Виртуальное проектирование: Виртуальное проектирование — все самое интересное на ПостНауке

Виртуальное прототипирование в машиностроении — Connect-WIT

Самолеты, поезда, машины раньше проектировали с помощью кульманов. Сегодня же в арсенале КБ и машиностроительных заводов – САПР, 3D-принтеры, 3D-сканеры и виртуальная реальность. И VR с каждым годом все активнее внедряется на российских машиностроительных предприятиях.

Зачем VR машиностроению

Виртуальная реальность применяется на всем жизненном цикле изделия: начиная с ранних этапов проектирования для выявления ошибок, проведения макетных комиссий и проверки эргономики и заканчивая организацией производственного процесса, отработкой процессов обслуживания, ремонта и модернизации.

• Оценка эргономических характеристик изделия – это возможность оказаться на рабочем месте оператора внутри будущего изделия, проверить эксплуатационные характеристики, ремонтопригодность, исполнение тактико-технических требований.
• На производстве технология VR может применяться для имитации установки нового оборудования, а сэкономленное время может быть потрачено на улучшение производственной линии. Одновременно с проектированием цехов возможно параллельное обучение операторов, которые в дальнейшем будут там работать. Таким образом, при открытии обновленного участка сотрудники смогут сразу взяться за работу и не тратить время на обучение. Сэкономленное время может пригодиться и при настройке заводских линий. Скорость производства, качество выпускаемой продукции играют ведущую роль в успехе предприятия, поэтому так важно экономить время на параллельных процессах.
• При помощи VR можно имитировать внештатные ситуации. Зачастую воспроизводить подобные случаи в реальной жизни либо опасно, либо слишком дорого, потому персонал знает только в теории, как выйти из сложной или аварийной ситуации. С применением технологии виртуальной реальности персонал может быть готов справиться с любой проблемой.

Виртуальная реальность помогает эффективно тратить рабочее время (рис. 1). Процессы проектирования и обсуждения могут идти параллельно. При обучении рабочих не нужно тратить время на создание прототипов и предоставлять дорогостоящую технику для подготовки специалистов. За счет таких методов уменьшаются денежные затраты и повышается производительность.

Рис. 1. Коллективная работа в виртуальной реальности

• Демонстрация будущего продукта заказчикам еще до производства: клиент может в натуральную величину увидеть и даже «побывать» в будущей машине, выбрать любую цветовую гамму и комплектацию.

Примеры

CNES, французский национальный космический центр, за счет использования средств виртуальной реальности сэкономил около 12 месяцев при разработке проекта ракетного ускорителя Callisto. Ускоритель проектировался в САПР, а в VR проводился подробный разбор летательного аппарата и вспомогательных элементов для запуска.

Компания NVidia, производитель 3D-видеокарт, заявляет, что проекты, интегрированные с VR, снижают проблемы дизайна на 60–65% и помогают избежать перерасхода времени и лишних затрат. По статистике компании виртуальная реальность сокращает время разработки продукта в три раза и уменьшает стоимость производства на 25–40%. Производитель видеокарт утверждает, что компания Hensel Phelps использует рабочие станции, оснащенные NVIDIA Quadro, и шлемы VR для тестирования эргономики и обсуждения проектов. Например, персонал может проверить доступ к строительным системам, минимизировать количество шагов в определенных местах, обсудить проекты, что экономит время.

Применив VR, Ford сократил количество травм на производстве на 70% и снизил эргономические проблемы на 90%. При помощи эргономической лаборатории в компании стремятся улучшить и сделать безопасной монтажную линию и рабочее пространство оператора. Для анализа используется более 52 датчиков, которые располагаются на теле человека. Они считывают движения и передают координаты в базу данных. Эргономист, получив значения, может отыграть определенные сценарии и повысить безопасность работы сотрудников. Кроме того, используя VR, компания прорабатывает дизайн будущих автомобилей (рис. 2) и проводит совещания.

Рис. 2. Создание скетча будущего авто в VR (фото с сайта media.ford.com)

Safran Nacelles, производитель мотогондол для авиадвигателей, меньше чем за год заработала 300 тыс. евро за счет инвестиции в систему VR. Французская компания стала разрабатывать новые гондолы всего за 42 месяца, ранее этот процесс длился 60 месяцев. Safran Nacelles также смогла закончить проект на восемь месяцев раньше, а длительность проекта предполагалась около 18 месяцев. Таким образом, экономия составила 40% бюджета.

