Статья заместителя руководителя НИЦ градоведения ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России» кандидата архитектуры Елены Меньшиковой. Соавторы: начальник НИЦ Градоведения профессор А.М. Лола, главный специалист НИЦ Градоведения У. А. Лола.
Автор(ы):
Меньшикова Е.П.
Содержание
Градостроительная URBAN-программа должна учитывать специфику городских проблем и быть совместима с другим ПО, применяемым в BIM-технологиях
В настоящее время идет активное развитие BIM-технологий в Российской Федерации. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632) утверждена Программа «Цифровая экономика РФ».
В 2019 году Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации разработало и опубликовало поправки в Градостроительный кодекс о технологиях информационного моделирования. Вводится понятие «Классификатор строительной информации», предназначенный для обеспечения информационной поддержки задач, связанных с классификацией и кодированием строительной информации в сфере строительства, архитектуры, градостроительства.
1. Из истории BIM-технологий
На первых этапах внедрения BIM-технологий в качестве программ проектирования использовались зарубежные.
Учитывая государственные установки на внедрение отечественных продуктов, получило развитие новых отечественных программ: Renga, nanoCAD и других, хотя в настоящее время продолжает использоваться зарубежное программное обеспечение.
При этом интереса программистов к созданию специальных программ градостроительного проектирования для пополнения линейки отечественных программных продуктов пока не наблюдается . Считаем необходимым заполнить этот пробел, и хотим поставить перед IT специалистами такую задачу.
Рождение BIM-технологий в мире относится к концу 20 века.
С выходом ArchiCAD 5.1 (1997 г.) с технологией виртуального здания (Virtual Building) и впервые представленным TeamWork (работа в команде), ArchiCAD стала важной вехой в развитии САПР, признанной конкурентами GRAPHISOFT. Технология Virtual Building зарекомендовала себя как передовая на рынке технологий архитектурно-строительного проектирования под новым именем: «информационная модель здания» (Building Information Modeling), сокращенно - BIM.
Конкурент GRAPHISOFT, компания AUTODESK (электронный кульман), вышла на рынок с программой AutoCAD двумя годами раньше, но, предлагая только 2D проектирование, не могла предоставить тех возможностей, что предлагал ArchiCAD.
Следует отметить, что изначально AutoCAD позиционировалась как универсальная чертежная программа, для любых нужд без отраслевой специфики. Одной из первых широко внедрившись в отечественный САПР, программа обслуживала, в том числе, и архитектурно-строительные проекты.
Кроме перечисленных, на российском рынке работают и другие программные продукты: Allplan - система CAD для архитекторов и инженеров; Tekla Structures - для решения конструкторских задач; MagiCAD - для выполнения инженерных проектов, и другие.
В то время, как на Западе полным ходом шло освоение новейших возможностей BIM, в России вопрос о ее изучении и внедрении начал всерьез рассматриваться лишь в начале XXI века.
2. Задачи российского проектирования
Накопленные за годы знания и практический опыт достигли своего критического уровня и дали первые результаты, одним из которых стало решение Экспертного Совета при президенте РФ по разработке плана по адаптации BIM в промышленном и гражданском строительстве от 4 марта 2014 г.
Несомненным успехом является также принятие новейших технологий на уровне экспертизы проектной документации.
Россия, несмотря на поздний старт развития информационных технологий в строительстве, делает значительные успехи в решении трудновыполнимых задач.
Перед системой российского проектирования была поставлена задача замещения зарубежного программного продукта отечественным. Эта задача преследует несколько целей:
- снизить финансовую зависимость от зарубежных продуктов для проектирования за счет создания более дешевых отечественных программ;
- создать более унифицированный продукт, не зависящий от внешних требований и корректировок при интеграции проектов в системе BIM-технологий;
- учесть использование в проектировании секретной информации и разработать инструмент, обеспечивающий это требование, что возможно только при использовании отечественных программ, имеющих специальные ключи кодирования.
