Почему так важно плясать от 3D модели? (статья Фатеха Вергасова)

Оригинал статьи здесь
Реальный мир трёхмерен, а поэтому естественно предположить, что лучше всего его может отразить только трёхмерная модель. Как было показано в моих предыдущих работах, настоящей альтернативы трёхмерному моделированию нет.

Последние события в мире 3D проектирования заставляют ещё раз рассмотреть вопрос технологии проектирования, исходная точка которой построение 3D моделей. Проектирование от 3D модели. А также места и значения этой технологии на протяжении всего жизненного цикла стройки. От замысла и воплощения до эксплуатации с поддерживающим ремонтами и сноса с утилизацией строительного мусора. Таким образом, речь должна идти о четырёхмерной модели, т.е. 4D = 3D + время.


Такое рассмотрение необходимо сделать ещё раз по нескольким причинам

Прежде всего потому, что такой подход не стал для многих 100% очевидным, а его преимущества неоспоримыми. Велика инерция и обыкновенная кондовость. Об этом свидетельствует накал страстей во всё ещё продолжающихся дискуссиях на эту тему. Дискуссиях в среде профессионалов.

Второе - ясно, что данный подход невозможно реализовать без применения самого передового и дорогостоящего "железа" и софта. Ведь манипулировать только частью 3D модели, оправдываясь отсуствием необходимой техники - это значит выхолащивать саму идею.

Третье - не сложилось ещё понимание того, что на самом деле является Предметом проектирования. Только ли здание и сооружение? Реалии жизни, воплощенные в строительных и иных нормах проектирования, стандартах и других регламентирующих документах вполне ясно указывают, что таким Предметом является весь 3D комплекс, включающий в себя в обязательном порядке: геологическую среду, ландшафт, воздушное пространство, социум.



Отсюда логически вытекает подзабытое теперь предназначение проектирования - встроить желаемый строительный объект в сложившийся природный и социальный комплекс. Отмахиваться и игнорировать это теперь при Демократии и местном самоуправлении врядли удастся кому-либо.

Эффективно встроться хочет и Заказчик. Он стремится максимально использовать принадлежащий ему объём участка, включающий в себя и воздушное пространство над ним, и подземное - под ним. Но здесь нужно знать меру, а то кроме "кубиков" или "коробок для обуви" ничего не получится.

На дорогих участках дома стремяться к звёздам и вниз - до центра Земли. Путь вверх почти всегда ограничивается, как путь вниз. С какой-то глубины начинает работать "Закон о недрах".

Наличие конкурента оживляет игру и развивает сообразительность

Весной Autodesk  зашевелился. Здесь тоже стали произносить слова о понимании исключительной системного подхода к комплектованию Готовальни,  который гораздо важнее того, что каждый инструмент из этой Готовальни  позволяет сделать.

 То была реакция на очевидный факт, что компания Revit существенно обогнала своего заплывшего жирком конкурента. За этим последовало подозрительно быстрое поглощение компании конкурента. Эта сделка породила много вопросов. Не подавится ли Autodesk? Сумеет ли переварить проглоченное? Не выйдет ли это ему боком? За каким продуктом будущее? Architectural Desktop или Revit?

Сначала поглощение Revit воспринималось как обычная тактическая уловка по нейтрализации входящего в силу конкурента. Типа сталинского - "удушить в объятиях". Потом стали знакомиться с приобретением поближе. Понравилось. Не нравилось только отсуствие поддержки dwg-формата. А в этом формате уже так много наработано. Не выбрасывать же!? Спешу обрадовать - на днях вышла пятая версия  Revit с полной поддержкой указанного формата. Так что преемственность обеспечена.

До выхода пятой версии Revit приобретатель не переставал темнить насчёт будущей судьбы архитектурного пакета. Собственного и приобретённого. Под шумок Autodesk отложил до весны 2003 года выход очередной четвертой версии своей Готовальни. Так начало складываться впечатление, что покупке не очень-то и рады. Приобрели нечто вроде чемодана без ручки. Нести тяжело, а бросить жалко.

Когда я получил и опробовал пакет от компании Revit, то понял. что Autodesk сделал очередной шаг в правильном направлении. Я не хочу рассуждать об экономической стороне этой сделки. И поэтому в рамках данного контекста под "правильным направлением" буду понимать дальнейший отход и в известной степени преодоление пережитков "компьтерного мышления".

Это когда публике предлагаются некие более или менее упорядоченные наборы (Готовальни) инструментов. Архитекторам бывшего СССР опасности "компьютерного мышления" неведомы. Они им не успели заразиться в силу целого ряда фундаментальных причин своего бытия. Нет худа без добра.