Автомобильная компания SEAT за счет использования виртуальной реальности уменьшила продолжительность производства и количество макетов. За время разработки нового автомобиля анализируется до 3 млн деталей. Благодаря технологиям просмотра в 3D, где модель представлена в реальном масштабе, сократилось время анализа конструкции и количество физических прототипов. Такой подход позволил сократить время производства в целом.

Макеты: натуральный и электронный

В процессе развития машиностроительной индустрии всегда возникали задачи, для решения которых требовалось создавать макеты интерьеров и экстерьеров, двигателей, сборок или отдельных деталей, а также изделия целиком, в полной детализации, вплоть до винтика. Главная цель − увидеть своими глазами будущее изделие в натуральную величину, иметь возможность его потрогать. Продемонстрировать заказчику, произвести оценку дизайна внешней формы и внутреннего пространства, согласовать компоновку изделия и его характеристики, оценить порядок работ, эргономику и его пользовательские качества − это лишь малая часть задач, которую решает создание макета. На этапе, когда проектирование изделия уже закончено или близится к финишу, создается его макет из целевых материалов, полностью воссоздается весь процесс производства, чтобы отработать организацию линии цеха, исключить ошибки проектирования и провести краш-тесты.

В настоящее время практически все большие производства переходят на PLM (Product Lifecycle Management). Уже довольно давно для проектирования изделия применяются CAD-пакеты, во многих случаях работа ведется с 3D-моделью изделий (рис. 3). Трехмерная геометрическая модель − ключевой элемент подхода виртуального прототипирования. Без нее виртуальное прототипирование невозможно. Описанную модель обычно называют цифровым прототипом или цифровым макетом.

Рис. 3. 3D-модель самолета-амфибии BOREY, выполненная в «Компас-3D»

Виртуальное прототипирование снижает временные и трудовые затраты на решение такой задачи. VR-технологии позволяют увидеть и пощупать будущие изделия, как будто они реальные, произвести с ними действия и сделать оценку как с настоящим макетом.

Системы виртуальной реальности существуют достаточно давно в виде громоздких шлемов и проекционных систем. Например, «пещеры» виртуальной реальности (VR-cave), которые стоили баснословных денег и были доступны только крупным компаниям, таким как Boeing, Lockheed Martin и т. п. Долгое время именно такие «VR-пещеры» и большие проекционные стереоэкраны (CAD-Wall) были типичной системой VR для решения индустриальных задач, поскольку они позволяли находиться в виртуальном пространстве нескольким пользователям. Правда, взаимодействовать с виртуальной сценой мог только один из них.

Постепенно эти технологии дошли до России. В 2006 г. на факультете психологии МГУ появилась первая комната виртуальной реальности. Процесс шел медленно, поскольку помимо высокой цены заказчик сталкивался с проблемой поиска подходящего помещения, соответствующего техническим требованиям и требованиям пожарной безопасности.

Сложности визуализации

Современные игровые рендеры, используемые в разработке VR-проектов, рассчитаны в первую очередь на индустрию развлечений, а в промышленности могут быть пригодны только для создания симуляторов и некоторых тренажеров. Причем это требует значительных доработок в части поддержки специфических форматов, функционала и оборудования, которые в игровой индустрии не распространены.

Сложность работы с CAD-моделью заключается в том, что в большинстве случаев она представляет собой параметрическое описание изделия. Для трехмерной визуализации на ПК с помощью игрового 3D-рендера для модели нужно создать ее полигональное представление, состоящее из треугольной сетки видимой поверхности. Современные игровые 3D-движки не обладают возможностями такой трансформации моделей, поскольку для этого требуется достаточно сложный алгоритм аппроксимации, реализуемый САПР-ядрами. Для такого процесса необходимо использовать сторонние программы, так называемые программы-конверторы, которые преобразуют одни форматы трехмерного представления моделей в другие. Кроме преобразования (тесселяции) нужно еще уметь читать данный формат и получать его истинную иерархию, имена и метаданные. Большинство конверторов предоставляют инструментарий для создания сетки и сохраняют иерархию и имена, но не сохраняют при этом метаданные из исходного формата.

