Введение
На рынке программного обеспечения представлено множество решений для проверки цифровых информационных моделей (далее ЦИМ) на коллизии пересечения, как зарубежные: Autodesk Navisworks, Solibri и др., так и отечественные: Pilot-BIM, Tangl Control, CADLib и др. Используя данные инструменты, можно повысить качество ЦИМ, а в следствии и качество проектных решений на стадии проектирования.
Исследователи сходятся во мнении о необходимости таких проверок как внутри одной дисциплины, так и между дисциплинами (внутридисциплинарные и междисциплинарные проверки) [1-8].
Также исследователи много внимание уделяют коллизиям пересечения инженерных сетей как друг с другом, так и с архитектурно-конструктивными элементами [9-13], коллизии пересечения конструктива и архитектуры в публикациях встречаются реже.
В зависимости от требований, проверки на коллизии пересечения выполняются с определённой периодичностью и определённым настройками. Одной из таких настроек является размер допустимых пересечений, например Московская государственная экспертиза устанавливает это значение в 80 мм [14]. Допустимые значения пересечений (слабые пересечения) уменьшают общее количество коллизий, но не избавляют от них полностью. Отсутствие сортировки коллизий пересечения предполагает исправление коллизий в произвольном порядке, что не является рациональным использованием ресурсов, порой некоторыми коллизиями можно пренебречь, а на исправление других коллизий уходит много времени, которое можно было бы потратить на более важные коллизии.
Цель данной статьи описать метод сортировки коллизий пересечения, который поможет более рационально использовать трудовые ресурсы квалифицированных инженеров на исправление найденных коллизий пересечения. Работа продолжает исследования, проводимые на кафедре ИСТАС НИУ МГСУ [15-23].
Методы исследований
В качестве ЦИМ была выбрана модель экономически эффективного проекта повторного применения — Дворец бракосочетаний, выполненная в Renga (Рис. 1 и Рис. 2). В модели осуществлено моделирование следующих разделов:
- Архитектурные решения;
- Конструктивные решения;
- Водоснабжение и канализация;
- Отопление вентиляция и кондиционирование;
- Силовая сеть;
- Осветительная сеть.
Рис. 1. Цифровая информационная модель в Renga
Рис. 2. Здание в г. Бобруйск
В качестве инструмента для поиска коллизий пересечения выбран Pilot-BIM. ЦИМ из Renga была разделена на IFC-модели по разделам, с использованием IFC-маппинга [15, 16], и загружена в Pilot-BIM, список экспортированных IFC-моделей представлен в Таблице 1.
Таблица 1.
Список IFC-моделей
| Наименование IFC-модели | Описание |
| К01_АР_П_Rn52 | ЦИМ архитектуры |
| К01_КР_П_Rn52 | ЦИМ конструктива |
| К01_ВК_П_Rn52 | ЦИМ вентиляции и кондиционирования |
| К01_ВВ-О_П_Rn52 | ЦИМ водоснабжения, канализации и отопления |
| К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 | ЦИМ силовой и осветительной сети |
В проведённом исследовании проверки на коллизии пересечения выполнялись с установленным значением слабых пересечений в 80 единиц, в соответствии с требованиями Московского государственной экспертизы [14]. В рамках исследования выполнено 15 проверок как внутридисциплинарных, так и междисциплинарных, список проверок представлен в Таблице 2.
Таблица 2.
Выполненные проверки
|
№ п/п |
Проверяемые части модели |
Тип |
Количество коллизий пересечения |
|
|
Набор А |
Набор Б |
|||
|
1 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_АР_П_Rn52 |
1 |
86 |
|
2 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
1 |
437 |
|
3 |
К01_ВК_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
1 |
11 |
|
4 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
1 |
8 |
|
5 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
1 |
32 |
|
6 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
2 |
11 |
|
7 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
40 |
|
8 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
2 |
230 |
|
9 |
К01_АР_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
52 |
|
10 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
- |
|
11 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_КР_П_Rn52 |
2 |
230 |
|
12 |
К01_ВВ-О_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
- |
|
13 |
К01_ВК_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
- |
|
14 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_ВК_П_Rn52 |
2 |
50 |
|
15 |
К01_КР_П_Rn52 |
К01_ЭС-ЭО_П_Rn52 |
2 |
47 |
|
Всего: |
1234 |
|||
|
Примечания:
|
||||
В качестве метода сортировки принят метод сортировки по назначенному весу коллизии, в зависимости от элемента, участвующего в каждой конкретной коллизии в каждой проведённой проверке. Значение весов для элементов ЦИМ представлено Таблице 3.
