С чего начинается выпуск модели
Перейти к содержимому

С чего начинается выпуск модели

  • автор:

С чего начинается 3D моделирование в Автокаде?

3d моделирование в Автокаде нашло применение в таких сферах, как строительство и архитектура, машиностроение, геология и геодезия, сети инженерно-технического обеспечения и различные виды дизайна.

В AutoCAD 3D построение нельзя начать «с нуля». Нужно иметь общее представление о работе 2D инструментов, понимать логику работы программы. Если раньше вы не использовали Автокад, то начните с бесплатного обучающего курса «Создание проекта от идеи до печати».

В Автокад 3D моделирование лучше осваивать сразу с практического примера. Поэтому следующим этапом будет изучение 3d инструментов и создание объемной модели. В этом вам поможет базовый бесплатный видеокурс «3D моделирование в AutoCAD для новичков», который состоит из 11 подробных и последовательных уроков.

3D рабочее пространство в Автокаде

3D моделирование в Автокад начинается со смены рабочего пространства и выбора подходящего вида, изометрии.

По умолчанию в последних версиях программы стоит рабочее пространство «2D рисование и аннотации», которое не подходит для трехмерного моделирования. Его следует изменить на 3D-моделирование. Про смену рабочего пространства более подробно можете прочитать в статье «Рабочее пространство AutoCAD — как им правильно управлять?».

Чтобы сменить рабочее пространство, нужно нажать на шестеренку либо в верхнем левом углу программы, либо в правом нижнем углу, как показано на рис.

Смена рабочего пространства AutoCAD

Смена рабочего пространства AutoCAD (строка состояния)

После смены рабочего пространства на ленте-палитре появляются вкладки, панели и команды для работы с 3D объектами. Графическое пространство остается неизменным. Как видно, отсутствует ось Z. На самом деле ось Z есть. Просто она направлена как бы от нас и проецируется в точку, поэтому мы ее не видим.

Самый быстрый способ «попасть» в трехмерное пространство – это зажать Shift + колесико мыши. Активизируется команда 3D ОРБИТА, которая позволяет перемещаться вокруг объектов, не изменяя их местоположение.

Такой подход не самый правильный, но наглядный, быстрый и достаточно удобный. Также изменить ориентацию осей можно, выбрав в левом верхнем углу рабочего пространства один из видов изометрий.

Смена вида в рабочем пространстве AutoCAD

Видовой куб – альтернативный вариант навигации в трехмерном пространстве. Нажимая на его ребра, грани или углы, вы переключаетесь между стандартными и изометрическими видами модели.

Видовой куб AutoCAD

Еще один вариант — это перейти на вкладку «Вид», выбрать панель «Виды». В выпадающем списке можно выбрать стандартные виды графического пространства.

Виды графического пространства в Автокаде

Теперь можно приступать непосредственно к моделированию.

Освойте профессию проектировщика

Научитесь быстрому черчению, освоите прикладное 3D, автоматизируете создание ведомостей и спецификаций.

Модели и методологии разработки ПО

Существуют модели разработки ПО. И существуют методологии. В интернете много противоречивой информации о том, что есть что и как их отличать. Начинающему специалисту бывает сложно в этом разобраться. В этой статье мы расставим все точки над i.

Этапы жизненного цикла ПО

У любого программного обеспечения есть жизненный цикл — этапы, через которые оно проходит с начала создания до конца разработки и внедрения. Чаще всего это подготовка, проектирование, создание и поддержка. Этапы могут называться по-разному и дробиться на более мелкие стадии.

Рассмотрим эти этапы на примере жизненного цикла интернет-магазина.

Подготовка. Иван решил запустить книжный интернет-магазин и начал анализировать, какие подобные сайты уже представлены в сети. Собрал информацию об их трафике, функциональности.

Проектирование. Иван выбрал компанию-подрядчика и обсудил с её специалистами архитектуру и дизайн будущего интернет-магазина.

Создание. Иван заключил с разработчиками договор. Они начали писать код, отрисовывать дизайн, составлять документацию.

Поддержка. Иван подписал акт сдачи-приёмки, и подрядчик разместил интернет-магазин на «боевых» серверах. Пользователи начали его посещать и сообщать о замеченных ошибках в поддержку, а программисты — оперативно всё исправлять.