Игровые движки разрабатывались для потребностей индустрии развлечений и не предназначены для работы с большими данными – огромным количеством полигонов и объектов, без ручной оптимизации 3D-моделей.

Для задач виртуального прототипирования необходима возможность работать с САПР-моделями напрямую – для получения доступа к иерархии, именам, метаданным, а также динамически изменять детализацию трехмерного представления и вносить изменения в исходный файл. Кроме того, у игровых рендеров практически отсутствует поддержка кластерных проекционных систем (VR-cave и CAD-Wall), где требуются такие технологии, как варп, блендинг, построение фраструмов, синхронизация видеосигнала на кластере, поддержка профессиональных систем трекинга и экранов различной изогнутой формы, например купола или панорамы.

Для поддержки функций, необходимых для виртуального прототипирования и промышленных задач, требуется совершенно другие архитектура движка и бизнес-модель. Архитектура игровых движков не создана для интеграции с САПР ядрами и не оптимизирована для визуализации на лету большого количества полигонов и объектов. В ней также отсутствуют удобные инструменты для работы с метаданными CAD. Бизнес-модель создателей игровых движков нацелена на получение выручки от разработчиков, программистов, которые лицензируют рендер для создания игр и приложений. Им невыгодно, чтобы можно было реализовать один раз универсальное решение и продавать без отчислений за лицензирование игрового движка. В игровых механиках не нужна полная синхронизация данных игровых персонажей во время коллективной работы. Все это усложняет создание универсального приложения на базе игрового движка без его последующей независимой поддержки и разработки. Разработчики игровых рендеров не стремятся развиваться в сторону промышленного применения, где рынок меньше, а потребности могут заметно отличаться от заказчика к заказчику.

Не так много компаний предлагают продукты, способные решать задачи виртуального прототипирования. Среди зарубежных производителей можно выделить парижские компании TechViz и IC.IDO, а также американских разработчиков Worldviz. Эти производители работают на рынке более десяти лет, предлагая профессиональные и довольно дорогостоящие решения. При этом чем дольше устоявшаяся компания на рынке, тем она менее подвижна в отношении кастомизации продуктов под конкретные задачи заказчика. Им сложно быстро следовать трендам, менять бизнес-модель вслед с появлением недорогих и массовых шлемов VR, а также менять ядро своего продукта под новые технологии и подходы в разработке. Свой продукт они создавали в тот период, когда оборудование VR было очень дорогим, а главное, поскольку каждый проект был уникальным, не было типового оборудования VR. Реализация аппаратно-программного комплекса VR занимала много времени, и бизнес-модель строили с учетом того, что продукты сложны в освоении, требуют времени на разворачивание и настройку.

В России решения для виртуального прототипирования развиты пока слабо. В числе редких положительных примеров – наша компания. В этом году мы выбрали геометрическое ядро C3D для развития своих инструментов виртуального прототипирования, которое позволяет использовать готовые CAD-компоненты: модуль обмена данными C3D Converter для импорта CAD-данных и геометрическое ядро C3D Modeler для трехмерного моделирования. А это означает расширение набора поддерживаемых CAD-форматов, в частности формата JT, наиболее востребованного в авиационной промышленности и двигателестроении.

Рис. 4. Базовый комплект для работы в виртуальной реальности: ноутбук, шлем, ПО, манипулятор

Отдельно стоит отметить, что виртуальное прототипирование предполагает и визуализацию симуляции поведения изделий, т. е. добавление физики, если говорить в терминах игровых движков. Наше ПО предоставляет поддержку кинематических и физических свойств объектов, визуализацию инженерных расчетов, а также интеграцию с системами математического моделирования и создание систем автоматического управления, например, такого как российский продукт SimInTech. Это позволяет визуализировать 3D-объекты любой сложности в виртуальной реальности с учетом реальной физики этих объектов и реальных управляющих алгоритмов.

Заключение

Область виртуальной реальности стремительно развивается, и многие эксперты признают, что будущее в сфере технологий именно за форматом VR, что предполагает расширение зоны его использования, в том числе на производстве. VR-технологии уже не первый год применяются крупными корпорациями и со временем начинают оправдывать вложенные в них средства. Таким образом, VR в целом положительно влияет на общий производственный процесс, демонстрируя прогресс в различных показателях эффективности.

