Есть ли будущее у 2D

Есть ли будущее у 2D

Немного теории.

1. Проектирование

Процесс анализа (изучения, исследования, испытания) воображаемого или реального объекта.

Воображаемый объект –  это объект, который должен быть построен.

Реальный объект – это объект, который нужно реконструировать.

2. Если возникают трудности с анализом воображаемого или реального объекта, то применяют моделирование, т.е. создают локальную модель, имитирующую некоторый фрагмент (некоторое свойство) объекта, и анализируют эту модель.

Таким образом, моделирование –  это вспомогательное средство, исследовательский инструмент проектирования.

3. Традиционный проект

Результат проектирования, представленный в определенной форме.

По смыслу, проект – это обработанная, отфильтрованная, разложенная по полочкам, наглядно представленная информация об объекте строительства. Для восприятия (чтения) проекта не нужны сложные программы и оборудование.

Используя проект и специальные знания, строитель может построить (реконструировать) здание.

4. Традиционная технология проектирования

Организация проектирования, нацеленная на получение традиционного проекта.

В последнее время активно обсуждается альтернативный подход к проектированию - технология BIM.

5. Технология BIM

Организация проектирования, нацеленная на получение информационной модели здания.

В технологии BIM модель – и цель и средство проектирования.

По замыслу идеологов BIM, информационная модель - единый источник информации для обеспечения строительства и эксплуатации здания. Логично предположить, что если кому-то для строительства здания потребуется традиционный проект, то такой проект из модели должен быть получен автоматически.

В связи с ролью моделирования в технологии BIM уточним, какие бывают модели.

6. Единая модель.

Исходя из названия, это единственная (одна для всех участников проектирования) и всеобъемлющая (по принципу "все включено") модель. "Все" – это все то, что влияет на жизнеспособность здания: от болтов и сварных швов до технологического и инженерного оборудования.

Единая модель подразумевает единую схему организации данных и, соответственно, единую программу (систему) управления данными.

7. Связная модель.

Без определения приведу примеры связных систем:

- система водоснабжения, заполненная водой;

- система электроснабжения под напряжением;

- каркас здания под воздействием сил гравитации.

Связная модель не предназначена для редактирования. Любое изменение связной системы приводит к уничтожению связей. Например, малейшее изменение расчетной модели приводит к обнулению усилий, т.е. к потере результатов многочасового расчета. Из этого следует, что связную модель (точно так же, как и реальное здание) можно только построить по предварительно изготовленному проекту (проект – это фрагментарная несвязная система, и ее редактировать можно).

8. Так как реальное здание – это единая система, все элементы которой (конструктивные, технологические, инженерные) неразрывно связаны друг с другом, то, следовательно, BIM (электронная копия здания) не может быть ничем иным, кроме как единой связной моделью.

Создание единой связной модели даже небольшого здания – практически не выполнимая задача; но, предположим, она решена. Что это дает?

В частности, интересен вопрос: можно ли по модели, отказавшись от традиционного проекта, построить здание.

Любимая фраза тех, кто верит в такую возможность: "в модели все видно и можно извлечь любую информацию". По этой логике выходит, что, например, расчетчику незачем тратить время на обработку, анализ и оформление результатов расчета, а можно просто отдать конструктору лировский или ансисовский файл.

Понятно, что единая модель – источник любой информации, но, к сожалению, "сырой" информации. Анализ и обработка информации, полученной с помощью моделирования, – это и есть проектирование, а оформленный результат анализа – это традиционный проект. Отправляя на стройку модель вместо проекта, проектировщик заставит строителей вместо него заниматься его же работой, т.е. проектированием.

9. Без традиционного проекта построить и эксплуатировать здание невозможно. Единственное логичное применение единой связной модели – это осуществление с ее помощью комплексного тестирования эксплуатационных характеристик здания до его строительства.

10. Вот как, в соответствии с вышеизложенным, должна выглядеть упрощенная поэтапная схема процесса проектирования:

построение и анализ воображаемой модели -> промежуточный проект -> построение и анализ локальных моделей -> уточненный проект -> (построение и анализ единой связной модели (BIM) -> точный проект) -> построение и эксплуатация здания.