Таблица 3.
Значение весов
|
№ п/п |
Элемент |
Удовлетворяющие IFC-классы |
Вес |
|
1 |
Перекрытие |
IfcSlab |
12 |
|
2 |
Колонна |
IfcColumn |
10 |
|
3 |
Балка |
IfcBeam |
8 |
|
4 |
Проём |
IfcWindow, IfcDoor |
7 |
|
5 |
Инженерное оборудование |
IfcPump, IfcSanitoryTerminal |
7 |
|
6 |
Стена |
IfcWall |
5 |
|
7 |
Воздуховод |
IfcDuctSegment, IfcDuctFitting |
5 |
|
8 |
Труба |
IfcPipeSegment, IfcPipeFitting |
5 |
|
9 |
Кабель |
IfcCableSegment |
1 |
|
10 |
Перемычка |
IfcPlate |
1 |
Каждая коллизия в проверках приведённых в Таблице 2 состоит из двух элементов, которые пересекаются между собой. Если первый и/или второй элемент коллизии является одним из элементов в Таблице 3, коллизии назначается соответствующий вес, если элементы в коллизии удовлетворяют нескольким условиям, то веса суммируются. Например, коллизия IfcSlab–IfcColumn имеет суммарный вес 12+10=22, коллизия IfcWall–IfcCableSegment имеет суммарный вес 5+1=6.
Результаты исследований
Таким образом, назначив суммарные веса всем 1234 коллизиям (Таблица 2), они были отсортированы, результат сортировки представлен на Рис. 3.
Рис. 3. Отсортированные коллизии пересечения
По полученным данным видно, что пиковые значения принимают коллизии с весами 10 и 6, они же составляют большую часть всех коллизий 64,1% (791 шт.). По закону Парето (принцип 80/20), 20% коллизий с высоким весом наиболее важны с точки зрения эффективного использования трудовых ресурсов. Коллизии с весами 24-13 составляют 20,67% (255 шт.) от общего числа коллизий, на их решение и необходимо сконцентрировать усилия инженеров.
В 20,67% коллизий (веса 24-13) в основном попали элементы несущих конструкций, меньшую часть занимают элементы инженерных систем.
В 64,1% коллизий (веса 10 и 6) в подавляющей части состоят из коллизий стен с другими стенами и стен с элементами инженерных систем.
Оставшиеся 15,23% коллизий (веса 12, 11, 9, 5 и 2) в основном состоят из архитектурных элементов и коллизий с участием перемычек.
Коллизии внутри одного веса можно отсортировать по объёму тела пересечения (в данном исследовании не выполнялось). В итоге образуется двухуровневая сортировка, на первом уровне по суммарному весу, на втором по объёму тела пересечения, что делает сортировку ещё более релевантной.
Выводы
Таким образом используя метод сортировки коллизий назначив веса элементам можно повысить производительность труда квалифицированных инженеров за счёт рационального использования трудовых ресурсов.
Наибольшее количество коллизий (веса 10 и 6) состоят из пересечения стен со стенами, из этого можно сделать вывод, что инструмент, с помощью которого моделируются стены используется некорректно, вероятно есть дублирование элементов.
Значение слабых пересечений в 80 единиц в перспективе может быть уменьшено, тем самым условия проверки станут жёстче, коллизий пересечения станет больше, качество ЦИМ вырастет после их исправления.
Значения весов в данном исследовании назначены исходя из того, что несущие элементы имеют больший приоритет, в общем случае в каждой конкретной организации веса могут быть индивидуальными в зависимости от приоритета каждой конкретной организации и распределение элементов по весам будет другим.
В качестве дальнейших исследований можно определить веса для большинства элементов ЦИМ в разных типах объектов капитального строительства методом экспертной оценки и составить методические рекомендации.