Поделиться:

Виртуальное проектирование Jaguar — О компании Jaguar

Мы инвестируем крупные суммы в передовые инструменты виртуального проектирования и инновационные технологии, открывающие перед нами быстрые, эффективные и надежные способы разработки и создания новых продуктов. Благодаря этому автомобили Jaguar отличаются повышенной безопасностью, долговечностью и надежностью.

Using knowledge gained from high-tech industries such as aerospace and Formula 1™, virtual engineering delivers levels of performance and quality that could not be achieved with traditional design processes, and is revolutionising the way that today’s Jaguar – and the Jaguar of the future – is developed.

Для совершенствования нашего подхода мы каждый год инвестируем 13 миллионов фунтов стерлингов в виртуальные технологии. Такие инструменты, как программное обеспечение для расчета гидродинамики (CFD) и автоматизированного проектирования (CAE), могут использоваться для виртуального моделирования множества различных аспектов автомобиля: от аэродинамики, систем терморегулирования, подвески и конструкции усилительного каркаса до разработки и обеспечения прочности силового агрегата. Они даже могут имитировать конструкцию различных деталей, таких как щетки стеклоочистителя ветрового стекла, используя аэроакустические модели постоянно меняющихся в реальных условиях воздушных потоков для снижения уровня шума.

Самое явное проявление нашего стремления совершенствовать виртуальные технологии — создание центра виртуальных инноваций Virtual Innovation Centre, предназначенного воплощать в жизнь результаты этого моделирования. На разработку этого центра, расположенного в инженерном центре Jaguar в Гейдоне, ушло 2 миллиона фунтов стерлингов. Кроме того, мы инвестировали 3 миллиона фунтов стерлингов в расширение линейки виртуальных инструментов, облегчающих проектирование.

These include a 3D Cave, in which eight high-resolution digital projectors create a full-size 3D image from computer-generated models. Operators wearing 3D glasses can view and manipulate the image using a control wand, allowing them to optimise exterior designs, interior space and seat positions, visibility and control layouts.

В лаборатории виртуальной реальности Virtual Reality Ergo Lab и Augmented Reality Rig инженеры и дизайнеры могут использовать шлемы виртуальной реальности, чтобы детально рассматривать автомобиль, а многофункциональные тактильные платформы и технологии позволяют им взаимодействовать с транспортным средством и его органами управления. Оптический анализ технических характеристик дает возможность моделировать отражения элементов салона и освещения в ветровом стекле.

Другие инструменты, такие как экран с соотношением 1:1, позволяют дизайнерам отображать созданные при помощи САПР изображения конструкций автомобилей в реальном размере, а инновационный симулятор вождения дает инженерам возможность работать над динамикой и оптимизацией шумов, вибрации и жесткости, не выходя из здания.

Этот основанный на применении виртуальных технологий подход уже используется при проектировании всех автомобилей. Например, во время разработки XE было проведено 1,8 миллиона симуляций, потребовавших работы центрального процессора в течение 36 миллионов часов, во время которых было создано 1200 терабайт данных.

Уже сейчас соответствие примерно 40 процентам требований к конструкции и производительности автомобилей Jaguar Land Rover проверяется с помощью инструментов для виртуального моделирования, и мы работаем с множеством партнеров, чтобы довести это значение до 100 процентов к 2020 году.

Лаборатория виртуальной реальности JLR Virtual Reality Ergo Lab, Гейдон

ИСПЫТАНИЯ

Опубликовано: 18.08.2016

На каждом этапе проектирования, разработки и производства каждый компонент автомобиля Jaguar проходит тысячи испытаний и проверок на безопасность, долговечность и качество. Это гарантирует высшую степень надежности, безотказности и безопасности каждого автомобиля.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

БЕЗОПАСНОСТЬ

Опубликовано: 18.08.2016

По-настоящему надежный автомобиль — это не просто транспортное средство, способное помочь вам быстро и без лишних усилий добраться до места назначения. Он также должен обеспечивать вашу безопасность во время поездки. Это ключевой принцип философии Jaguar.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

ОБЛЕГЧЕННАЯ АЛЮМИНИЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Опубликовано: 18.08.2016

Легкая алюминиевая конструкция, отличающаяся повышенной прочностью и надежностью, используется при создании автомобилей Jaguar уже более 70 лет.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

В постоянного тока: Виртуальное проектирование и строительство

Что такое технология VDC?