Модель разработки программного обеспечения описывает, какие стадии жизненного цикла оно проходит и что происходит на каждой из них.

А методология включает в себя набор методов по управлению разработкой: это правила, техники и принципы, которые делают её более эффективной.

Основные модели разработки ПО

  • Code and fix — модель кодирования и устранения ошибок;
  • Waterfall Model — каскадная модель, или «водопад»;
  • V-model — V-образная модель, разработка через тестирование;
  • Incremental Model — инкрементная модель;
  • Iterative Model — итеративная (или итерационная) модель;
  • Spiral Model — спиральная модель;
  • Chaos model — модель хаоса;
  • Prototype Model — прототипная модель.

Из этих моделей наиболее популярны пять основных: каскадная, V-образная, инкрементная, итерационная и спиральная. Разберём их подробнее.

Waterfall (каскадная модель, или «водопад»)

В этой модели разработка осуществляется поэтапно: каждая следующая стадия начинается только после того, как заканчивается предыдущая. Если всё делать правильно, «водопад» будет наиболее быстрой и простой моделью. Применяется уже почти полвека, с 1970-х.

Преимущества «водопада»

  • Разработку просто контролировать. Заказчик всегда знает, чем сейчас заняты программисты, может управлять сроками и стоимостью.
  • Стоимость проекта определяется на начальном этапе. Все шаги запланированы уже на этапе согласования договора, ПО пишется непрерывно «от и до».
  • Не нужно нанимать тестировщиков с серьёзной технической подготовкой. Тестировщики смогут опираться на подробную техническую документацию.

Недостатки каскадной модели

  • Тестирование начинается на последних этапах разработки. Если в требованиях к продукту была допущена ошибка, то исправить её будет стоить дорого. Тестировщики обнаружат её, когда разработчик уже написал код, а технические писатели — документацию.
  • Заказчик видит готовый продукт в конце разработки и только тогда может дать обратную связь. Велика вероятность, что результат его не устроит.
  • Разработчики пишут много технической документации, что задерживает работы. Чем обширнее документация у проекта, тем больше изменений нужно вносить и дольше их согласовывать.

«Водопад» подходит для разработки проектов в медицинской и космической отрасли, где уже сформирована обширная база документов (СНиПов и спецификаций), на основе которых можно написать требования к новому ПО.

При работе с каскадной моделью основная задача — написать подробные требования к разработке. На этапе тестирования не должно выясниться, что в них есть ошибка, которая влияет на весь продукт.

V-образная модель (разработка через тестирование)

Это усовершенствованная каскадная модель, в которой заказчик с командой программистов одновременно составляют требования к системе и описывают, как будут тестировать её на каждом этапе. История этой модели начинается в 1980-х.

Преимущества V-образной модели

  • Количество ошибок в архитектуре ПО сводится к минимуму.

Недостатки V-образной модели

  • Если при разработке архитектуры была допущена ошибка, то вернуться и исправить её будет стоить дорого, как и в «водопаде».

V-модель подходит для проектов, в которых важна надёжность и цена ошибки очень высока. Например, при разработке подушек безопасности для автомобилей или систем наблюдения за пациентами в клиниках.

Incremental Model (инкрементная модель)

Это модель разработки по частям (increment в переводе с англ. — приращение) уходит корнями в 1930-е. Рассмотрим её на примере создания социальной сети.

  1. Заказчик решил, что хочет запустить соцсеть, и написал подробное техническое задание. Программисты предложили реализовать основные функции — страницу с личной информацией и чат. А затем протестировать на пользователях, «взлетит или нет».
  2. Команда разработки показывает продукт заказчику и выпускает его на рынок. Если и заказчику, и пользователям социальная сеть нравится, работа над ней продолжается, но уже по частям.
  3. Программисты параллельно создают функциональность для загрузки фотографий, обмена документами, прослушивания музыки и других действий, согласованных с заказчиком. Инкремент за инкрементом они совершенствуют продукт, приближаясь к описанному в техническом задании.