Этап, выделенный скобками, никогда не выполняется.

На самом деле все сложнее; проектирование идет на микро- и макро- уровнях, но, по сути, - это повторение одних и тех же операций: эксперимент (моделирование) -> анализ полученных данных -> оформление результатов анализа.

Четкого разделения между операциями может не быть. Например, изображая колонны условными прямоугольниками, откладывая расстояния между ними в точном масштабе и оценивая эти расстояния с точки зрения несущей способности колонн, мы совмещаем оформление, моделирование и анализ.

Простое пятиминутное наблюдение работы проектировщика за компьютером дает еще одно определение проектирования.

11. Проектирование – это интенсивное редактирование, непрерывный поток изменений.

Большинство изменений

а) имеет временный, неокончательный, вариантный, вспомогательный, экспериментальный, ошибочный характер;

б) до конца понятно только автору изменений, неочевидно по замыслу для других и не предназначено для других.

Это определение заставляет по-другому взглянуть на такие "ценности" технологии BIM, как работа в единой общей для всех модели, отслеживание участниками проектирования всех (!) вносимых изменений, ассоциативность и интеллектуальность объектов, проверка коллизий на каждом шаге редактирования и т.п.

Теперь - к вопросу, вынесенному в заголовок статьи.

То, что нет сакрального смысла в обязательном и повсеместном построении трехмерных моделей, что в большинстве случаев 2D-моделей вполне хватает, что 2D не заменим при оформлении – все это понятно.

Но понятно и то, что проектировщик должен иметь возможность в любой момент увидеть реалистичную картину (и извлечь из нее всю необходимую информацию) того, что он условно изобразил на рабочем чертеже.

Современные программы моделирования за 30 лет так и не смогли стать инструментом, решающим эту задачу.

Каким должен быть этот инструмент?

Во-первых, он не должен ломать традиционную логику проектирования.

Во-вторых, он должен быть встроен непосредственно в привычную рабочую среду проектировщика, т.е. в 2D-редактор.

Можно ли это реализовать? Я думаю – да.

Строго говоря, никто не работает в 3D. Все работают в пользовательских интерфейсах программ, т.е. в проекциях чего-то, что хранится в базе данных (это может быть n-мерная модель) и отражается на плоском экране монитора. Самые сложные пространственные модели создаются с помощью редактирования плоских проекций на экране.

Интерфейс 3D программ скопирован с пользовательского интерфейса 2D-редакторов. Методы построения пространственной модели - это традиционные "ручные" методы описания зданий с помощью планов, видов, разрезов.

Таким образом, почти все алгоритмы, необходимые для встроенного 3D-интерпретатора, давно разработаны и апробированы в существующих 2D и 3D системах.

Понятно, что новая логика построения модели потребует разработки новых алгоритмов, в частности, алгоритмов связывания проекций на разных видах и чертежах.

Стиль работы проектировщика в 2D-редакторе также должен измениться в сторону большей формализации и дисциплины.

Немного подробнее о логике. "Новая" логика построения модели (она же - традиционная логика проектирования)  - это движение от условной схемы, через детализацию и уточнение, к конкретному однозначному решению.

На практике (упрощенно) это выглядит так. Сначала проектировщик чертит простую линию. Через какое-то время добавляет к ней выноску с текстом (маркой); линия превращается в объект. Затем в спецификации элементов появляется строчка, относящаяся к этой марке и содержащая ссылку на дополнительный чертеж и т.д. Абстрактный объект превращается в балку или колонну с точным положением в пространстве, опалубкой, армированием и указаниями по изготовлению.

Вряд ли ошибусь, если скажу, что в существующих программах моделирования логика работы развернута в противоположном направлении.

Заключение

 Общие принципы того, как пространственные модели создаются на основе двумерных графических примитивов, изложены в статье "Технология построения конструктивной модели здания по рабочим чертежам" (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14295).

Более детально и конкретно – в статье "Алгоритм построения расчетно-ориентированной модели в 2D-редакторе" (http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14760).

Если все, что изложено, верно, то в области развития средств проектирования вполне вероятен "поворот каравана": ни на что не претендующие "чертилки" и "электронные кульманы" окажутся в центре приложения усилий.

Александр Ямпольский