Виртуальное проектирование и строительство (VDC) — это тип технологии, которая создает цифровые модели зданий и проектных площадок. Архитекторы, инженеры и подрядчики используют модели VDC для визуализации и планирования строительных конструкций, процессов, графиков, бюджетов и многого другого. Технология VDC позволяет компаниям анализировать планы строительства от начала до конца, прежде чем начинать строительство.

В чем разница между VDC и BIM?

VDC и технология информационного моделирования зданий (BIM) связаны между собой, но отличаются по назначению. Технология BIM создает цифровое представление физического здания. Технология VDC использует 3D-модели BIM и другую информацию для цифрового планирования всех аспектов строительного проекта — от оценки затрат до планирования и управления рисками.

Изображение предоставлено KlingStubbins

Использование коллекции AEC для VDC

Коллекция Autodesk AEC представляет собой интегрированный набор инструментов BIM, которые позволяют быстро и эффективно создавать проекты зданий, объекты гражданской инфраструктуры и моделировать строительство. Коллекция поддерживает все этапы жизненного цикла здания с помощью технологий проектирования, которые охватывают концептуальный дизайн и строительство.

Узнать больше

Рабочий процесс VDC для строительства

Риск человеческой ошибки присущ рабочим процессам строительства. Технология VDC позволяет создавать проект виртуально, а затем отслеживать ход строительства, оптимизировать процессы, минимизировать отходы и проверять установки. Рабочий процесс становится более эффективным, качество улучшается, а риски снижаются.

Получить дополнительную информацию

Коллекция Architecture, Engineering, and Construction Collection

Коллекция AEC позволяет командам VDC планировать, проектировать, строить здания и управлять ими виртуально, используя интегрированные инструменты CAD и BIM. Снизьте риски на ранней стадии, оптимизировав конструкции для обеспечения конструктивных возможностей. Надежно измеряйте количество для оценки затрат на строительство. Координируйте модели, чтобы уменьшить дорогостоящие проблемы координации на месте, и многое другое.

Узнайте больше о коллекции AEC

Соответствующее программное обеспечение в коллекции для VDC

Используйте мощные рабочие процессы BIM и CAD для уверенного проектирования и строительства.

Посмотреть все продукты Autodesk

Сравнить
Узнать больше

VDC часто задаваемые вопросы (FAQ)

Коллекция AEC поддерживает как 4D, так и 5D BIM, помогая оптимизировать планирование строительства и более точно оценивать затраты и планирование.

Коллекция AEC предоставляет координаторам VDC полный набор инструментов BIM и CAD, помогающих оптимизировать весь рабочий процесс строительного проекта. Ускорьте процесс проектирования, автоматизируйте задачи, улучшите совместную работу и оптимизируйте задачи управления от концепции до завершения.

Коллекция Autodesk AEC включает программное обеспечение, поддерживающее расширенный анализ всего проекта и моделирование. С легкостью создавайте 3D-модели из 2D-концепций, а затем просто обновляйте данные в модели по мере внесения изменений. Анализируйте детали проекта с помощью моделирования, согласовывайте модели с объемами и графиками проекта, затем определяйте и анализируйте время и затраты.

Коллекция AEC включает 3ds Max и Revit, улучшенные инструменты визуализации, которые позволяют превращать 3D-модели BIM в увлекательные пространственные объекты.

Что такое виртуальный дизайн и строительство? | Конструктив

Мост Рандсельва — самый длинный мост в мире, построенный полностью без чертежей или PDF-файлов с использованием методов виртуального проектирования и строительства. Об этом подробнее здесь.