Преимущества инкрементной модели

  • Не нужно вкладывать много денег на начальном этапе. Заказчик оплачивает создание основных функций, получает продукт, «выкатывает» его на рынок — и по итогам обратной связи решает, продолжать ли разработку.
  • Можно быстро получить фидбэк от пользователей и оперативно обновить техническое задание. Так снижается риск создать продукт, который никому не нужен.
  • Ошибка обходится дешевле. Если при разработке архитектуры была допущена ошибка, то исправить её будет стоить не так дорого, как в «водопаде» или V-образной модели.

Недостатки инкрементной модели

  • Каждая команда программистов разрабатывает свою функциональность и может реализовать интерфейс продукта по-своему. Чтобы этого не произошло, важно на этапе обсуждения техзадания объяснить, каким он будет, чтобы у всех участников проекта сложилось единое понимание.
  • Разработчики будут оттягивать доработку основной функциональности и «пилить мелочёвку». Чтобы этого не случилось, менеджер проекта должен контролировать, чем занимается каждая команда.

Инкрементная модель подходит для проектов, в которых точное техзадание прописано уже на старте, а продукт должен быстро выйти на рынок.

Iterative Model (итеративная модель)

Это модель, при которой заказчик не обязан понимать, какой продукт хочет получить в итоге, и может не прописывать сразу подробное техзадание.

Рассмотрим на примере создания мессенджера, как эта модель работает.

  1. Заказчик решил, что хочет создать мессенджер. Разработчики сделали приложение, в котором можно добавить друга и запустить чат на двоих.
  2. Мессенджер «выкатили» в магазин приложений, пользователи начали его скачивать и активно использовать. Заказчик понял, что продукт пользуется популярностью, и решил его доработать.
  3. Программисты добавили в мессенджер возможность просмотра видео, загрузки фотографий, записи аудиосообщений. Они постепенно улучшают функциональность приложения, адаптируют его к требованиям рынка.

Преимущества итеративной модели

  • Быстрый выпуск минимального продукта даёт возможность оперативно получать обратную связь от заказчика и пользователей. А значит, фокусироваться на наиболее важных функциях ПО и улучшать их в соответствии с требованиями рынка и пожеланиями клиента.
  • Постоянное тестирование пользователями позволяет быстро обнаруживать и устранять ошибки.

Недостатки итеративной модели

  • Использование на начальном этапе баз данных или серверов — первые сложно масштабировать, а вторые не выдерживают нагрузку. Возможно, придётся переписывать большую часть приложения.
  • Отсутствие фиксированного бюджета и сроков. Заказчик не знает, как выглядит конечная цель и когда закончится разработка.

Итеративная модель подходит для работы над большими проектами с неопределёнными требованиями, либо для задач с инновационным подходом, когда заказчик не уверен в результате.

Spiral Model (спиральная модель)

Используя эту модель, заказчик и команда разработчиков серьёзно анализируют риски проекта и выполняют его итерациями. Последующая стадия основывается на предыдущей, а в конце каждого витка — цикла итераций — принимается решение, продолжать ли проект. Эту модель начали использовать в 1988 году.

Рассмотрим, как функционирует эта модель, на примере разработки системы «Умный дом».

  1. Заказчик решил, что хочет сделать такую систему, и заказал программистам реализовать управление чайником с телефона. Они начали действовать по модели «водопад»: выслушали идею, провели анализ предложений на рынке, обсудили с заказчиком архитектуру системы, решили, как будут её реализовывать, разработали, протестировали и «выкатили» конечный продукт.
  2. Заказчик оценил результат и риски: насколько нужна пользователям следующая версия продукта — уже с управлением телевизором. Рассчитал сроки, бюджет и заказал разработку. Программисты действовали по каскадной модели и представили заказчику более сложный продукт, разработанный на базе первого.
  3. Заказчик подумал, что пора создать функциональность для управления холодильником с телефона. Но, анализируя риски, понял, что в холодильник сложно встроить Wi-Fi-модуль, да и производители не заинтересованы в сотрудничестве по этому вопросу. Следовательно, риски превышают потенциальную выгоду. На основе полученных данных заказчик решил прекратить разработку и совершенствовать имеющуюся функциональность, чтобы со временем понять, как развивать систему «Умный дом».

Спиральная модель похожа на инкрементную, но здесь гораздо больше времени уделяется оценке рисков. С каждым новым витком спирали процесс усложняется. Эта модель часто используется в исследовательских проектах и там, где высоки риски.

