytkowany do celów prywatnych. Interfejs bardzo podobnym do AutoCAD a; podobna funkcjonalność Posiada możliwość otwierania plików w formacie DWG i DXF (utworzonych przed dowolny program). W pełni kompatybilny ze wszystkimi XREF ami, możliwość wielostronicowego druku do plików PDF oraz zapisania do wcześniejszych wersji DWG.
Darmowe oprogramowanie CAD dostępne na wszystkie systemy operacyjne, w tym Linuxa. Publiczna licencja GPLv2, którą można we własnym zakresie modyfikować i zmieniać Program nie jest tak zaawansowany i intuicyjny jak DraftSight. Zarządcy projektu zapraszają chętnych do rozwijania programu Każdy może spróbować na własną rękę zmienić kod źródłowy programu.
CAA (Computer Aided Asembly) komputerowo wspomagany montaż CACE (Computer Aided Cost Evaluation) system optymalizacji kosztów CADD (Computer Aided Design and Drafting) projektowanie i kreślenie CAM (Computer Aided Manufacturing) komputerowo wspomagane wytwarzanie CAP (Computer Aided Planning) komputerowo wspomaganie planowania
CAE (Computer Aided Engineering) komputerowo wspomagane obliczenia CAQ (Computer Aided Quality) komputerowo wspomagana kontrola jakości AEC (Architecture Engineering Construction) BIM (Building Information Modeling) FBM (Feature Based Modeling) modelowanie oparte na cechach konstrukcyjnych KBE (Knowlege Based Engineering) CAD + baza wiedzy
Podstawową modelowania 3D jest kernel jądro, które stanowią: biblioteki oprogramowanych algorytmów opisujących geometrię obiektów, procedury tworzące, modyfikujące i przetwarzające dane projektowe, trzy grupy funkcji: modelowania geometryczne, zarządzanie modelem, wizualizacje -14-
Użytkownik ma dostęp tylko do interfejsu aplikacji, tzn. menu, paski narzędzi, okna dialogowe, które komunikują się z jądrem. kernel interfejs Kernel jest podstawową częścią aplikacji, która musi być załadowana jako pierwsza do pamięci operacyjnej komputera i pozostaje w niej do chwili zamknięcia programu. Ten sam kernel jest wykorzystywany przez różne programy. -15-
ACIS Parasolid 1. Aplikacje: AutoCAD, Mechanical Desktop, CADKEY, IntelliCAD, IronCAD, MSC/Nastran for Windows i Working Model FEA, Vellum Solids 2. Koncerny: AlliedSignal, Boeing, Daimler-Benz, Ford, Lockheed Martin, Northrop Grumman, Sony 3. Zastosowanie: ponad 220 aplikacji. 1. Aplikacje: Unigraphics, Solid Works, Solid Edge, Design Wave, MicroStation, IronCAD oraz aplikacje firm The MacNeal-Schwendler i Mechanical Dynamics 2. Koncerny: Boeing, General Motors Hitachi Research, Mitsubishi Motors, Pratt & Whitney, British Aerospace i General Electric 3. Zastosowanie: ponad 240 aplikacji -16-
W tym modelowaniu parametrycznym model staramy się opisać możliwe jak najogólniej. Wskazujemy przykładowo, które ściany są równoległe, które prostopadłe, które krawędzie muszą się przeciąć, itp. Takie ujęcie powoduje nieco odmienny styl projektowania. Przy tworzeniu pojedynczego modelu jest on bardzie pracochłonny w stosunku modelowania bezpośredniego. Olbrzymią zaletą jest jednak możliwość generowania całych rodzin podobnym obiektów. 17
Podstawowym pojęcie modelowania parametrycznego są więzy. Więzami nazywamy pewne zależności, właściwości, cechy modelu geometrycznego. Więzy dzielimy na: geometryczne wymiarowe dynamiczne 18
Więzy geometryczne to zależności miedzy elementami modelu takie jak równoległość, prostopadłość, zgodność współrzędnych, styczność. Więzy wymiarowe opisujemy równaniami, nierównościami lub konkretnymi liczbami. Więzy dynamiczne definiujemy zależności między poszczególnymi zespołami (częściami) opisywanego modelu. 19
20
