www.defsmeta.com     Статьи     Применение BIM и виртуальной реальности в строительстве

Применение BIM и виртуальной реальности в строительстве

Иммерсивная виртуальная реальность (VR) и информационное моделирование зданий (BIM) стали мощными инструментами для отраслей архитектуры, инжиниринга и строительства. При правильной интеграции они позволяют применять их в различных областях, включая обзор проекта, планирование производства и безопасность строительства. В этом контексте VR часто выделяется своей способностью передавать масштаб и детали, особенно по сравнению с неиммерсивными визуализациями. Виртуализация обеспечивает лучшее понимание масштаба и деталей и позволяет людям входить и осматривать среду почти таким же образом, как они это делают в реальной жизни. Совсем недавно иммерсивная виртуальная реальность была расширена для поддержки многопользовательских сеансов, где несколько участников могут одновременно работать с одной и той же моделью. При командной работе над проектом это улучшает коммуникацию и сотрудничество между участниками.

Однако на практике большая часть текущих разработок, касающихся, как однопользовательской, так и многопользовательской виртуальной среды в строительных отраслях, по-прежнему связана с различными итерациями прототипов на игровых движках, которые ещё приходится тестировать и оценивать в каждом конкретном реальном строительном проекте. Даже в случае коммерческих, автономных приложений большинство продуктов не разрабатываются в контексте реального применения на практике. При сегодняшних сложных работах отсутствие всеобъемлющего и эффективного совместного рабочего процесса может привести к задержкам, дополнительным расходам и снижению качества проекта. При современных традиционных методах в строительной отрасли различные команды различных дисциплин имеют тенденцию работать отдельно и передавать свою часть следующей команде только после завершения работы.

Систему информационного моделирования зданий можно описать как социально-техническую, поскольку она состоит, как из технических элементов (например, 3D-моделирование), так и измерений с социальным воздействием, например, реинжиниринга процессов. Тенденция BIM привела к изменениям в способах работы и сотрудничества проектировщиков и подрядчиков, например, в способах обмена информацией, где сотрудничают люди, а не системы. Технология визуализации модели BIM является ядром и двигателем, вокруг которого разрабатывалось большинство инструментов совместной работы. В настоящее время визуализация выполняется разными методами и для разных устройств, от смартфонов до шлемов/очков виртуальной реальности или помещений, оборудованных большими экранами и проекторами.

Виртуальная реальность обещает предоставить профессионалам архитектурного проектирования возможность испытать дизайн планируемого объекта до того, как он будет построен. Важной предпосылкой для более широкого принятия и использования САПР является интерфейс, который позволит архитекторам и инженерам создавать/взаимодействовать со своими цифровыми проектами более интуитивно. Благодаря возможности повторно использовать информацию непосредственно из моделей, текущие элементы многих проектов могут эволюционировать в сторону интегрированного многодисциплинарного сотрудничества над новыми моделями.

Использование стереоскопических шлемов виртуальной реальности (HMD) обеспечивает стереозрение и, таким образом, восприятие глубины в цифровых средах. Степень погружения напрямую связана с качеством изображения и скоростью реакции шлема. Поскольку компьютер записывает движения головы и тела, дисплей реагирует на пользователя, создавая впечатление, что он погружен в окружающую его среду. Результатом является пространственно-временной опыт и ощущение того, что пользователь присутствует в виртуальной среде.

В процессе проектирования здания результат зависит от интерпретаций, восприятий и предрассудков вовлечённых людей. Это соответствует одной из основных концепций современного проектирования - вовлечению заинтересованных сторон проекта на ранних этапах, а технологии VR могут стать подходящим средством для этой цели. В интересах маркетингового продвижения и продаж будущей недвижимости клиентам - эти технологии можно применять для показов будущего жилища потенциальным покупателям/инвесторам. Кроме того, с ними можно делиться частично цифровыми моделями приобретаемой недвижимости, чтобы в дальнейшем они могли проработать планировку и дизайн будущего жилища со сторонними дизайнерами интерьера. Более того, после сдачи объекта в эксплуатацию, если жильцы, например, захотят сделать утепление балкона, не нарушая единого требования к общему фасадному остеклению многоквартирного дома - то в модели уже будут прописаны все требования (от цветовой гаммы до характеристик применяемого профиля и требованиям к ветровой нагрузке).

Вместо того чтобы говорить абстракциями, виртуальная реальность дает людям более осязаемую систему отсчета. В результате она сокращает разрыв в понимании между клиентами и архитекторами, строителями и заказчиками. Независимо от этого, полные BIM, взятые из реальных проектов, представляют собой проблему как с точки зрения интерактивности и производительности рендеринга, так и с точки зрения взаимодействия и управления данными. Проектная наука по сути является парадигмой решения проблем, основанной на технологиях, которая вращается вокруг создания артефакта с целью предоставления полезности в практической среде. В последнее время строители, монтажники и люди, которые в дальнейшем работают в сфере обслуживания и ремонта объекта, предпочитают VR по сравнению с десктопными системами проектирования, поскольку она лучше имитирует их рабочую среду, обеспечивая общее улучшенное понимание размера, масштаба и деталей.