Преимущества спиральной модели

  • Большое внимание уделяется проработке рисков.

Недостатки спиральной модели

  • Есть риск застрять на начальном этапе — бесконечно совершенствовать первую версию продукта и не продвинуться к следующим.
  • Разработка длится долго и стоит дорого.

На основе итеративной модели была создана Agile — не модель и не методология, а скорее подход к разработке.

Что такое Agile?

Agile («эджайл») переводится с английского как «гибкий». Включает в себя практики, подходы и методологии, которые помогают создавать продукт более эффективно:

  • экстремальное программирование (Extreme Programming, XP);
  • бережливую разработку программного обеспечения (Lean);
  • фреймворк для управления проектами Scrum;
  • разработку, управляемую функциональностью (Feature-driven development, FDD);
  • разработку через тестирование (Test-driven development, TDD);
  • методологию «чистой комнаты» (Cleanroom Software Engineering);
  • итеративно-инкрементальный метод разработки (OpenUP);
  • методологию разработки Microsoft Solutions Framework (MSF);
  • метод разработки динамических систем (Dynamic Systems Development Method, DSDM);
  • метод управления разработкой Kanban.

Различия между Agile и традиционным подходом к разработке мы свели в таблице:

Не всё перечисленное в списке — методологии. Например, Scrum чаще называют не методологией, а фреймворком. В чём разница? Фреймворк — это более сформированная методология со строгими правилами. В скраме все роли и процессы чётко прописаны. Помимо Scrum, часто используют Kanban.

Kanban

Сегодня это одна из наиболее популярных методологий разработки ПО. Команда ведёт работу с помощью виртуальной доски, которая разбита на этапы проекта. Каждый участник видит, какие задачи находятся в работе, какие — застряли на одном из этапов, а какие уже дошли до его столбца и требуют внимания.

В отличие от скрама, в канбане можно взять срочные задачи в разработку сразу, не дожидаясь начала следующего спринта. Канбан удобно использовать не только в работе, но и в личных целях — распределять собственные планы или задачи семьи на выходные, наглядно отслеживать прогресс.

Совсем скоро мы организуем трёхдневный онлайн-интенсив по Agile-методологиям. На нём вы научитесь использовать все преимущества этого подхода, управлять разработкой и выпускать проекты любой сложности. Ждём вас!

3D моделирование и проектирование автомобилей: что это такое, программы для создания модели

легкие цены

Ведущие разработчики в сфере автомобилестроения используют качественные ПО международного стандарта. Это кропотливый труд, в котором принимают участие несколько специалистов, каждый из которых отвечает за свою сферу – внутреннее наполнение, детали, корпус, дизайн. В статье мы расскажем, как создается 3D модель автомобиля и какие программы для проектирования используются.

Этапы моделирования с нуля

При налаженной работе автомобильного концерна весь процесс от идеи и создания макета до полной отработки всех механизмов и снятия с конвейера первой машины проходит около 72 месяцев. Могут быть корректировки, они в основном зависят от того, какие новые технологии разработаны, берется ли за основу прежняя модель, какие производственные мощности предлагает производитель. Рестайлинг, то есть переделка уже имеющегося авто, конечно, проходит в гораздо меньшие сроки – до 1 года.

Предпроектная подготовка, сбор исходных материалов – этап первый

Проектирование автомобиля

Проходит исследования международного рынка автомобильной отрасли. Анализируется доля заполненности автосалонов этой конкретной марки, спрос потребителя, средняя сумма, которую готов заплатить покупатель, а значит, и класс авто.

Затем создается УТП, то есть уникальное торговое предложение. Это та особенность, которая отличает новинку от аналогов и прочих предложений производителя. Это может быть – повышенная безопасность, легкость управления, комфорт премиального уровня и прочее.

На этой ступени подготовки также проводится оценка следующих решений:

  • весовая категория транспортного средства;
  • расчет топливного расхода, пути к экономии ресурсов;
  • выбор двигателя, мощи новой модели, количество лошадиных сил;
  • выбор инвестиций и экономическая сторона вопроса, максимальная себестоимость одной единицы производства;
  • договоры с поставщиками на материал, детали, расходные материалы;
  • рекламная кампания.

