Запитання для самоперевірки

1. Дайте визначення автоматизованого проектування.

2. Охарактеризуйте стадії будівельного проектування в САПР.

3. Що таке САПР?

4. Назвіть переваги застосування інженерних САПР та охарактеризуйте їх роль у галузі матеріального виробництва.

5. Охарактеризуйте стан ринку інженерних САПР.

6. Як поділяються САПР залежно від їхнього функціонального призначення?

7. Подайте класифікацію користувачів САПР.

8. Назвіть найтиповіших представників архі­тектурно-будівельних САПР.

9. Охарактеризуйте можливості архітектурних і будівельних САПР.

10. Назвіть найвідоміші розробки на базі AutoCAD країн СНД.

2. Архітектурне проектування в сапр

2.1. Сучасні напрямки розробки та особливості функціонування проектувальних систем

Каталоги компаній, які займаються поширенням програм для будівельного проектування, налічують сотні найменувань програм вітчизняних і зарубіж­них виробників з усіх розділів проекту. У межах цього конспекта роз­глянемо кілька типових програмних систем, що використовуються у практиці проектування конструкцій будівель та споруд для розрахунку, проектування та випуску робочих креслень. Передусім мова піде про так звані базові про­грами, на основі яких будуються різноманітні спеціалізовані додатки.

До універсальних базових програм належить один із найбільш популярних інструментів для випуску проектної документації — система AutoCAD ком­панії Autodesk. Добре продуманий графічний діалог із багаточисельними функціями, безперервний розвиток та підтримка (над графічною системою AutoCAD у фірмі Autodesk уже багато років працює понад 5000 спеціалістів) докорінно змістило акценти САПР у бік автоматизації чисто графічних робіт, тим більше, що випуск проектної документації на комп’ютерах став практично обов’язковим для більшості проектних фірм. На сьогодні AutoCAD — майже світовий стандарт у галузі систем автоматизованого проектування (САПР), реалізованих на персональних комп'ютерах. Формати файлів DWG і DXF системи AutoCAD стали стандартом обміну даних для більшості програм. Універсальність системи, крім того, забезпечує велика кількість спеціалізованих програмних "надбудов", створюваних багатьма незалежними розробниками та підключених до AutoCAD. До таких надбудов, наприклад, належать системи архітектурного проектування Architectural Desktop (Autodesk) та Project Studio (Consistent Software (CS), Москва), архітектурно-будівельна лінія МАЭСТРО (Група Маестро, Київ), додатки для оформлення архітектурно-будівельних креслень СПДС GraphiCS (CS) і ПАРКС (Медінвестпроект, Київ) та ін.

До базових, як правило, належать і системи архітектурного проектування. Це пов'язано з тим, що розробка більшості розділів проекту виконується на основі архітектурної моделі (об'ємно-планувального рішення, що є її основою), наявність цієї моделі становить якщо не обов'язкову, то бажану умову для автоматизації випуску проектної документації. Крім зазначених вище систем, широке застосування у практиці проектування знайшли системи ArchiCAD (Graphisoft, Угорщина) і ALLPLAN (Nemetschek, Німеччина), які використову­ють власне графічне середовище. Для створення нових додатків згадані системи у своєму складі мають спеціальні програмні засоби, які називають інтерфейсом прикладних програм — Application Program Interface (API). Ці засоби використо­вують розробники програмного забезпечення, з їхньою допомогою створені програми для передавання геометрії будівлі в системи розрахунку та проекту­вання конструкцій, просторового трасування систем повітроводів та кондицію­вання, розведення по будівлі мереж енергопостачання та багатьох інших.

Для автоматизації проектування металевих конструкцій використовують спе­ціальні програми, що враховують специфіку конструкцій цього виду. До них належать комплекси StruCAD (AceCAD Software), HyperSteel (DSC CAD/CAM-Technologien GmbH, Німеччина), RealSteel (InRe, Литва) та ін. (дві останні зі згаданих програм становлять додаток AutoCAD). Відмінною ознакою цього виду програмного забезпечення є розвинені засоби тривимірного графічного моделю­вання конструкції та автоматичне формування на основі цієї моделі комплектів креслень марок KM і КМД. Більше того, як додаток до програми StruCAD розроб­ники пропонують додаткові модулі, серед яких модуль для створення програм керування верстатами з числовим програмним управлінням, на яких виготовля­ють елементи металоконструкцій, тобто здійснюється перехід від CAD до САМ.

Таким чином, можемо виділити декілька основних напрямів розвитку сучасних проектувальних систем:

• графічні системи (типу AutoCAD), що мають потужний апарат для створення на екрані комп’ютера графічного зображення об’єкта і здатні видавати проектні документи, що відповідають лише екранному зображенню;

• графічні системи (типу ArchiCAD, InteAr, Allplan, Architectural Desktop), що мають потужний апарат графічного діалогу, який дозволяє створювати за екраном графічну модель об’єкта, що відображає його геометричні та видові властивості, і видають графічну інформацію про об’єкт на основі обробки цієї моделі;

• проблемно-орієнтовані проектувальні системи (типу SCAD, ЛІРА, NІSА, АNSIS, COSMOS), що мають дружній вузькопрофесійний інтерфейс, добре структуйовану цифрову модель об’єкта, ряд чисто проектних процедур, проте вирішують обмежений клас проблемних задач і вимагають від користувача глибоких професійних знань у предметній області;

• проектувальні системи, орієнтовані на максимальне використання можливостей системи «спеціаліст-комп’ютер», що включає розвиток моделі об’єкта, дружній інтерфейс, спеціалізовану експертну систему, базу знань і відповідають вимогам сучасних інформаційних технологій (типу МОНОМАХ);

• інтегровані системи, що базуються на цифровій моделі об’єкта (ЦМО). У ЦМО об’єкт представляється як набір елементів (ригель, колона, опалювальний прилад, кондиціонер, елемент освітлення і т.п.), кожний з яких має набір реквізитів – геометричних і змістових.