Однако, в ближайшее время проектировать, согласовывать и строить будут всё-таки по 2D чертежам

Так что без них не обойтись пока. Но это совсем не значит, 2D чертежам нужно уделять неоправданно много времени и средств. Не стоят они того ещё и потому, что теперь уже совсем не фантастика снабдить всех руководителей, занятых непосредственно на строительстве (это я так для непонятливых пытаюсь объяснить слово прораб, т.е. производитель работ) переносными компьютерами: нотбуками, планшетными РС или даже наладонниками, где можно будет  легко манипулировать с запроектированной 3D моделью отдельного объекта и стройки в целом.

Кстати уже давно существуют 3D принтеры (3D printer), которые позволяют быстро сделать 3D модель в натуре с заданным масштабом. Такие модели очень полезны для осуждения предлагаемых концепции. Утвержденные концепции вполне можно "отпечатать" на 3D принтерах в необходимых количествах. с тем чтобы с ними ознакомить всех участников строительства, а не только руководителей. Порядка от этого только прибавится.

Основное преимущество фирмы Revit - параметрическое моделирование

Не надо пугаться это звонкого словосочетания. За этим скрывается обыкновенный порядок, в смысле упорядоченности Целого и Частного. Если вкратце, все элементы здесь - суть параметры: 3D модель, её составные части, 2D модель (то, что обычно называется чертёж, карта, и т.п.), различные таблицы с данными и т.д. и т.п. Напомню, что по определению, параметром называется такая характеристика, которая задаётся не единственным числом, а как минимум двумя числами, в рамках которых численное значение характеристики может изменяться по какому-либо закону или задаваться произвольно.

Парамтры здесь завязаны между собой в такую иерархию (пирамиду, сеть, и т.п.), где любой элемент системы при необходимости может быть по выбору назначен "вершиной пирамиды и вершителем судеб отстальных зависимых от него". Попутно напомню, что по определению, параметром называется такая характеристика, которая задаётся не единственным числом, а как минимум двумя числами, в рамках которых численное значение характеристики может изменяться по какому-то закону.

Это означает здесь, что можно вносить изменения в любом параметре, и такие изменения синхронно и немедленно скажутся и отразяться во всех остальных элементах системы. Предложенная взаимная увязка системы параметров очень удобна, т.к. снимает мороку повторных взаимных увязок отдельных элементов после изменения одного из них. Такам свойством, помнится, обладал кубик Рубика (Rubik's Cube).

Не надо, правда обольщаться, что таким образом удастся легко отделаться от ошибок. Ошибки тоже будут "увязаны" системой, если не расставить необходимых ограничителей. Но есть надежда, что освободившееся от рутинной работы время, проектанты потратят на дополнительный анализ проекта в попытках обнаружить свою главную ошибку, которая нередко, по большому счёту, заключается в выборе профессии.

Следующее отличие Revit состоит в том, что они последовательно и принципиально придерживаются концепции "от 3D к 2D чертежам", никак не наоборот. Другими словами, они заставляют архитектора заниматься его прямыми обязанностями - формой, красотой, пространством, светом, ветром, ладншафтом и т.п. чертежи при этом получаются как бы попутно, необременительно и легко. Чертёжники (drafter - чертёжник, и ломовая лошадь) от этого не в восторге, мягко говоря.

Остальные сравниваемые свойства архитектурного софта обеих фирм приблизительно одинаковы или принципиально неразличимы. Роднит их всё ещё неполное понимание задач, стоящих перед Проектированием как таковым, где работой архитектора дело далеко не исчерпывается. (Смотри в начале стаьи, третья причина необходимости рассмотрения).

Детальность проета зависит от способа организации строительства

Если генеральный подрядчик страдает от "руководящего зуда и собирается плотно руководить своими субподрядчиками на строительной площадке, он заказывает очень подробные черетежи, где есть каждая деталировка. Часто дело доходит просто до смешного.

Однажды наши проектанты привезли в Ирак целый контейнер чертежей компрессорной станции. Иностранный Заказчик предложил разложить чертежи на полу в спортзале местной школы. После этого представители Заказчика отобрали из всей этой кучи макулатуры несколько чертежей: генплан, фасады, поэтажные планы и несколько разрезов. На удивлённые возгласы проектантов Заказчик сказал:
- У меня работают сертифицированные субподрядчики, и им незачем прорисовыть каждый подоконник или каждую дверь.
- А как же обвязка технологического оборудования?
- Обвяжут! Не впервой.
- А как же специальные работы: электрика, канализация, водововоды, сети и т.п. ?
- Всё так же.
- Мы так не можем, у нас Госстрой, СНиПы, ЕрЕры, стандарты и всё такое...
- Давайте подпишу вам акт приёма чертежей и получайте деньги. Скажите спасибо, что на первый раз не буду взыскивать за аренду школьного спортзала и вывозку ваших чертежей на мусор.
- Спасибо

Так столкнулась административно-командная система управления строительством с рыночной. Я в Америке по незнанию тоже начал двигать советскую систему. Но быстро сориентировался. Подробные чертежи, как оказалось, никому не нужны здесь, где работают сертифицированные и лицензированные фирмы.