Дизайн корпуса машины на 3D модели – этап второй

Здесь в первую очередь работают дизайнеры, они приготавливают свои эскизы, решения, цветовые исполнения, исследуют отзывы реальных покупателей, определяя из предпочтения по внешнему виду. Затем вступаются инженеры, которые выбранный дизайн адаптируют к реальным возможностям проектирования. Создаются трехмерные модели сборки, происходит работа по подбору материалов, в основном вопрос касается салона – какая ткань будет выбрана для обивки, для сидений, для панели управления, и пр.

На этой стадии по 3Д модели автомобиля оценивается аэродинамика – как воздух будет обтекать машину в момент ее работы, как дополнительные элементы будут способствовать развитию максимальной скорости.

В это время работают рекламщики, они создают первую пробную презентацию товара с указанием его лучших сторон. Если она пройдет провально, то у них еще будет время для переделки некоторых частей.

В этом момент на заводах уже запускается пробная версия – прототип должен быть максимально приближен к реальной конструкции, так как его будут оценивать, экспериментировать на нем.

Базовый набор инструментов для трехмерного проектирования поверхностных и твердотельных объектов, изделий из листового металла, построения двухмерных чертежей и сечений

Базовый набор инструментов для трехмерного проектирования поверхностных и твердотельных объектов, изделий из листового металла, построения двухмерных чертежей и сечений

Трехмерное проектирование поверхностных и твердотельных объектов, построение двухмерных чертежей и сечений, гибридное моделирование

Трехмерное проектирование поверхностных и твердотельных объектов, построение двухмерных чертежей и сечений, гибридное моделирование

Инжиниринг при создании 3Д модели автомобиля – этап третий

Эти действия происходят параллельно работе дизайнеров, при этом детали могут меняться незначительно вплоть до выпуска на конвейерную ленту.

Здесь уже решаются проблемы, связанные со внутренним наполнением:

  1. передовые новинки в проектировании двигателя, его производство;
  2. разработка КПП, выбор между автоматикой и механикой;
  3. моделирование электрических схем – «мозги» машины, системы управления;
  4. изготовление деталей корпуса и обшивки – металлопрокат необходимой формы и пр.

Вместе с исследованиями, если было создано что-то уникальное, происходит процесс получения патента на изобретение.

Моделирование автомобиля

Проходят следующие работы:

  • Кузов подвергается проверке на ударопрочность, затем подбираются альтернативные решения – как можно уменьшить общую массу авто, сделать металл более долговечным.
  • Повторно проверяется аэродинамика и выдвигаются идеи по увеличению этого показателя.
  • Вопрос о комплектации новейшими развлекательными системами, а также дополнительными функциями, например, автоматическим парктроником и другими.
  • Анализ поведения комплектующих в различных климатических условиях – жара, мороз, повышенная влажность. Если выявлены проблемы, то варианты их разрешения.
  • После создания пробного объекта, проводится его краш-тест.
  • 3Д модель машины подвергается проверке экономичности бензина или альтернативного топлива.
  • Разработка экономического и производственного плана по серийности запуска марки, месту ее сборки, варианты партнеров по продаже.
  • Анализ цены, затраченной на все работы, расчет себестоимости.
  • Получение сертификатов – на безопасность, категория экологичности и пр.

Производство – этап четвертый

Проектирование автомобиля

Все производственные мощности перенастраиваются под выпуск новых изделий, закупаются и настраиваются новые станки. Для работы с ЧПУ программируются ПО. Программа от «ЗВСОФТ» ZW3D отлично совместима со станками ЧПУ. В этом софте могут одновременно работать на всех этапах создания 3Д модели авто, при 3D визуализации и моделировании деталей, а также при производстве.

На этой стадии изготавливаются все элементы кузова, внутреннее технологическое оснащение, производится подгонка компонентов и проверка на их совместимость. Когда все отработано, то начинаются работы по подбору рабочей силы, заключаются договоры с поставщиками расходных материалов и с оптовыми покупателями, налаживается запуск серии на постоянный конвейер.

Теперь подробнее поговорим об этапе проектирования дизайна средствами компьютерных технологий. Большинство САПР подходят для автомобилестроения. Используют ZW3D, ZWCAD, FormZ Pro, 3ds Max. Посмотрим пример создания макета в одном из ПО.