До геометричних характеристик відносяться параметри, що визначають положення елемента у просторі. Це можуть бути просто координати чи узагальнені параметри (номер поверху, приміщення, стеля чи підлога), а потім – місцеві координати.

До змістових характеристик відносяться реквізити, що характеризують цей елемент (колона, її розміри, клас бетону, характеристики армування).

Таким чином, ЦМО є комп’ютерним відображенням об’єкта, який буде існувати в натурі. Іншими словами, ЦМО – це «віртуальний об’єкт».

«Віртуальний об’єкт» має бути сформований у вигляді тривимірної моделі, у якій кожна конструкція чи елемент будівлі розглядаються як об’ємні. Для кожного типу конструкцій із об’ємної моделі можуть бути отримані не лише їхні плоскі проекційні «картинки», тобто геометричний чи графічний образ, що відображається на кресленнях, але й інформація про матеріали, міцнісні та фізичні властивості, кольори, об’ємну вагу, вартість, виробника і т.д. Для всієї будівлі в цілому із моделі можна визначити об’єм, площу, енергоспоживання, тепловий і повітряний баланс, освітленість, інсоляцію, навантаження та багато іншого. При цьому зовсім не обов’язково на перших етапах визначати всі необхідні параметри об’єкта – важливо, щоб віртуальна модель будівлі дозволяла робити це на будь-якій стадії проектування. Тоді ітераційний процес проектування з інформаційного погляду на кожному кроці представляє собою процедуру «наповнення» моделі об’єкта інформацією з одночасним використанням відомостей із бази даних об’єкта. Зрозуміло, що система проектування буде ефективною тоді, коли «віртуальний об’єкт» буде інформаційно пов’язаний із величезною кількістю довідково-інформаційного матеріалу, який можна одного разу занести в систему, а потім використовувати в будь-який час на кожному робочому місці, за кожною спеціальністю. Прикладом довідкових даних можуть бути різноманітні відомості про матеріали, вироби, планувальні рішення, типові будівлі, фрагменти будівель, вузли, дані про прилади, автоматику, електрику, сантехніку і т.д. Як правило, ці дані, систематизовані та стандартизовані, наводяться у довідковій літературі, каталогах виробів і матеріалів, типових проектах і рішеннях.

Велика кількість виробів і конструкцій (вікна, двері, сантехнічні вироби, прилади автоматики, кондеціонування і т.д. виготовляються на заводах і включені до «Класифікатора виробів» України. Їх зображення стандартизовані, а параметри креслень регламентовані і визначаються маркою виробу. Наприклад, збірні сантехнічні кабіни виготовляються на заводі, транспортуються цілими на будову, а там монтуються на перекриттях будівлі. При створенні креслень цієї будівлі логічно також знаходити зображення всього агрегату сантехкабіни як єдиного графічного блоку бази даних і розміщувати його на кресленні як одну марку, а не викреслювати щоразу на планах і розрізах заново. Одночасно з цим можна визначити із бази даних такі показники, як вага, завод – виробник, альбом робочих креслень і т.д.

Такий підхід дозволяє зробити базу даних «віртуального об’єкта» більш лаконічною і швидко адаптованою до появи нових виробів. Цифрову модель об’єкта мають супроводжувати програмні засоби візуалізації, що дозволяють проглядати з різних точок зору екстер’єри та інтер’єри «віртуальної будівлі», створюючи ілюзію спілкування з натурним об’єктом.

Таким чином, технологія проектування на основі нових концепцій буде полягати в послідовному «спілкуванні» з ЦМО спеціалістів різних спеціальностей, які будуть із ЦМО отримувати необхідну інформацію (наприклад, спеціаліст із проектування сантехнічної частини проекту буде отримувати інформацію про склад приміщень, їхнє призначення, теплотехнічні властивості огороджувальних конструкцій і т.д.) і поповнювати ЦМО результатами проектування (про опалювальні прилади, елементи вентиляції та кондеціонування, мережі опалення, водопостачання та газопостачання).

Після того, як ЦМО буде повністю створена на основі документуючих модулів, може бути отримана вся проектно-кошторисна документація на твердих носіях.

ЦМО на електронних носіях може бути основою для архіву, замінюючи величезні архіви твердих носіїв інформації, що існують сьогодні, а також слугувати основою для створення проктів організації робіт і календарного планування.

Уже зараз розробки проектувальних систем SCAD, ЛІРА, МОНОМАХ ведуться із врахуванням їх можливого інформаційного зв’язку з ЦМО. На сьогодні розроблений експерементальний варіант ЦМО та експериментальна технологічна лінія, що включає архітектурні системи (ArchiCAD, Architectural Desktop), конструювальні системи (SCAD, ЛІРА, МОНОМАХ), спрощену цифрову модель об’єкта, автоматизовану систему підрахунку об’ємів робіт (АРКО) і кошторисні системи (Тендер-Контракт, АВК, будівельні технології).