Привет, Хабр!

Меня зовут Дарья Попова, я из отдела внедрения технологий информационного моделирования ПИК Digital. Мы занимаемся разработкой и внедрением технологии BIM-проектирования. Одна из наших задач — понять, что́ проектировщикам нужно автоматизировать, и создать инструменты, которые помогут работать быстрее, точнее и качественнее.

Технология в совокупности с инструментами помогает проектировщику наиболее эффективно достичь результата, а именно — сформировать модель, которая содержит в себе необходимые элементы, наполнена параметрами и удовлетворяет изначальным требованиям.

В этой статье расскажем про один из ключевых процессов междисциплинарного взаимодействия на этапе проектирования — работу с отверстиями для инженерных коммуникаций. Поговорим о том, как выдаётся задание на отверстия, как проходит согласование и как разработанные нами плагины помогают сократить трудозатраты проектировщиков.

Почему важны отверстия в модели?

Под отверстием мы понимаем вырез в конструкциях (сквозной или несквозной), который необходим для прохода инженерных систем, выступающий в роли ниши, приямка или лючка. Почему отверстия так важны? Это влияет сразу на несколько критически важных сценариев работы с BIM-моделью:

• Проверка на коллизии

Без отверстий в местах пересечения инженерных сетей с несущими стенами или перекрытиями система будет фиксировать массу конфликтов, и в итоге проверка на геометрические коллизии пройдена не будет.

• Оценка стоимости строительства

Наличие отверстий позволяет получить более точные данные об объемах, например, бетона. Так как отверстие — это не просто объемный элемент, а элемент, который вырезает объем из конструкции.

• Разработка проектной документации

Отверстия обязательно должны быть отражены на чертежах, которые генерируются на основе 3D модели. Если их не будет в цифровой модели, чертежи окажутся неполными.

Регулярная проверка моделей на коллизии помогает заранее выявить пересечения, где отверстия были упущены, и также устранить проблему передачи документации на стройплощадку. Это особенно важно для крупных отверстий (например, более 300 мм в несущей стене). Если их не предусмотреть заранее, то на стройке придётся выполнять сложные работы по пробивке конструкции и дальнейшему её усилению, чтобы не нарушить несущую способность здания.

Таким образом, использование BIM-технологий позволяет заранее обнаружить и устранить ошибки, которые на стройплощадке могут стоить дорого. Конечно, лучше всего, когда к моменту проверки на коллизии все необходимые отверстия уже размещены в модели и точно соответствуют реальному положению инженерных сетей. Именно для этого и нужны инструменты автоматизации — они помогают избежать случайных упущений и сводят к минимуму влияние человеческого фактора. Как это работает на практике, расскажем дальше.

Что из себя представляет работа с отверстиями в BIM?

Работа с отверстиями в BIM проходит в несколько последовательных этапов:

1. На первом этапе инженер размещает в своей модели псевдо-отверстия, которые, по сути, являются «заданиями» на отверстия. Это объемные элементы, которые визуализируют размеры и положение будущего выреза, но саму конструкцию не прорезают.

2. Затем архитекторы и конструкторы анализируют положения данных псевдо-отверстий, при необходимости запрашивают изменения и размещают в своих моделях полые объемные элементы, которые вырезают объем из конструкции в тех же местах и тех же габаритов, что и псевдо-отверстия ИОС (инженерное оборудование и сети). Но могут быть расхождения, если, например, специалист АР/КР объединяет отверстия на своей стороне, минуя изменения в заданиях со стороны инженеров. 

Какую роль играют плагины?

С переходом ПИК на активное BIM-проектирование в Autodesk Revit появилась как возможность, так и потребность регулярно проверять модели на геометрические коллизии. Для этого важно, чтобы отверстия под коммуникации были корректно размещены в архитектурных (АР) и конструктивных (КР) моделях.

Если задания на отверстия формировать вручную, без средств автоматизации, процесс становится крайне трудоёмким, рутинным и подверженным ошибкам. Каждый раз приходится размещать отверстие, вручную задавать габариты, учитывать правила расположения, а при изменениях в инженерных сетях — снова всё корректировать. Если на этапе проверки вдруг обнаруживается пропущенное отверстие, приходится заново проходить весь цикл: выдавать новое задание, согласовывать его, размещать отверстие, при необходимости добавлять арматурное обрамление, дорабатывать чертежи. Всё это занимает дополнительное время и увеличивает риск ошибок.