Общие принципы 3Д моделирования машины в специализированных программах

Сначала создается несколько чертежей в разных проекциях – сверху и снизу, со всех сторон. Они будут основой для будущего проекта.

Для работы с корпусом используется полигональная сетка. Ей удобно управлять, если понадобится изменить параметры плоскости, сделать скругление или выпуклость\вогнутость (что удобно производить в FormZ Pro), задать желаемые параметры, поработать с фактурой.

Можно работать с одной стороной авто, а затем воспользоваться функцией симметричного отображения или копировать элементы и воспользоваться ими повторно.

Для создания колесных арок нужно ориентироваться на расположение осей колес, их диаметр и расположение. Между двумя этими элементами нужно провести сетку линий, которая заложит основу корпусу. Двигая за точки полигональных прямых, можно аналогичным образом создавать бампер, двери, капот и крышу авто.

Этим же инструментом создаются окна и пластиковые детали, вся машина получает объем.

Фары

Работа над осветительными приборами проходит в три этапа в следующей последовательности:

  • местонахождение и форма;
  • внутреннее содержимое;
  • поверхность из стекла.

Колеса в программе для 3D моделирования автомобилей

Моделирование колес для автомобиля

Диск создается на основе цилиндра, для работы с ним также создается полигональная сетка. Очерчиваются линии спиц, места креплений, внешняя сторона. После того как и шина будет выполнена в объеме, можно заняться деталями, например, системой торможения.

Далее можно перейти ко внутренней обивке, рулю, панели управления, если все это будет видно через стекла. Которые, впрочем, можно оставить матовыми и непрозрачными.

Поверхности A класса

Это такие объекты , которые строятся из сплайнов произвольного порядка с сопряжением кривых и поверхностей (с применением непрерывности G2 и выше) и соответствуют определенным аэродинамическим и,эргономическим требованиям. После создания такие поверхности, как правило, отражают свет, близко расположенные предметы. Ранее создавались только матовые покрытия без бликов, но все изгибы намного реалистичнее и нагляднее смотрятся на глянце. Именно для получения информации о качестве поверхностей подходит инструмент NURBS анализа, который есть в FormZ и ZW3D (версии Standard и Professional). С этой программой для проектирования машин в 3D можно добиться максимальной правдоподобности.

Если моделировать без такой технологии, то не получится сделать эффективный рендеринг, а тем более анимацию с освещением – тени постоянно будут идти неправильной волной. Для сложных деталей и поверхностей это и вовсе невозможно – одна вершина не на своем месте приведет к глобальному смещению общего рисунка.

Вот каких искривлений на корпусе можно добиться, если применять только полигональное моделирование:

Полигональное моделирование

Используя технологию NURBS в FormZ и ZW3D можно добиться непрерывного отображения света, которое фактически не преломляется из-за смещенных линий, вершин, петель или узлов.

Дадим вам несколько советов по моделированию авто в программах для 3Д проектирования, в которых есть и возможность разбивки на полигоны, и NURBS.

Расстояние между сегментами ребер

Оно должно быть максимально равномерным – между каждой точкой. Даже если у вас сложная геометрия чертежа, работайте с инструментами кривых линий. Это поможет вам достигнуть минимальных отклонений от непрерывного движения бликов.

Ребра жесткости

В ZW3D и formZ рекомендуется создавать ребра жесткости до их преобразования в поверхности класса А. Для легкого построения ребер в ZW3D имеются специальные инструменты Rib и Rib network, а в formZ Pro для придания сглаживания воспользуйтесь набором инструментов Subdivision Tools.

В formZ воспользуйтесь инструментами N-reconstruct, что позволит редактировать объект не разбивая его на полигоны. Это позволит работать напрямую с поверхностью NURBS как с мешем. При этом доступны инструменты присоединения, совмещения, продления, разбиения, редактирование каждой контрольной точки, вставка узловой точки и т.д.

Подразбиение

Это уже этап, когда вся поверхность отлаживается на предмет правильного и непрерывного отображения. Все элементы и острые углы этой мельчайшей сети нужно вручную двигать и возвращать на место в случае ошибки. Но этого этапа можно избежать, если применить NURBS анализ и рендеринг. Такими функциями обладают ПО от «ЗВСОФТ». Посмотрим подробнее, какие еще возможности дает софт от этого разработчика для автомобилестроения.