• Для строительства требуются междисциплинарные команды, которые обычно не работают вместе, пока не начнется строительство и не придет время передать задачи друг другу.
• Виртуальное проектирование и строительство (VDC) переносит планирование и принятие решений в начало процесса строительства, когда легче снизить риск, оценить производительность и уменьшить затраты и перерасход графика .
• Проще говоря, виртуальное проектирование и строительство означает построение проекта в цифровом виде и решение больших проблем, а затем его более эффективное построение в физическом мире.
• Продолжайте читать, чтобы глубже погрузиться в основы виртуального проектирования и конструирования:
  • Зачем это нужно
  • Каковы преимущества VDC
  • Что такое платформа VDC
  • Общие термины VDC
  • Часто задаваемые вопросы о В пост. тока

Почему в строительстве используется виртуальное проектирование и строительство (VDC)?

Строительные процессы не сильно изменились за последние десятилетия — бумажные документы по-прежнему являются обычным явлением. И слишком много процессов по-прежнему полагаются на электронные таблицы. Согласно опросу JB Knowledge ConTech Survey 2021 года, 45% рабочих процессов управления проектами основаны на электронных таблицах. Excel — мощный инструмент, но, учитывая сложность и динамичность крупных строительных проектов, он также подвержен ошибкам.

Электронная таблица настолько хороша, насколько хороша ее программа, и ошибки нельзя обнаружить, пока они не станут проблемой. Трудно ограничить права пользователей, но при этом предоставить им необходимый доступ. И если в электронную таблицу вводится ошибочная информация, может быть трудно отследить, когда она была введена, кем и почему.

Создание бумажных документов и электронных таблиц требует не только времени. Они также замедляют принятие решений и планирование. Одно единственное изменение — например, тип используемых материалов — может повлиять на график проекта, потребность в рабочей силе, оборудовании и затратах. Дни могут быть потеряны, чтобы зафиксировать эти изменения и оценить их влияние, не говоря уже о том, как они повлияют на ожидаемую производительность актива. А если этап строительства объекта уже идет, страдает и производительность труда.

Эти проблемы беспокоят даже заинтересованных лиц, которые перестали использовать бумагу и Excel. Многие используют точечные решения или программное обеспечение, предназначенное для выполнения одной функции. Хотя эти системы являются шагом вперед по сравнению с Excel и бумажными документами, если возникают проблемы с интеграцией и функциональной совместимостью, это может поставить под угрозу целостность данных, затруднив планирование и принятие решений.

Вот почему так важно планировать как можно больше и как можно раньше. Но из-за стремления быстро начать этап строительства время на этапах планирования и проектирования часто ограничено. В результате проекты продвигаются вперед без принятия важных решений, а строительные бригады вынуждены вносить изменения и решения по мере развития проекта, и в этот момент они имеют ограниченный контроль над волновым эффектом этих изменений. Виртуальное проектирование и строительство было создано в ответ на этот вопрос.

Виртуальный обзор проектирования и строительства

VDC был разработан исследователями из Центра интегрированного проектирования объектов (CIFE) Стэнфордского университета в 2001 году. С конца 1980-х годов CIFE занимается улучшением организации, концептуализации и выполняет проектирование и строительство. Еще до создания CIFE профессор из Стэнфорда определил, что решения, принятые в начале процесса строительства, влияют на общую стоимость проекта. CIFE всегда был в авангарде решения проблемы производительности в строительстве, а VDC — одна из его самых выдающихся инноваций.

С помощью VDC планирование и строительство осуществляются в цифровом виде еще до того, как в реальном мире начнется строительство. Разнообразные группы владельцев, проектировщиков, подрядчиков и субподрядчиков, участвующих в проекте , сотрудничают в виртуальной среде, где они могут заранее оценить различные варианты последующих решений и процессов , таких как материалы и последовательность.

По сути, проекты строятся дважды. Но вместо того, чтобы тратить время, он его экономит. Мы все слышали поговорку «семь раз отмерь, один раз отрежь». VDC использует эту концепцию и применяет ее ко всему строительному процессу, а не только к столярным работам.