 Кстати, "фирма", как правило, очень узко специлизированы, т.е. выполняет только один вид работ. Например, ставит деревянные заборы, кроет крышу черепицей. В пределе, "фирма" состоит из одного человека-собственника-работника. Очень похоже на рабочего, но в отличие от него, фирма имеет весь необходимый набор инструментов, приспособлений и механизмов для выполнения конкретного вида работ. И фирма несёт ответственность, так как при выдаче ей лицензии она в обязательном порядке покупает страховку на случай вины в причинении ущерба и\или убытков. Многие фирмы имеют солидное страховое покрытие от несчастного случая.

 Собственно, искусство генподрядчика сводится к такому подбору фирм, чтобы ее сосвокупные страховые покрытия действительно покрывали бы все возможные упущения, убытки и ущерб от её деятельности, но не более недели. Здесь принято расчитываться еженедельно. На рынке фирм хватает и выбирать есть из чего. Как при вожделенном коммунизме - Предложение опережает Спрос.

Таким фирмам никакие деталировочные чертежи не нужны

 Обычно их кроме объёма работ и временных рамок (графика работ) от генподрядчика ничего и не надо. Сметная цена на этом этапе тоже никого не волнует. Хотя ценовые ориентиры Генподрядчику известны, т.к. на стадии планирования инвестиций, считали по-крупному плюс предусмотрели процентов двадцать пять на текущую коннъюктуру. А настоящая рыночная цена, потому она рыночной и зовётся, что она определится только в конкретной сделке. При её завершении, т.е. когда выявятся и оплатятся все дополнительные и неучтенные ранее работы.

В отличие от дураков, умные люди всегда предусмотрят самое неблагоприятное стечение обстоятельств, а когда предсказания не сбудутся, обрадуются. Неудачники всегда радуются, но в самом начале, а потом горюют.

 Более того, ушлый Генподрядчик никогда не возьмётся "переставлять ноги" субподрядчику и указывать ему как выполнять ту или иную работу. Иначе все риски, а главное, ответственность ляжет на его плечи. Активных олухов типа совковых начальников "по общим вопросам и общим ответам" тут уже давно с производства спровадили. Им предпочитают платить некую пенсию-вспоможение, лишь бы они на производстве не появлялись.

 Также по инерции я стал было заниматься подсчётом материалов. Оказалось тоже пустая трата времени. Экономия не оправдала труда по подсчету. Кроме того, фирмы поставщики, конечно же могут тебе отпустить, например, два килограмма гвоздей. Но заплатишь ты за них немного меньше цены целого 20 килограмового ящика. И так со всеми остальными материалами.  Потому, что никто не будет держать дорогую рабочую силу на работах по вскрытию заводских упаковок. Со стороны может показаться - никакой борьбы за экономию материалов.

Так экономят дорогой живой труд. Здесь и сейчас. За прошлый труд (материалы) уже оплачено, деньги прожиты, отходы жизни утилизированы. На таком кругообороте крутится-вертится рыночная экономика. Сам же кругооборот стимулируется не политинформацией до начала работ, не накачкой начальства. а много проще - желанием кушать. Здесь все знают, что от безделия очень хочеться кушать. Да нечего.

 Вернемся к детальности чертежей. Понимая вышеизложенное Город имеет весьма скромные требования к чертежам в смысле детальности их проработки. Генплан, поэтажные планы...в общем как когда-то в Ираке. Рыночная экономика везде срабатывает одинаково.

О деталированности чертежей я рассказал лишь для того, чтобы охдадить излишний энтузиазм и шумное пустозвонство тех, кто сосредоточился на поставках чертёжной мелочевки типа мебели, окон, дверей и т.п. При всей несомненной важности этой мелочёвки, не здесь "собака зарыта".

Проблемы поглощения

В связи с поглощение фирмы Revit в профессиональной среде разгорелся и идёт спор о дальнейшей судьбе двух главных архитектурных продуктов фирмы Autodesk - Architectural Desktop (ADT) и Revit. Однако после выхода пятой версии Revit, который состоялся на днях, и анонса о полной поддержке дорогого, в прямом смысле этого слова, dwg-формата архитектурное сообщество притихло. Видимо заказали себе эту версию, познакомятся с ней по-подробнее, а уж тогда.....

Поддержка  dwg-формата показывает, что началось "переваривание" проглоченного. Что из этого выйдет и как это пойдёт дальше, до выхода новой четвёртой версии ADT, которая запланирована в марте 2003 года, говорить несколько рановато....

