Лекция 20. Поиск коллизий с помощью информационной модели

Проектирование объектов строи­тельства гражданского, специ­ального и промышленного на­значения является сложным процессом, растянутым во времени и тре­бующим участия множества специали­стов. Налаживание эффективного взаимо­действия участников разработки проектов всегда являлось актуальной проблемой. Поэтому за тысячелетия существования строительной индустрии были выработа­ны устойчивые технология работы и си­стема распределения ответственности за качество реализуемого проекта. Современные технологии предлагают проектировщикам и строителям много новых средств для ускорения реализа­ции и улучшения качества проектов. Од­на из таких технологий предусматривает создание компьютерных трехмерных виртуальных макетов (моделей), с кото­рыми можно выполнять различные опе­рации: подсчет спецификаций и смет; получение документации, необходимой для возведения объекта; различные фор­мы контроля качества проекта еще до начала его реализации и др. Применение компьютерных трехмерных моделей позволяет решать множество сложных задач и, соответственно, делает проектирование более эффективным. Но одним из самых важных преиму­ществ виртуальной модели является воз­можность ее использования для провер­ки и оценки инженерных, компоновоч­ных решений и потребительских качеств будущего объекта. Это осуществляется путем его визуализации и измерения ре­альных расстояний между конструкция­ми, оборудованием, инженерными си­стемами и прочими элементами. Сопо­ставляя результаты измерений на модели с требованиями различных норм и стан­дартов, с результатами расчетов, с соб­ственными экспертными представлени­ями о пространстве, можно дать заклю­чение, соответствует ли то или иное рас­стояние технологическим нормам или планируемым потребительским каче­ствам, отвечает ли требованиям безопас­ной эксплуатации объекта. Каждый слу­чай несоответствия или нарушения норм называется " коллизией" (от лат. collisio — " столкновение, несоответствие"). Поиск коллизий является сложным и трудоемким процессом. Поэтому се­годня процесс проектирования на осно­ве трехмерного и информационного мо­делирования немыслим без программ визуализации комплексных моделей и средств автоматического поиска кол­лизий на основе формальных правил. На российском рынке представлено не­сколько таких решений — это Autodesk NavisWorks, Bentley PlantNavigator, Intergraph SmartPlant Review, AVEVA Review и CADLib Модель и Архив.

Рассмотрим основные типы коллизий, информация о которых будет полезна проектным, строительным и эксплуатирующим орга-низациям.

Геометрические коллизии

Геометрические коллизии делятся на два основных типа: одни можно обнаружить посредством визуального осмотра трехмерной модели, другие — только на основании правил и только при наличии информационной трехмерной модели. Конечно, такую коллизию, как пересечение между объектами, когда габариты одного объекта накладываются на габариты другого, можно выявить с помощью визуального осмотра 3Б-модели. Однако промышленный объект весьма насыщен коммуникациями, поэтому от глаз все равно может скрыться огромное количество коллизий пересечения. Система CADLib Модель и Архив легко находит их, отмечает сигнальным треугольником и сохраняет в базе данных как спецобъект " Коллизия". В специальном диалоговом окне Коллизии приводится весь перечень обнаруженных коллизий. Например по файлам публикации из AutoCAD провести проверку на пересечения двух систем: системы технологических трубопроводов и строительной части раздела КМ.

Сложнее дело обстоит с коллизиями, связанными с несоблюдением допустимых расстояний (расстояний, регламентированных в нормативных актах, ГОСТ, СНиП, СП, ПУЭ и т.д.), поскольку визуально их найти невозможно. Это подобно тому, как попытаться определить минимальное расстояние между двумя предметами сложной формы с помощью рулетки.

Технологические коллизии

Технологические коллизии — коллизии, касающиеся особенностей проектирования, строительства и монтажа объекта. Многие из возможных технологических коллизий связаны с нарушением условий функционирования системы: например, в проекте трубопровод одного диаметра связан с другим, но проектировщик забыл установить переход. Такая ситуация в Model Studio CS попросту невозможна, поскольку система отслеживает подобные ситуации автоматически (заметим, что при использовании других программ потребуется произвести проверку на коллизии). Кроме того, довольно распространенным видом технологической коллизии является появление в моделях объектов, приводящих к усложнению монтажа или делающих его вообще невозможным. Например, в системе трубопроводов насосной станции по правилам проектирования длина трубы не может быть меньше диаметра, поскольку это усложняет подготовку детали к монтажу и повышает риски эксплуатации. Соответственно, с такими участками труб возникнут проблемы при строительстве и монтаже, что может привести к срыву сроков строительства.