Схема для VDC

Самая простая и понятная схема для понимания этого процесса исходит от Управления строительства Сингапура: 

Источник: Управление строительства и строительства Сингапура виртуализированные модели строительства и временные рамки для воплощения концепций, ожиданий и целей производительности в максимально эффективный план. Они используют подробные 3D-модели для разработки цифрового двойника актива и репетируют последовательность строительства до и во время этапа строительства. Эти модели VDC:

• Сосредоточьтесь на активе, командах , которые будут определять, проектировать, строить и эксплуатировать его, и процессе , которому они будут следовать

• Интегрированы таким образом, чтобы данные были общедоступными, и могли фиксировать зависимости от соответствующих моделей, когда пользователь вносит изменения

• Может предсказать аспекты выполнения проекта и показать, как это связано с целями выполнения проекта

• Являются гибкими и интерактивными, чтобы все участники проекта могли собирать необходимую им информацию

Для создания этих моделей строительные бригады используют инструменты моделирования продуктов и процессов, программное обеспечение для организационной визуализации и онлайн-инструменты для совместной работы. С помощью этих технологий проектные группы могут создавать фотореалистичные изображения застроенных пространств, чтобы улучшить взаимодействие между заинтересованными сторонами.

Проектные группы могут комбинировать модели нескольких компонентов здания, таких как структура, архитектурные детали и системы пожаротушения, для обнаружения конфликтов и анализа конструктивных возможностей. Они также могут координировать различные профессии, участвующие в проекте, и оценивать логистику и последовательность действий на объекте, чтобы определить наиболее эффективный подход к этапу строительства.

Вот как одна из ведущих строительных фирм, Mortenson Construction, использует VDC для решения проектных задач и повышения качества обслуживания своих клиентов: через ряд общих терминов:

Информационное моделирование зданий (BIM)

BIM часто используется взаимозаменяемо с VDC, что неверно (подробнее об этом позже). BIM — это процесс создания 3D-моделей. Многие команды VDC используют программное обеспечение BIM для создания 3D-моделей актива, используемого для строительства. Инновационные строительные фирмы используют BIM для полного исключения чертежей из процесса строительства, как, например, в случае с мостом Рандсельва в Норвегии.

Общая среда данных (CDE)

Общая среда данных — это единственный источник достоверных данных для всех данных проекта. Модели, контракты, отчеты, оценки и многое другое размещаются в облачном программном обеспечении, к которому пользователи могут получить доступ из любого места. Использование CDE необходимо для устранения разрозненности данных и предотвращения потери производительности, которая возникает, когда строительным бригадам приходится искать информацию, скрытую в электронных письмах или бумажных файлах.

Компьютерное проектирование (CAD)

Компьютерное проектирование — это использование программного обеспечения для создания, модификации или анализа проектов. САПР появились в конце 1950-х годов и с годами устранили необходимость создавать чертежи вручную. Его можно использовать для создания 2D или 3D моделей. В то время как процессы VDC не всегда могут включать BIM, CAD является важным компонентом создания моделей VDC.

Отраслевые базовые классы (IFC)

Отраслевые базовые классы — это форматы файлов обмена данными САПР, которые используются для облегчения взаимодействия между разрозненными системами, используемыми в процессе строительства. Разработанный BuildingSMART, IFC представляет собой открытый стандарт, который продвигает независимые от поставщиков возможности в различных строительных технологиях.

Преимущества виртуального проектирования и строительства 

Предварительно загружая важные решения в начале процесса, VDC предлагает широкий спектр преимуществ на протяжении всего жизненного цикла строительства.

Улучшенная безопасность рабочих и конечных пользователей

Разработчикам часто поручают учитывать вопросы безопасности рабочих и конечных пользователей в процессе проектирования. Но трудно предотвратить несчастные случаи, когда вы не можете предсказать потенциальные опасности. Реализм и уровень детализации, предлагаемые моделями VDC, позволяют проектным группам более точно прогнозировать опасности. Обладая этой информацией, они могут уменьшить или устранить эти потенциальные опасности. А поскольку модели VDC предназначены для использования междисциплинарными группами, подрядчики могут внести свой вклад в вопросы безопасности и использовать информацию, предоставленную моделью, для обучения и подготовки своих групп к опасностям, которые нельзя уменьшить в процессе проектирования.

Общение с нетехническими специалистами

Существует множество заинтересованных сторон, которым необходимо понимать замысел проектирования и строительства, но у которых нет технических знаний для интерпретации технических чертежей и документов. VDC позволяет государственным деятелям, руководителям без технического образования и представителям широкой общественности получить представление о том, что влечет за собой проект, с помощью простых для интерпретации изображений и анимации.