Поэтому в какой-то момент стало очевидно, что автоматизация выдачи и обработки заданий на отверстия — необходимый шаг. Это позволило значительно сократить трудозатраты, получать более качественные задания от инженеров, которые удовлетворяют требованиям архитекторов и конструкторов, и минимизировать количество коллизий, связанных с отсутствием или неправильным расположением отверстий.

Изначально использовались локальные разрозненные решения, но постепенно в ПИК были разработаны полноценные плагины для работы с отверстиями:

• «Вставка отверстий» для инженеров ИОС;

• «Конвертер отверстий» для конструкторов (КР);

• «Отверстия» для архитекторов (АР).

Также есть ещё один вспомогательный инструмент, помогающий заполнить параметры у псевдо-отверстий, которые расставлены вручную в модели ИОС, а также у прорезанных отверстий в моделях АР и КР.

Как выстроена работа с отверстиями?

Рассмотрим, как выстроена цепочка действий по выдаче, согласованию и обработке задания на отверстия в ПИК. 

Перед тем, как выдать задания на отверстия, обязательно согласовываются все разделы: на этом этапе устраняются пересечения между инженерными сетями (например, ОВ, ВК, СС, ЭОМ). Далее работа строится по следующей последовательности:

1) Инженеры ИОС расставляют в своих моделях псевдо-отверстия с помощью инструмента «Вставка отверстий» — в местах пересечения инженерных коммуникаций с конструкциями (стены, перекрытия). Для лючков и ниш элементы добавляются вручную, после чего с помощью отдельного инструмента заполняются параметры (материал конструкции, отметки, дисциплина) для дальнейшей обработки на стороне АР и КР.

2) Отверстия объединяются в группы по этажам (подземный, первый, типовой, кровля), типам конструкций и секциям. На видах-заданиях в Revit инженеры маркируют псевдо-отверстия, чтобы архитекторы и конструкторы могли оставить комментарии. После формирования групп инженеры преобразуют их в отдельные файлы Revit для дальнейшей передачи специалистам АР/КР. Экспорт групп осуществляется при помощи плагина «Вставка отверстий». В процессе выгрузки файлам также передаются общие координаты. 

3) Инженеры размещают файлы с отверстиями на сетевом диске и отправляют архитекторам и конструкторам письмо с ссылкой на файлы и указанием подготовленных видов в модели.

4) Архитекторы и конструкторы загружают задания на отверстия к себе в модель, проверяют их и отмечают замечания на отдельных видах в Revit, а также могут выгрузить список непринятых отверстий в Excel при помощи плагина. После этого отправляют инженерам письмо с именами видов с комментариями и приложением файла со списком отверстий, к которым есть замечания. Обсуждение вопросов, если они возникают, проходит на совещаниях или в рабочих чатах.

5) При наличии замечаний инженеры корректируют задания, вносят изменения и отмечают их на тех же видах, используют инструмент «Параметризация» для актуализации данных, и повторно выдают задание. Этот цикл повторяется до согласования. После согласования архитекторы и конструкторы прорезают отверстия в своих моделях с помощью плагинов, заполняют параметры для оформления чертежей. Если необходимо объединить какие-либо отверстия, которые не требуют изменения положения сетей, то в таком случае конструкторы согласуют данное действие с инженерами и затем объединяют в своих моделях прорезанные отверстия без повторной выдачи задания со стороны инженеров.

Какие проблемы решает инструмент?

Разберём подробнее, какие задачи помогают решать наши плагины по формированию заданий на отверстия и их дальнейшей обработке, и как это влияет на качество заданий, скорость и трудозатраты.

Шаг 1. Расстановка отверстий в местах пересечения инженерных коммуникаций и строительных конструкций

Если расставлять псевдо-отверстия вручную, инженеры неизбежно сталкиваются с большим объемом рутинной работы и потерей времени. Для архитекторов и конструкторов это оборачивается тем, что задания на отверстия часто оказываются некачественными, а это может проявляться сразу в нескольких проблемах:

• «Кривые» привязки отверстий относительно осей и уровней, например, значения не кратные 10 мм.