Посмотрим на некоторые шаги во внедрении российских ВIМ-технологий. Это, в первую очередь, постепенное замещение импортных программ в системе BIM. Разработаны совместимые программы различных разделов проектирования.
3. Структура российских BIM-продуктов
Однако сами авторы отечественного программного продукта – например, заместитель директора компании Renga Software Максим Нечипоренко - утверждают, что на данный момент в России нет полноценных аналогов тем продуктам, которые разрабатываются за рубежом уже десятки лет. Но и иностранные BIM-системы у нас до сих пор полноценно не прижились. Их активному использованию в нашей стране препятствует, в основном, высокая цена. Еще один сдерживающий фактор — нехватка подготовленных кадров, поэтому в России такие системы используются при проектировании преимущественно уникальных и сверхсложных объектов. В массовом жилом и, тем более, малоэтажном строительстве они почти не используются. Здесь по-прежнему проектируют в 2D .
Преимуществом российских BIM-продуктов (в частности, Renga) является, прежде всего, простота освоения и доступная по сравнению с иностранными программными продуктами стоимость. Безусловно, по функционалу она в чем-то уступает западным аналогам, зато, благодаря интуитивно-понятному интерфейсу, её можно самостоятельно изучить за один рабочий день и начать использовать, не прибегая к привлечению дополнительных специалистов. Другое конкурентное преимущество отечественных продуктов — тесное взаимодействие именно с российскими потребителями.
Анализируя структуру российских BIM-систем, мы наблюдаем ее определенную ограниченность. Под ограниченностью мы понимаем охват технологиями только отдельных строительных объектов.
Однако любой строительный объект является неотъемлемой частью городской территории. Его проектирование и функционирование невозможно без градостроительной увязки. Традиционная схема отечественного проектирования предполагает взаимосвязанный цикл: от территориального планирования, через проекты генеральных планов к проектам планировки (застройки), на основании которых ведется проектирование отдельных строительных объектов. Поскольку BIM-системы нацелены не только на проектирование, но и на эксплуатацию объектов, то взаимодействие с городским пространством и городским управлением неизбежно.
Из существующих программ, позволяющих оперировать городским пространством, можно назвать AutoCAD и отечественная nanoCAD «Геоника». С помощью этих программ выполняются проекты уровня схем планировочной организации земельного участка (СПОЗУ) - п.2 ч.11 ст.51 Градостроительного Кодекса РФ. Последняя программа, в частности, может послужить базой для разработки более высокого уровня градостроительного проектирования: проектов планировки и генеральных планов поселений.
4. Задачи градостроительного проектирования
Надо заметить, что город – это сложнейший социально-пространственный организм, не сопоставимый с самым современным строительным комплексом.
Проектирование городских пространств – сложнейший процесс, а градостроительные проекты – многосложные документы, включающие в себя различные направления. Это - учет географических условий, размещение городских объектов (зон) с учетом рельефа, принятие оптимальной плотности и этажности застройки, организация пространства с учетом социальных задач города. Кроме того, это - размещение и мощности всех типов застройки: жилые здания, объекты образования здравоохранения , объекты культуры и т. д., а также организация мест приложения труда и производственных объектов. При этом необходима оптимальная сеть улиц и дорог и организация транспортного движения. Учет экологических нагрузок и принятие предупреждающих мер против негативных экологических явлений. Учет уровня инсоляции. Обеспечение городского пространства инженерной инфраструктурой – и многое другое.
В современной проектной практике мы можем наблюдать определенный парадокс: при всей сложности градостроительного проектирования, проектировщики пользуются самыми простейшими программными инструментами. Как правило, это AutoCAD (электронный кульман) - в качестве графической части.