Снижение риска

Снижение риска — это постоянная тяжелая битва в строительстве. Выявление опасностей проекта, таких как просчеты, конфликты и финансовые ошибки, часто основано на предыдущем опыте и опыте управления рисками. Хотя опыт и знания бесценны, каждый строительный проект уникален, и их не всегда можно использовать для понимания точных факторов риска для данного проекта. VDC позволяет строительным бригадам точно предвидеть потенциальные риски каждого проекта, чтобы свести к минимуму неожиданности и соблюдать графики и сроки.

Мортенсон смог сократить сроки в среднем на 32 дня с помощью VDC. Источник: Mortenson, Важность виртуального проектирования и строительства

Планирование устойчивого развития

Поскольку строительный сектор занимается вопросами устойчивого развития, VDC может позволить проектным группам оценивать энергоэффективность, выбросы углерода, воздействие на окружающую среду и многое другое. Например, все больше внимания уделяется решению проблемы воплощенного углерода — парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу в процессе строительства.

Поскольку возобновляемые источники энергии и локальное хранение энергии становятся все более популярными, VDC можно использовать для оценки различных энергетических сценариев и планирования гибкости сети. Использование инновационных материалов также может снизить содержание углерода, но важно учитывать, как они влияют на стоимость, рабочую силу и потребности в оборудовании, что можно сделать с более высокой точностью с помощью VDC.

Одним из лучших способов сокращения воплощенного углерода является адаптивное повторное использование. В одном сценарии Министерство энергетики США обнаружило, что адаптивное повторное использование снижает воплощенный углерод на 33%. Однако модернизация существующих зданий может быть дорогостоящей. С помощью VDC можно учитывать адаптивное повторное использование на начальном этапе строительства проекта и сократить объем работ, необходимых для перепрофилирования зданий в будущем.

Строительные бригады могут запускать симуляции, чтобы определить, как добавление или удаление стен повлияет на воздушный поток и комфорт жильцов, решить, следует ли предусмотреть место для будущей проводки или кабелей, или спланировать расширение возможностей зарядки электромобилей в будущем.

Часто задаваемые вопросы о виртуальном проектировании и строительстве

В чем разница между VDC и BIM?

BIM и VDC часто путают друг с другом. Однако между ними есть явные различия. VDC может включать BIM, но это не обязательно.

В то время как VDC сосредоточен на планировании наилучшего подхода к реализации строительного проекта, включая планирование, управление затратами и рисками, BIM больше ориентирован на создание цифровой модели физического актива. Более высокие уровни BIM могут включать планирование, стоимость и информацию о жизненном цикле проекта, но они по-прежнему не охватывают людей и процессы, вовлеченные в проект. VDC делает.

Что такое команда VDC?

В то время как VDC объединяет многопрофильных заинтересованных сторон, состав команд VDC различается. В некоторых компаниях есть один внутренний специалист по VDC, который отвечает за создание моделей VDC и координацию различных дисциплин, задействованных в проекте. У других есть целая команда VDC. А другие по-прежнему передают функции VDC на аутсорсинг внешним консультантам.

Как компании используют виртуальное проектирование и строительство?

Фирмы AEC используют VDC несколькими способами. Исследователи из Стэнфорда говорят, что это наиболее ценный инструмент для сложных проектов, таких как инфраструктура и проекты с несколькими зданиями, такие как корпоративные кампусы. Но поскольку все строительные проекты включают в себя сложную сеть многопрофильных бригад, ее можно использовать везде, где строительные бригады считают нужным. VDC полезен не только для традиционных подходов к строительству; это также отличный инструмент для методологий бережливого строительства и сборных конструкций.

VDC решает самые большие проблемы строительства

Поскольку строительный сектор выходит за рамки устаревших, разрозненных традиционных процессов, VDC может помочь проектным группам сотрудничать раньше и эффективнее. Включая процессы, людей и продукт в интегрированные модели, компании AEC могут устранять общие источники риска до того, как они приведут к дорогостоящим и трудоемким доработкам. А решать серьезные проблемы, такие как устойчивость, безопасность и прозрачность, намного проще, когда все заинтересованные стороны имеют доступ к интерактивным визуализациям текущего проекта.

Для многих строительных бригад понимание BIM является отправной точкой для использования VDC. Чтобы узнать больше о BIM, посмотрите этот бесплатный 30-минутный курс по основам BIM.