Представление 3D-модели сооружений на различных этапах комплексных инжиниринговых проектов

Рассматривается методика определения необходимого, достаточного и в то же время не избыточного уровня детализации 3D-модели для этапов реализации крупных нефтегазовых проектов. Методика основана на анализе опыта российской и зарубежной проектной деятельности на этапах жизненного цикла проекта, корреляции этапов, методах применения 3D-модели в едином информационном пространстве в конкретном случае нефтегазового проекта. Предлагается определение уровня детализации в процентах (от финальной модели), что позволяет обосновать достаточность ее детализации. Может использоваться как инструмент повышения эффективности инжиниринга. Проводится сравнение существующего Свода Правил 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла», в котором отражены требования к детализации модели и предлагается система уровней проработки модели (LOD) с предложенной методикой измерения проработки модели, в зависимости от стадии проекта и потребностей конкретной стадии.

В современных реалиях нефтегазовой отрасли российские подрядчики в целях большего привлечения на международный рынок и конкуренции именитым зарубежным подрядчикам на любой стадии проекта (от ОТР (основные технические решения)/pre-FEED до выпуска РД (рабочая документация)/E-стадии) вводят новые практики проектирования и сопровождения проекта на основе лучшего отраслевого опыта, современных технологических возможностей, информационных систем и управления проектами.

Известные методы повышения эффективности проекта, такие как рассмотрение технологичности строительства, проведение функционально-стоимостного анализа, оптимизация энергопотребления и т.д. можно смело дополнить таким методом, как рассмотрение трехмерной модели объекта, разработанной в системе сквозного 3D-моделирования, с целью оценки и оптимизации (при необходимости) принятых проектных решений. Однако самому рассмотрению предшествует этап разработки 3D-модели (если это требуется заказчиком), который занимает довольно продолжительное время и требует существенных и квалифицированных трудозатрат. Такая постановка задачи требует дополнительной проработки.

В принципе сама трехмерная визуализация объекта регламентируется российской НТД (нормативно-технической документацией) детально крайне слабо. В основе своей требования к 3D-модели ограничиваются СТО (отраслевыми стандартами), либо СТП (стандартами предприятий).

Модель может выступать как в роли инструмента для отчетности, так и полноценного объекта для проектных работ: качественная 3D-модель на различных этапах проекта позволяет усовершенствовать подход к самым различным «разделам» проекта – от проверки комплексности и соответствия технологических схем и выгрузки чертежей до создания полноценной 4D-модели, позволяющей отслеживать прогресс проведения СМР.

Для того чтобы представление трехмерной модели привело к желаемому комплексному эффекту, то есть чтобы представлялась возможность оптимизировать процесс реализации и результаты проекта, необходимо заблаговременно определить требования к детализации модели на различных этапах выполнения работ.

1.jpg

Любой проект, где бы он не находился территориально, из какой страны бы не был заказчик, начинается со своеобразного зарождения идеи – своего рода концептуальной проработки будущего проекта, то есть технико-экономического обоснования (feasibility study).

ТЭО подразумевает под собой обоснование целесообразности разработки проекта – как с экономической, так и с технической точки зрения.

После проведения данного анализа и получения положительного решения, проект переходит в стадию предпроектных исследований, включающую в себя обширный объем производимых работ, а значит и поставляемых услуг различными подрядчиками.

Инжиниринговая часть данной стадии заключается в базовой (но уже не концептуальной) проработке проекта, т.е. в разработке основных технических решений, которые лягут в основу Проектной документации. ОТР обычно описывают весь проект с явно меньшей детализацией, чем в ПД, однако именно на этапе ОТР закладываются основы проектирования (basis of design – BOD), в том числе основы технологического проектирования (basis of process design – BOPD).

BOD, как и BOPD, закладывают инжиниринговую базу всего проекта на все будущие этапы. Возможные изменения могут существенно повлиять на два этих базиса (так как технико-коммерческие предложения на последующие этапы, а также весь инжиниринг последующих этапов основаны на разработках данного этапа).