• «Кривые» габариты отверстий — тоже не кратные 10 мм.

• Лишние или некорректно расположенные отверстия. Например, сначала сеть располагалась в одном месте, там было размещено отверстие, потом сеть сместилась, а отверстие осталось на том же месте, либо остались и прежнее отверстие, и новое. 

• Перепутанные габариты: для корректного вырезания отверстия на стороне архитекторов и конструкторов его ориентация должна быть строго определённой, иначе габариты могут поменяться местами.

• Несоблюдение требований архитекторов и конструкторов, например, минимальное расстояние от края железобетонной стены до ближайшей грани отверстия должно быть не менее 200 мм.

Чтобы избежать этих типовых ошибок, используется инструмент «Вставка отверстий» для инженеров ИОС. При запуске анализа пересечений плагин сам определяет все места, где инженерные сети (трубы, воздуховоды, лотки, короба, соединительные детали) пересекаются со строительными конструкциями (стены, перекрытия), автоматически подбирает положение и габариты будущих отверстий с учётом заданных настроек.

Сейчас в инструменте предусмотрены такие настройки:

• Зазоры для каждой категории элементов. Для каждой системы (например, лотки, воздуховоды, трубы) можно задать свой зазор — это расстояние от границы отверстия до края элемента или до края изоляции, если она есть.

• Округление положения отверстий. Пользователь сам указывает, с какой кратностью отверстия будут «привязываться» к осям и уровням. Если отверстие расположено в перекрытии, округляется расстояние до ближайших параллельных осей; если в стене — до ближайшей перпендикулярной оси и до уровня.

• Округление габаритов отверстий. Можно задать кратность, с которой габариты отверстия будут округляться.

  

Помимо основных настроек, в инструменте реализованы и дополнительные возможности:

• Объединение отверстий в перекрытии. В интерфейсе пользователь сам отмечает, нужно ли объединять близко расположенные отверстия. Для этого заданы чёткие правила — объединение зависит от начальной площади отдельных отверстий, площади будущего объединённого отверстия и расстояния между ними.

  

• Расстановка отверстий только в железобетонных элементах. Если активировать эту функцию, плагин не будет предлагать размещать отверстия в конструкциях, которые не относятся к железобетонным.

• Не формировать отверстия на месте уже расставленных вручную. Если пользователь заранее добавил отверстие вручную на пересечении сети со стеной, при включённой опции инструмент не предложит повторно разместить отверстие в этом же месте. В противном случае появится дополнительное отверстие, созданное по правилам плагина.

В моделях могут использоваться и сборные семейства, например, сантехнические кабины (СТМ). Это заготовки, в которые уже включены стены, двери и другие элементы, в том числе псевдо-отверстия. Семейство кабины размещается в архитектурной модели. Благодаря функции плагина «Анализировать отверстия из семейств СТМ в АР» можно автоматически разместить в модели ИОС отверстия с такими же габаритами и в тех же местах, что и в семействах сантехнических кабин.

При размещении инженерных отверстий важно соблюдать требования архитекторов и конструкторов. Плагин, анализируя пересечения, дополнительно проверяет, соответствуют ли предварительно размещённые отверстия всем правилам. В некоторых случаях инструмент не только подсвечивает нарушения, но и сам корректирует модель. Например, если расстояние между верхом отверстия и верхом железобетонной стены меньше 200 мм, плагин автоматически «дотягивает» верхний край отверстия до самой плиты. Если же расстояние больше или равно 200 мм, или равно 0 мм (отверстие уже упирается в плиту), никаких изменений не происходит.

Есть и другое важное правило: расстояние между дверным проёмом и отверстием, расположенным над ним, должно быть не менее 200 мм. Если это условие не выполнено, плагин просто сигнализирует об ошибке — дополнительных действий не происходит. В таком случае пользователь сам решает, оставить отверстие с нарушением или, например, сдвинуть сети выше, чтобы увеличить расстояние. Если отверстие всё же размещено с нарушением, при передаче задания архитекторы или конструкторы увидят в параметрах соответствующее сообщение о недостаточном расстоянии (с указанием фактического значения) и смогут вернуть задание инженерам на доработку.