2D 3D BIM Precyzyjny rysunek techniczny Model przestrzenny obiektu Dokumentacja otrzymywana z modelu Relacje między obiektami Wymiar czasu Szacowanie kosztów Model parametryczny Przypisywanie właściwości poszczególnym obiektom Model parametryczny 3D Symulacja zapotrzebowania energii i oświetlenia Automatyzacja modelowania do obliczeń wytrzymałościowych Praca na jednym modelu 21
Trzy podstawowe rodzaje integracji aplikacji: wokół wspólnej bazy danych wokół interfejsu wokół formatu danych Wspólny mianownik: model 3D projektowanego obiektu -23-
model dostępny z każdej strony można zaglądać do wnętrza modelu realistyczne sprawdzanie kolizji elementów sprawdzanie przenikania części modelowanego obiektu automatyczne tworzenie rzutów i przekrojów generowanie realistycznych wizualizacji automatyczne generowanie zestawień materiałowych, powierzchniowych, kubaturowych -25-
Praca na jednym modelu Relacje między obiektami Automatyzacja modelowania do obliczeń wytrzymałościowych Wymiar czasu Szacowanie kosztów Symulacja zapotrzebowania energii i oświetlenia 26
Kolizje w modelowaniu Ciężkie Łagodne, związane z prześwitem, tolerancją Związane z etapowaniem wykonywania robót
ArchiCAD Revit Microstation v8 Architecture Digital Project Tekla Structures BIM Software
najstarszy pakiet modelowania BIM 3D bardzo rozbudowana biblioteka elementów modelowanie parametryczne GDL (Geometric Description Language) współpracuje (poprzez IFC, GDL) z Revit Structure, Tekla, Graphisoft MEP Modeller, Green Building Studio, Artlantis, LightWork Design ArchiCAD17: łączenie elementów i warstw (np. ścian) według określonych priorytetów, "inteligentne" materiały budowlane, funkcja tworzenia modelu 3D z rzutów budynku
od samego początku - celem model 3D pozwala na pracę: od modelu 3D do dokumentacji 2D oraz od dokumentacji 2D do modelu 3D pierwotny podział na: Build (obecnie Architecture), Structure (Konstrukcja) oraz MEP (Instalacje) obecnie: integracja wszystkich części w jeden pakiet intuicyjne narzędzie do projektowanie BIM 3D łatwe tworzenie nowych parametrycznie opisanych obiektów z pomocą narzędzia "rodziny" współpracuje z: AutoCAD, Civil 3D, Navisworks import modeli w formacie DXF, m.in. z SketchUp, Rhinoceros
element pakietu Microstation (Bentley Systems) z nakładką Architecture pozwala na tworzenie modeli i zarządzanie parametrami obiektów. łatwe modelowanie splajnami oraz bryłami. możliwość dokładnego opisywania i edytowania modelu dla potrzeb dokumentacji 2D. program wspiera większość formatów, w tym DWG i DXF (posiada certyfikat IFC) ProjectWise - do archiwizowania i uruchamiania gotowych modeli
Budowlano-architektoniczna wersją sytemu Dassault CATIA do modelowania parametrycznego w branży lotniczej i samochodowej. Digital Project Designer (modelowanie inżynieryjnoarchitektoniczne, w tym parametryczne), Digital Project Manager (zarządzania informacjami dla menedżerów i kosztorysantów) Extensions zawiera m.in. projektowanie instalacji, zaawansowane modelowanie krzywych 3D jak również zaawansowaną kontrolę parametryczną oraz interfejs z programem Primavera do zarządzania projektami (PPM Project Portfolio Management)
oprogramowanie fińskiej firmy, w technologii OpenBIM każdy użytkownik może dostosować je do swoich potrzeb parametryczne modele większości dostępnych materiałów narzędzie do projektowania konstrukcji, najbardziej wymagających i skomplikowanych geometrycznie struktur. dobrze współpracuje z programem Autodesk Revit: zoptymalizowany import plików pomiędzy programami oraz jednolity algorytm tworzenia rodzin elementów. platforma projektowa Tekli Structure jest bardzo uniwersalna; składa się 20 programów do analizy konstrukcji i zarządzania projektami.