Улучшенные процессы проверки позволяют вносить изменения или исправления в проект на этапе, предшествующем строительству, что приводит к снижению затрат и улучшению выдерживания планов проведения работ. виртуальная реальность проясняет аспекты, которые трудно понять из обычных средств массовой информации, а многопользовательская среда позволяет участникам фактически следовать друг за другом и совместно выявлять упущенные из виду критические проблемы проектирования.

Но существует несколько дополнительных проблем и барьеров, в том числе технических, для эффективной интеграции:

- Взаимодействие – отсутствие отраслевого стандарта использования, пользовательский интерфейс, инструменты;

- Совместимость – преобразование форматов BIM в VR, передача данных, метаданные;

- Интерактивность - частота кадров, производительность рендеринга.

Несколько приложений теперь имеют функциональность для проведения измерений или создания разметки в 3D. Однако по сравнению с аналогичной функциональностью в обычных средствах проектирования BIM, измерения для движков виртуализации всё ещё достаточно примитивны. Фактически, большая часть функциональности, которую специалисты привыкли ожидать от десктопных инструментов архитектурного моделирования, пока не внедряется в системы виртуальной реальности. Чтобы удовлетворить потребности в контексте, ориентированном на строительство, измерительный инструмент в VR в идеале должен предлагать функциональность привязки и размерность 3D-моделирования.

Требования интерактивности, зависит от оборудования (например, производительности процессора и объёма оперативной памяти), программного обеспечения (например, вычислительной эффективности и методов ускорения) и сложности модели (например, степени детализации объектов). Таким образом, одна и та же модель, на одном и том же оборудовании может вести себя совершенно по-разному в зависимости от приложения VR - от идеального до бесполезного.

Проблемы взаимодействия, возникающие в процессе интеграции, обычно проявляются двумя разными способами:

а) либо часть данных не может быть передана;
б) либо есть громоздкий/дополнительный шаг для фактической передачи всех данных.

Иногда может быть комбинация этих факторов - процесс сложный и неэффективный, но при этом не все данные передаются. В целом, отсутствующая геометрия, как правило, не является проблемой, поэтому при ссылке на отсутствующие данные, в этом случае, обычно, подразумеваются метаданные BIM-объекта, такие, как свойства или определения материалов и текстуры.

На сегодняшний день единственным стандартизированным способом обмена и передачи цифровых моделей зданий является формат файла IFC (Industry Foundation Classes). Основное различие между IFC и общими форматами 3D-файлов (такими, как FBX), заключается в том, что он полностью поддерживает весь контент BIM, включая пространственные компоненты, этажи, системы, ресурсы, данные о затратах и ??планировании, связи, свойства, проёмы, расширенную геометрию тел, сложные иерархии, сборки, системы классификации, глобальное позиционирование и многое другое. Однако причину, по которой IFC не используется для VR, можно объяснить тем, что проблемы взаимодействия и рендеринга часто рассматриваются как два отдельных барьера, когда на самом деле они гораздо более взаимосвязаны. Например, необходимость обработки и упрощения больших наборов данных BIM часто возникает из-за проблемы обеспечения достаточной производительности рендеринга (т. е. частоты кадров) для сложных 3D-наборов данных.

Поскольку этот процесс обычно включает в себя дополнительное программное обеспечение, такое как 3ds Max, Blender, а также, в конечном итоге, игровой движок, необходимо преодолеть дополнительные "ворота" экспорта/импорта, что затем может привести к проблемам взаимодействия (т. е. чем больше этапов обработки, тем больше риск проблем взаимодействия и потери данных). Следовательно, при предоставлении эффективной системы рендеринга дополнительная оптимизация может не потребоваться, что потенциально приведёт к меньшему количеству проблем взаимодействия. В некоторой степени связь между проблемами взаимодействия и проблемами рендеринга также можно рассматривать как обратную - поскольку используются менее сложные форматы 3D-моделей (которые сами по себе являются источником отсутствующих данных и проблем с совместимостью), то любая используемая система рендеринга/графики не может использовать семантические данные или логическую связь между объектами, для повышения производительности, а вместо этого должна обрабатывать входной набор 3D-данных, как общий набор треугольных сеток без какой-либо дополнительной логики, кроме иерархии преобразований. Таким образом, предоставление решения для любой из этих проблем может потенциально помочь решить другую.

Резюмируя всё вышеописанное, можно констатировать, что пока реальные модели из реальных проектов, как правило, чрезвычайно большие, громоздкие и сложные, а к тому же кастомизированные под конкретный объект строительства, что делает задачу унификации весьма перспективным направлением для разработчиков программного обеспечения этого направления.

Смета ремонта

Смета на дом

График строительства

Смета по ГЭСН