Autodesk, правда, плодит слухи, что будет развивать обе архитектурные линии. Не понятно только зачем раскалывать и без того сравнительно немногочисленное архитектурное сообщество.

Между тем, любому бывалому ясно, что будут делать два медведя, уживаясь в одной берлоге. В результате неизбежно будет рожден некий наследник, который, хочется надеятся, унаследует только лучшие черты своих родителей. Хотя совсем не обязательно....Посмотрим.

В такой обстановке актуальным и весьма принципиальным становиться третий вопрос, указанный в начале статьи

Этот вопрос о действительном Предмете проектирования. Этот Предмет достаточно хорошо и рельефно описывается и регламентируется, но в разных нормативных документах по строительству и не только по нему. Так что это не просто призыв или там благое пожелание. Речь идёт о том, как соответствовать Закону, как его соблюдать. Тут обсуждать нечего. Надо приниматься за поиск самых эффективных путей реализации требований Закона.

Поэтому, я считаю настало время все эти требования обобщить так, чтобы по-новому сформулировать само понятие об этом Предмете проектирования с позиций именно 3D моделирования. Иначе не понятно, что собираемя моделировать, чему уподоблять и уподобляться.

Без твёрдого понимания Предмета проектирования совершенствовать ни Revit, ни Готовальню невозможно. Поэтому есть смысл ещё раз повторить обязательные части  3D модели участка строительства с прилегающими соседними застроенными площадками.

1. Геологическая среда: собственно геология, подземные сооружения: инженерные сети, линии метрополитена, трубопроводы, кабели, каналы и т.д. и т.п. Не забывать о корневых системах крупных деревьев, подлежащих сохранению, и гидрогеологических данных.

2. Геодезия, т.е. необходимые виды геодезической съемки ландшафта, а также гидрологические изыскания поверхностного стока.

3. Воздушно пространство. Свет и тени, положение Солнца и Луны, возможные трассы летательных аппаратов, например, глиссады

Только после построения такой 3D модели местности можно приступать к проектированию собственно новых сооружений. По своему смыслу это проектирование сведётся к решению задачи встраивания 3D модели нового объекта в 3D модель существующей местности. Встраиванию по всем правилам и с учётом всех тех ограничений, которые накладывает Закон.

Некоторые начинают протестовать. Зачем, мол, строить 3D модель местности? Не легче ли просто учесть законодательные ограничения и сразу ваять здание, сооружение, комплекс и т.п.?

Можно, но врядли это разумно, и вот почему:

1. Сами нормы и ограничение допускают огромное количество исключений. Более того некоторые исключения, входящие в прерогативу местных органов самоуправления можно "запланировать" загодя, утвердить в установленном порядке и получить. Таким образом встраиваемая 3D модель может выходить за рамки внешняя 3D модель местности. Такие выходы - прорывы внешней оболочки - легко фиксируются, но пока трудно измеряются. Нет нужных 3D инструментов.

2. Внешняя по отношению к проектируемому объекту 3D модель местности играет роль поверочного инструмента, без которого трудно контролировать полёт фантазии разработчиков, вооруженных инструментом параметрического моделирования.

3. Теряется наглядность. Становится трудно доказывать, что нормы и ограничения соблюдены. А значит сроки согласований неизбежно затянутся. Надо не забывать, что совсем нередко в согласовании проекта принимает участие общественность, активисты которой не всегда большие специалисты в проетировании. Наглядность в этих случаях часто играет решающую роль в получении нужного согласования. Кроме того, наглядность не даёт бюрократам возможности заниматься волокитой и вымогательством взяток.

4. Дополнительные затраты, связанные с созданием 3D модели местности (границы которой к каждом конкретном случае определяются нормативными документами) окупятся многократно и за счет солидной экономии труда проектировщиков, и за счет эффекта от досрочного ввода в эксплуатацию строящихся объектов.

Выводы

1. Необходимо строить не одну, а две 3D модели. Большую по размерам - внешнюю и меньшую внутреннюю. А затем встраивать меньшую в большую.

2. Внешняя модель будет выполнять не только роль некого видимого ограничителя, но и должна обладать свойствами измерительного инструмента, который бы автоматически выдавал численные значения всех "прорывов оболочки" этой модели. Таким образом внешняя модель не только покажет такой "прорыв", но и даст его численное значение, что позволит сравнить его с нормативно разрешённым.

3. Технология проектирования путём встраивания объектов в существующую 3D реальность обеспечит непрерывное и бесперебойное рассмотрение и согласование проектов, и что самое главное, безконфликтное строительство, безаварийную эксплуатацию построенного, а также снос отслужившего объекта и утилизацию строительного мусора.

Собственно, именно такое встраивание и является действительным содержанием профессии архитектора, работающего в реальном Городе и в реальном социуме.