Таким образом, у плагина есть несколько вариантов поведения: он может ничего не менять, просто подсветить пользователю ошибку и оставить решение на его усмотрение, либо автоматически откорректировать габарит отверстия, чтобы правило было соблюдено.

В начале работы проектировщик запускает анализ пересечений: выбирает один или несколько файлов с конструкциями (АР или КР), настраивает область поиска (по всей модели или только на конкретном виде или уровне). Затем появляется список всех найденных пересечений в выбранной области. Для каждого отверстия в окне сразу видны его будущие габариты (высота, глубина, длина), а в специальном поле отображается текст с описанием возможных несоответствий правилам.

Для каждого предварительного отверстия можно открыть подрезанный 3D-вид, где сразу видно конкретное пересечение. Это позволяет проектировщику быстро определить место с ошибкой и при необходимости внести изменения в модель — например, сместить инженерную сеть. После анализа и при необходимости корректировок пользователь выбирает нужные элементы в списке и запускает расстановку отверстий. Можно расставить сразу все найденные отверстия или только отдельные. В результате в местах пересечений появляются псевдо-отверстия.

Одна из ключевых функций плагина — статусы отверстий. При анализе для каждого элемента автоматически назначается статус:

• «Новое пересечение» — на месте пересечения сетей и конструкции ещё нет размещённого псевдо-отверстия.

• «Требует обновления» — псевдо-отверстие уже есть, но изменилось положение конструкции, инженерных сетей или габариты, поэтому требуется его актуализация.

• «Пересечение отсутствует» — ранее псевдо-отверстие было размещено, но сеть или конструкция были удалены, значит отверстие в этом месте больше не нужно.

• «ОК» — с псевдо-отверстием всё в порядке, корректировки не требуются.

Работа со статусами позволяет проектировщику быстро реагировать на любые изменения в модели без лишних затрат времени и усилий.

Итак, как плагин помогает на этапе формирования задания на отверстия?

• Во-первых, расположение псевдо-отверстий сразу проверяется на соответствие правилам, которые задают архитекторы и конструкторы. Благодаря этому инженеры видят все несоответствия и могут быстро внести изменения, а в некоторых случаях плагин даже исправляет ошибки автоматически. Это позволяет проектировщикам ИОС заранее «отловить» и устранить ошибки, чтобы передать более качественное задание архитекторам и конструкторам. Это экономит время обеих сторон.

• Во-вторых, округление габаритов псевдо-отверстий, а также их привязок к осям и уровням избавляет архитекторов и конструкторов от «кривых» значений и облегчает доработку модели.

• Наконец, функция отслеживания изменений помогает удобно выявлять и актуализировать положение псевдо-отверстий, если в модели что-то поменялось.

После расстановки псевдо-отверстий пользователь, если нужно, объединяет находящиеся рядом отверстия с помощью встроенного функционала плагина. Затем отверстия группируются, и с помощью функции «Экспорт группы» эти группы преобразуются в отдельные файлы Revit, которым автоматически передаются общие координаты.

Каждое отверстие, расставленное через плагин, получает уникальный идентификационный номер. Если какое-то отверстие позже скопируют, при экспорте плагин присвоит ему новый номер. Это важно для корректной дальнейшей обработки отверстий на стороне архитекторов и конструкторов.

Шаг 2. Передача отверстий

Процесс передачи задания на отверстия происходит за пределами плагина. 

Шаг 3. Анализ задания со стороны АР, КР и конвертация 

Для архитекторов (АР) и конструкторов (КР) последовательность действий примерно одинакова. С помощью плагинов «Конвертер отверстий» (для КР) и «Отверстия» (для АР) пользователь запускает анализ одного или нескольких выбранных заданий — это файлы с псевдо-отверстиями, переданные от инженеров.

В списке для каждого отверстия отображается, каким семейством на стороне АР или КР оно будет реализовано вместо семейства ИОС (то есть псевдо-отверстия). Например, у КР есть разные варианты отверстий — с обрамлением арматурой или без. Чтобы в списке отображались нужные семейства и типы, заранее настраиваются сопоставления между семействами ИОС и АР/КР. При анализе задания пользователь всегда может выбрать подходящее семейство и тип, если вариант по умолчанию не подходит.