Практически нет программ, совмещающих для градостроителей пространственную и расчетную составляющие. Поэтому всякое внесение изменений в проект требует серьезного перерасчета. При проектировании здания (например, в ArchiCAD) любое изменение влечет за собой автоматическое изменение всех показателей. При вводе в проект здания дополнительной стены программа автоматически произведет перерасчет объема материала, площади поверхностей и т. д. В проекте планировки же, поставив дополнительное здание в микрорайоне, мы автоматически не получим новую плотность застройки, новую среднюю этажность. И, тем более, не узнаем, удовлетворяет ли проект условиям инсоляции и не превышена ли плотность застройки с появлением нового объекта – и так далее.
Мировой опыт также не может нам предложить готовых инструментов в силу того, что подходы к градостроительному проектированию в России достаточно уникальны. Именно поэтому Россия нуждается в собственном программном обеспечении (URBANsoft) для этого сложнейшего вида деятельности - градостроительного проектирования.
На рис. 1 показан пример возможной схемы развития BIM технологии, линейку которой предлагается дополнить градостроительной составляющей.
5. От постановки IT-задачи - к градостроительному проекту
Для того чтобы начать создание градостроительного софта, учитывая отсутствие мировых аналогов, необходимо провести большую исследовательскую работу и междисциплинарные консультации.Важно выявить: какова необходимость и возможность объединения всех градостроительных проектных процедур под единой программой (Рис. 2).
В частности, такой специфический вопрос, как организация транспорта в поселениях, может выполняться под своей особой оболочкой. В некоторых публикациях поднимается вопрос возможности решения задач рационального планирования на основе единой модели ГИС и BIM при расчете инсоляции. Это тоже вопрос для дискуссии.
Особенность градостроительной документации от сложившихся BIM составляющих - в том, что она ориентируется на организацию городского пространства, а не на конструктивные оболочки. При градостроительном проектировании в алгоритм следует закладывать данные, исходя из технико-экономических показателей - таких как: площадь застройки, плотность застройки, этажность, численность населения, плотность населения, характеристики жилого фонда, характеристики социальной застройки и т.д.
Рисунок 2. От постановки IT- проблемы к градостроительному проекту
При этом в процессе проектирования должны быть учтены следующие обстоятельства: противопожарные разрывы, условия инсоляции, радиусы доступности, экологические мероприятия, пространственная оптимизация улично-дорожной сети, вертикальное зонирование, и другие. Некоторые условия уже имеют определенные решения в существующих программах (например, в nanoCAD «Геоника»). Однако требуется очень серьезная работа по внедрению градостроительного проектирования в линейку BIM-технологии.
Поскольку этот вопрос касается моделирования единого архитектурно-строительного процесса, участие в переговорах и обсуждениях следует вести междисциплинарно и межведомственно, с участием IT специалистов, городского менеджмента, государственных структур, определяющих строительную и нормативную политику, практикующих проектировщиков (архитекторов, инженеров, экологов) и других заинтересованных в совершенствовании информационных технологий в проектировании и управлении городов специалистов.
6. Выводы
Градостроительное проектирование значительно отличается от иного типа проектирования, а для выполнения градостроительных объектов проектировщики используют, как правило, программы, не учитывающие потребности градостроительства. В связи с отсутствием специальных программ по проектированию градостроительных объектов (генеральный план, проект планировки), предлагается разработать специальную URBAN-программу. Данная программа должна находиться в едином совместимом пространстве с другими программными продуктами, используемыми в BIM-технологиях и учитывать специфику и многосложность городских проблем.
Комментарий генерального директора ФГБУ «ЦНИИП Минстроя России» Марата Чабдарова:
Специалисты ведущего федерального научно-исследовательского института ФГБУ «ЦНИИП Минстроя РФ» заинтересованные в прогрессивном развитии информационных технологий в строительстве, рассчитывают, что параллельно с внедрением BIM-технологий в архитектуре, будет развиваться и направление градостроительного проектирования. Таким образом, нам удастся заполнить существующий «градостроительный» пробел в развитии BIM-технологий, сохранив непрерывность проектных документов от города и его составных частей до отдельных архитектурно-строительных объектов.