" Пустышки" и " подложки"

Нередко трехмерные модели содержат " пустышки" и " подложки" — специальные объекты, которые используются проектировщиками как временные для принятия инженерных решений и моделирования. " Пустышки" применяются для обозначения занятого пространства, когда еще неизвестна окончательная модель оборудования или деталь, и не несут никакой атрибутивной информации. " Подложки" чаще всего используются при реконструкции или ремонте на основе данных, не имеющих точной атрибутивной информации. Наиболее ценными " подложками" являются модели, полученные в результате лазерного сканирования или созданные в плохо совместимом программном обеспечении. Объекты " подложки", как правило, являются полезными и используются при генерации ПСД, но наличие объектов " пустышек" в 3D-модели — это вредный " мусор", который чаще всего нужно удалить, но по каким-то причинам проектировщики не делают этого. Такие объекты засоряют модель, ведут к неправильному пониманию проектного решения, могут попасть в выходную документацию, чертежи, спецификации, что приведет к неразберихе при строительстве и, как следствие, к срыву сроков строительства.

Однако бездумное удаление " пустышек" может нанести проекту и вред, так как иногда они представляют собой объекты, которые использовались как временные, а после принятия решения об их применении проектировщики просто забыли присвоить им атрибутивную информацию. Система автоматически формируемых классификаторов CAD- Lib Модель и Архив среди огромного количества конструкций, оборудования, изделий и материалов быстро находит объекты-" пустышки", группирует их в классификаторе по параметру Наименование в разделе Не определено, сопровождая соответствующими заметками и комментариями. Вы можете выбрать интересующую вас " пустышку" из списка, определить ее местонахождение на 3D модели и ознакомиться с параметрами.

Эргономика

При оценке проекта заказчик, как правило, большое внимание уделяет его потребительским и эксплуатационным качествам. Именно поэтому проблема тщательной проверки изделия на эргономичность приобретает все большую актуальность.

Согласно определению, принятому в 2010 г Международной ассоциацией эргономики (IEA), эргономика — это " научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы". При проверке эргономики CADLib Модель и Архив позволяет анализировать антропометрическую совместимость, некоторые виды психофизиологической совместимости и на основе заданных параметров производить оценку энергетической совместимости. Кроме того, программный комплекс позволяет оценивать условия труда с целью оптимизации деятельности сотрудника предприятия, обеспечения безопасности, создания ком-фортных условий, повышения производительности и работоспособности. Рассмотрим простейшие, но наиболее важные и часто встречающиеся в повседневной жизни способы проверки эргономики.

Нередки случаи, когда затруднены подходы к оборудованию или для доступа к нему требуются специальные устройства или оборудование, не предусмотренные проектами. Подобные ситуации встречаются не только в промышленных проектах, но и в квартирах. Так, например, многим для того, чтобы узнать показания расхода воды, приходится использовать зеркало, поскольку нерадивые строители установили счетчик за трубой и запорным краном, тем самым ограничив доступ к прибору.

Система CADLib Модель и Архив позволяет произвести симуляцию монтажных и демонтажных работ, например, насоса в сборе. Можно задать несколько вариантов расположения насоса, указать виртуальный путь его перемещения и отследить возможные коллизии на маршруте. Промышленный объект насыщен инженерными системами, поэтому не всегда существует простой способ замены сложного или большого по габаритам оборудования, возможно, для этого придется разобрать часть стены или демонтировать окно.

Безопасность

Проверка безопасности на производстве предусматривает измерение зон и расстояний безопасности, моделирование путей эвакуации, анализ модели для принятия решений о способах устранения аварий и информационную поддержку при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Например, любые системы и оборудование, связанные с высоким давлением или хранением и транспортировкой огнеопасных и взрывоопасных веществ, в случае возникновения аварийной ситуации могут взорваться и перекрыть выход для эвакуации персонала предприятия. Чтобы уменьшить риски, инженеры-проектировщики часто предусматривают специальные системы и решения, позволяющие уменьшить ущерб. Конечно, это регламентируется нормативными документами, но эффективность подобных систем зависит от людей, оказавшихся в условиях чрезвычайных ситуаций — они должны грамотно и слаженно реагировать на опасность.

Эффективной и необходимой превентивной мерой является информирование и обучение персонала, что позволяет " проигрывать" разные роли в различных условиях и, как следствие, свести к минимуму количество жертв и травм при аварийных ситуациях. Трехмерная модель — прекрасное средство обучения персонала, поскольку позволяет получить наглядную информацию еще до проведения реальных учений. Кроме того, она замечательно подходит для комплексного анализа и выработки наиболее эффективных решений.

CADLib Модель и Архив позволяет построить зоны поражения и проанализировать возможности эвакуации персонала. А поскольку в этой системе предусмотрен и многопользовательский режим, то существует возможность проведения учебных игр для персонала, например, с целью запоминания мест расположения огнетушителей, пожарных гидрантов, защитных масок и костюмов, что очень важно для служб эксплуатации промышленного объекта.