Nie ma na rynku bezpłatnego software u umożliwiającego kompleksowe projektowanie konstrukcji w technologii BIM. Dostępne są programy umożliwiające otwieranie i czytanie dokumentacji w postaci trójwymiarowego modelu za pomocą czy to komputera, czy też urządzeń mobilnych (tablety, smartfony).
otwieranie plików w formacie 3D DWF (z AutoCAD lub Revit) otwieranie plików w formacie NWD skompresowany model łatwy do przesyłania i przechowywania na serwer odczytywanie parametrów i danych o modelu oraz załączonych animacji i komentarzy. komplet narzędzi nawigacyjnych, w tym wirtualny spacery, obracanie i zoomowanie obiektu.
interfejs modelami branżowymi i różnymi programami, sprawdzanie budynku pod kontem kolizji (konstrukcja instalacje) narzędzie wymiany informacji i dodawania notatek tekstowych i wizualnych na modelu. bardzo popularne narzędzie, ponad 100 000 użytkowników w 160 krajach na świecie.
funkcje: spacer po modelu, analiza modelu lub rzutów analiza danej części modelu w formie dokumentacji 2D po kliknięciu na hiperłącze z modelem 3D wersja darmowa (okrojona) i płatna (pełna) działa na systemach operacyjnych takich jak Windows i MacOS oraz Android i ios
Industry Foundation Classes otwarty i neutralny format danych dla openbim, służy do zapisu modelu obiektu oraz informacji o nim, w sposób który może być wykorzystany w różnych programach, niezależnie od ich producenta, normy ISO - podstawa formalna format plików ASCII, kompaktowy, czytelny dla programistów
Zalety BIM Skrócenie czasu pracy względem projektowania w systemie CAD Zmniejszenie ryzyka wystąpienia kolizji w dokumentacji projektowej Ściślejsza współpraca projektantów Wady, problemy zastosowania BIM w praktyce Brak standardów projektowania, kosztorysowania Mnogość: producentów, programów, formatów plików Wysokie koszt nowej technologii: sprzęt i programy Koszt i czas wykształcenia sprawnych użytkowników 41
DYREKTYWA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY 2014/24/UE z dnia 26 lutego 2014 r. w sprawie zamówień publicznych: ( ) państwa członkowskie mogą wymagać zastosowania szczególnych narzędzi elektronicznych, takich jak narzędzia elektronicznego modelowania danych budowlanych lub podobne
USA, Kanada standard BIM od 2007 r. Chiny IFC standardem krajowym Hong Kong pełna implementacja BIM do 2015 r. Singapur BIM obowiązujący w budowlanej dokumentacji technicznej od 2015 r. Australia standardy OpenBIM wymagane we wszystkich zamówieniach publicznych od 1 lipca 2016 r. Wielka Brytania wszystkie inwestycje publiczne realizowane w BIM od 2016 r.
47 Astrum Business Park kompleks biurowy w Warszawie
48
49
50
51 Dwa modele: architektoniczno-konstrukcyjny oraz instalacyjny. Oszczędność czasu na poziomi 10%, przy wzroście dokładności o 80%. Pliki CADowskie były wtórne, cała koordynacja odbywała się na modelach 3D. Kolizje były wykrywane głównie w Revicie. Synchronizacja pracy - plik centralny na serwerze firmowym i pliki lokalne w gestii poszczególnych użytkowników. Dokumentacja na budowę była dostarczona w postaci modeli 3D oraz w formie papierowej. Polskie prawo wymaga dokumentacji papierowej.
Model 3D był efektywnie wykorzystywany podczas montażu instalacji. Prawie wszystkie kolizje zostały znalezione na etapie projektowania i na bieżąco usuwane. Błędy mogły wynikać z błędnego montażu. Zyski: mniej przeprojektowań, mniej przeróbek, mniej pracy z projektem, mniej rewizji i zmian. Koszt zainwestowania technologii BIM zwróciły się w momencie zamawiania materiałów i elementów na budowę. Przedmiary odpowiadały temu co jest rzeczywiście w modelach 3D. 52