Ранее уже упоминались уникальные идентификационные номера (GUID) для отверстий — при анализе задания плагин обязательно проверяет, чтобы у каждого отверстия был свой уникальный номер. Это необходимо для отслеживания статусов.

Когда начинается анализ, для каждого отверстия определяется его текущий статус: новое ли это отверстие, было ли оно уже прорезано раньше, пропущено ли, изменились ли его координаты или габариты. Проектировщик сразу видит в списке статусы всех отверстий: «Новое», «Прорезано», «Изменено», «Пропущено» и т.д.

Кроме того, каждое конкретное отверстие можно отдельно проверить: достаточно кликнуть по соответствующей иконке — откроется специальный 3D-вид, где видно, как псевдо-отверстие размещено относительно конструкции.

Если в новом задании от инженера изменились какие-то отверстия — например, они сдвинулись или поменяли габариты, — плагин это сразу подсветит проектировщику. В таком случае обновить отверстие в модели можно автоматически. Это становится возможным, потому что вся информация об отверстиях хранится в базе данных, и система отслеживает любые изменения.

Архитектор или конструктор также может быстро найти отверстия, переданные с нарушениями правил, отметить их и выгрузить список непринятых отверстий в Excel для обратной связи инженерам.

После анализа задания специалист АР или КР запускает конвертацию: отверстия автоматически размещаются в их моделях как полые элементы (они уже вырезают объём, в отличие от псевдо-отверстий) с теми же габаритами и привязками, что и в задании.

Поскольку отверстия выдаются от разных дисциплин по отдельности, их объединение лежит на стороне конструкторов и архитекторов. Если кто-то из специалистов обнаруживает места, где есть смысл установить совместное отверстие, они сначала согласуют это решение с инженерами ИОС, а затем объединяют отверстия уже в своих моделях. Плагин позволяет быстро увидеть такие места (например, если расстояние между отверстиями меньше 200 мм) и по нажатию одной кнопки объединить их. При этом у проектировщика всегда есть возможность объединить и те отверстия, которые не попадают под автоматические условия. Решение остаётся за ним.

В итоге с помощью плагина проектировщик может быстро и эффективно обработать задание от инженеров. Например, архитектору больше не нужно вручную проверять, соблюдены ли все внутренние правила, правильно ли расположено отверстие в стене относительно других конструкций. Всё это сразу видно в интерфейсе, и при необходимости он может тут же отправить запрос на изменения по почте или в мессенджере.

Одним из ключевых пунктов также является наличие базы данных. Она позволяет хранить информацию об отверстиях и в случае изменения заданий подсвечивать архитектору или конструктору информацию о необходимости внести корректировки в отверстия, размещенные в его модели.

Заключение

Размещение отверстий в модели — важная часть любого BIM-проекта. Внедрение автоматизированных инструментов для работы с отверстиями делает этот процесс гораздо эффективнее: сокращаются трудозатраты, уменьшается количество ошибок из-за человеческого фактора и всегда соблюдаются правила размещения.

Что нам уже удалось улучшить с помощью разработанных инструментов:

• избавиться от «кривых» привязок и габаритов отверстий;

• быстро проверять, соответствует ли задание на отверстие требованиям архитектора и конструктора;

• сократить число итераций согласований;

• уменьшить количество коллизий при проверке модели, вызванных ошибками в расположении отверстий или их отсутствием;

• освободить проектировщиков от рутинных операций.

Наш плагин ещё не идеален, но уже стал прочной основой для развития. Мы уверены, что совершенствование инструментов для работы с отверстиями — ключ к дальнейшему росту эффективности BIM-проектирования в ПИК. В ближайших планах — доработать текущий функционал, сделать настройки гибче и добавить новые возможности, чтобы минимизировать потери информации при передаче и согласовании заданий на отверстия.

Если вам интересна автоматизация проектирования, больше информации о наших продуктах и новостях команды BIMTeam ищите в канале t.me/bimteamnews и на сайте bimteam.ru.