SOME PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF MODERN COMPUTER CONSTRUCTION MODELING

Управління розвитком складних систем (42 – 2020) ISSN 2219-5300 DOI: 10.32347/2412-9933.2020.42.119-124 УДК 004.9:69 Регіда Олег Віталійович Аспірант кафедри архітектурних конструкцій, orcid.org/0000-0003-2193-3240 Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ Терещук Микола Олександрович Аспірант кафедри архітектурних конструкцій, orcid.org/0000-0002-4444-3677 Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ ДЕЯКІ ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ СУЧАСНОГО КОМП’ЮТЕРНОГО БУДІВЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ Анотація. Статтю присвячено подальшому розвитку автоматизованого архітектурнобудівельного проєктування, а саме: вдосконаленню такої його базової складової, як комп’ютерне параметричне геометричне моделювання опрацьовуваних об’єктів. Показано, що зазначене питання становить нині актуальну науково-прикладну проблему, оскільки суттєво впливає на ефективність практичної роботи багатьох проєктних організацій, значною мірою визначає якість та економічні показники у всій будівельній галузі. Виконано аналіз відповідних сучасних досліджень, окреслено деякі наявні проблеми, сформульовано новий підхід для їх вирішення. Зокрема, це стосується потреби більш реалістичного відображення в комп’ютерних геометричних моделях, які охоплюють усі стадії життєвого циклу будівлі, динамічних процесів її спорудження. Для розв’язання цієї задачі розроблено засади концепції автоматизованого формоутворення, що спирається на методологію структурно-параметричного геометричного моделювання. Наведено належні теоретичні відомості, розглянуто питання їх прикладного застосування у сфері будівництва та архітектури, описано запропоновану методику проєктування. Акцентовано увагу на її інваріантному характері по відношенню до модельованих об’єктів і процесів, можливості успішної реалізації в різноманітних сучасних комп’ютерних інформаційних системах, які є відкритими для написання користувачами своїх власних програмних додатків. Останнє допомагає продуктивно адаптувати необхідним чином наявні системи автоматизованого проєктування до конкретних вимог використання, суттєво підвищити їх ефективність. У зв’язку з цим вагомим постає завдання напрацювання нових методів, способів, прийомів та алгоритмів комп’ютерного моделювання, належних засобів математичного та інформаційного забезпечення. Важливим також є питання проведення комплексної, тобто в аспектах багатьох дисциплін, таких як архітектура, конструкція, технологія спорудження, експлуатація і т. д., оптимізації будівельних об’єктів протягом усього їх життєвого циклу. На основі викладеного матеріалу визначено перспективні напрями для подальших наукових досліджень та впровадження отриманих результатів у практику. Ключові слова: BIM-технології; будівельні об’єкти; життєвий цикл; PLM-технології; структурно-параметричне геометричне моделювання Постановка проблеми Сучасний етап розвитку суспільства характеризується бурхливим розвитком комп’ютерних інформаційних технологій, які широко застосовуються в різноманітних сферах життєдіяльності людини, зокрема, в архітектурі та будівництві. Завдяки цьому кардинальним чином змінилися можливості відповідних проєктних організацій стосовно продуктивного опрацювання будівель і споруд, покращення їх якості, підвищення економічної та екологічної ефективності тощо впродовж усього життєвого циклу. © О.В. Регіда, М.О. Терещук Для окреслених засобів автоматизації прийнято узагальнений термін BIM (Building Information Modeling), що означає будівельне інформаційне моделювання. Нині розглянутий напрям проєктування отримав свою практичну реалізацію у вигляді використання належних комп’ютерних систем. Однак і тепер усе ще існують певні проблеми в цій галузі. Наприклад, це стосується не тільки дієвої інтеграції таких етапів життєвого циклу, як проєктування, будівництво та експлуатація, а й комплексного, тобто в аспекті багатьох дисциплін, розгляду зазначених питань. Наведені задачі доволі актуальні, оскільки значною мірою впливають на 119 Інформаційні технології проєктування якість та економічні показники у всій будівельній галузі. Успішному розв’язанню проаналізованих завдань сприяють інтегровані CAD/CAM/CAE/PLM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing / Computer Aided Engineering / Product Lifecycle Management) комп’ютерні інформаційні системи. За останні кілька десятиліть вони, завдяки розроблянню продуктивних технічних, програмних, математичних, інформаційних, організаційних та інших засобів, пройшли стрімкий шлях від примітивного на сьогодні 2D (2 Dimensional) формоутворення до сучасного 3D (3 Dimensional) параметричного геометричного моделювання опрацьовуваних об’єктів. Це свідчить, що в основі нинішніх систем автоматизованого проєктування лежать геометричні дані як узагальнюючі для застосовуваних моделей усіх інших дисциплін. Тому задачі подальшого вдосконалення комп’ютерного формоутворення становлять актуальну науковоприкладну проблему. Аналіз останніх досліджень і публікацій Використанню BIM-технологій упродовж життєвого циклу будівельних об’єктів присвячено роботи [1; 2]. У дослідженні [1] докладно описано методи та засоби автоматизації етапів життєвого циклу, показано, що архітектурно-будівельне проєктування для нього є базовим компонентом. Проаналізовано ряд задач з урахуванням змінювання напружено-деформованого стану будівель і споруд протягом їх життєвого циклу, описано запропоновану концепцію інформаційних моделей об’єктів будівництва. Висвітлено питання їх комп’ютерного формування з оглядом на процеси спорудження, але, на жаль, тільки в аспекті впливу останніх на напружено-деформований стан конструкцій. Працею [2] наведено приклад інтеграції системи САПФІР (Система Архітектурного Проєктування, Формоутворення І Розрахунків) і ЛІРА-САПР [3], які розглядаються як практична основа для створення вітчизняних BIM-технологій. При цьому перша забезпечує 3D параметричне формоутворення та взаємодію з програмами розрахунків на міцність будівель і споруд, а друга – реалізує інформаційні зв’язки з більшістю сучасних популярних архітектурно-будівельних систем автоматизованого проєктування, наприклад, ArchiCAD [4], Allplan [5], Revit [6, 7] і т. д. У публікаціях [8; 9] подано принципи параметризації будівельних об’єктів та розроблення їх узагальнених інформаційних моделей на базі методів інтеграції. Дослідженням [10] запропоновано новий підхід у вигляді агентного моделювання з метою ефективного відтворення складної взаємодії різноманітних агентів (людей, 120 машин, ресурсів тощо), які беруть участь у процесах опрацювання будівельних об’єктів на всіх етапах їх життєвого циклу шляхом застосування BIMтехнологій. Працю [11] присвячено розробленню програмного забезпечення у вигляді компонента підсистеми інформаційної технології діагностики технічного стану будівель і споруд. Таким чином, виконаний аналіз публікацій [1 – 11] свідчить про суттєві теоретичні і практичні результати у сфері комп’ютерного будівельного моделювання з використанням CAD/CAM/CAE/ PLM-технологій. Однак при цьому існують і деякі (...truncated)