Стадия Проектной документации представляет собой один из основополагающих этапов российского проектирования. Состав Проектной документации (далее – ПД), а также требования к ее разработке полностью регламентирует Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 № 87, а также его действующая редакция (от 21.12.2020) «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» (далее – Постановление). Постановление регламентирует состав разделов ПД как на объекты капитального строительства производственного и непроизводственного назначения, так и на линейные объекты капитального строительства.

Вслед за этапом разработки ПД проект проходит согласование ГЭЭ и ГГЭ, положительное заключение последней дает формальное разрешение на выход на площадку, то есть на строительство. Таким образом, проект переходит в стадию разработки Рабочей документации и ранних работ на площадке. Рабочая документация представляет собой своего рода «апгрейд» проектной, только применительно к строительству, так как вся основная документация выпускается со штампом «Выпущено для строительства».

Далее следует завершение проекта и выпуск исполнительной документации (как построено, по факту выполненных работ).

Основной целью является детальное и максимально возможное использование 3D-модели в ходе всего жизненного цикла проекта.

Рассмотрим Свод правил 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла».

Раздел 6.3 вышеуказанного СП определяет основные требования к уровню проработки 3D-модели (level of development). Уровнем проработки (LOD) элементов модели следует задавать минимально необходимый объем геометрических, пространственных, количественных, а также любых атрибутивных данных, необходимых для решения задач применения информационного моделирования на конкретном этапе жизненного цикла объекта строительства.

Система уровней проработки должна использоваться:

· для оказания содействия всем участникам проекта, для однозначного понимания и конкретизации требуемых результатов работ по информационному моделированию;

· для планирования процесса информационного моделирования.

Система уровней проработки включает в себя пять базовых уровней проработки: LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 400, LOD 500, характеризующих процесс разработки элемента от концептуального до состояния законченного строительством объекта. Требования к уровням проработки носят уточняющий характер, то есть определение каждого последующего уровня проработки элемента уточняет и дополняет определения всех предыдущих уровней. ЦИМ может содержать элементы в различных уровнях проработки.

Примечание: между уровнями проработки и стадиями ЖЦ не требуется строгого соответствия, поскольку дисциплины проекта разрабатываются разными темпами, а применение высоких уровней проработки на ранних стадиях может быть обосновано наличием полных данных об элементе. Таким образом, не следует использовать термин «цифровая модель уровня проработки LOD N» (где N – 100, 200 и т.д.), а термин «уровень проработки» применим только к отдельным элементам цифровой модели.

Описание базовых уровней проработки приведено ниже с выделением основных задач применения LOD.

1.jpg

В СП LOD также своеобразно подразделены на этапы: LOD 100 и 200 относятся к обоснованию инвестиций, то есть feasibility study, LOD 300 и 400 относятся к проектированию, а LOD 500 считается уже исполнительной моделью. Также в Приложении А к данному СП даны примерные требования к элементам, которые должны быть проработаны на том или ином уровне разработки модели.

Однако стоит отметить, что современное проектирование (или даже инжиниринг комплексно) – достаточно емкий этап проекта и всего двух уровней проработки (то есть и рассмотрения) модели может оказаться недостаточно.

Причин этому может быть достаточно много, начнем хотя бы с гипотетической невозможности выявления коллизий в должной мере, отсутствия достаточного количества проверок модели, что может повлечь за собой как ошибки в проектировании, так и проблемы при строительстве (как раз несвоевременное выявление коллизий).

В связи с этим предлагается следующая методика определения уровня детализации 3D-модели:

Предлагается 6 основных этапов разработки модели: 5 %, 25 %, 50 %, 75 %, 95 % и 100 %. Каждый из этапов несет в себе определенные требования к модели, а также возможности предоставления данных, что методически изложено в настоящем докладе.

Возьмем за базис максимально укрупненные объемы, реализуемые на различных стадиях работ:

· 5 % – генеральный план и вертикальная планировка;

· 25% – основное технологическое оборудование, трубопроводы и арматура ДУ > 300 мм, нетехнологические здания габаритно (в т.ч. стены, перекрытия, полы, потолки), резерв объемов под пути эвакуации, основные металлоконструкции и фундаменты, элементы КИПиА и телекоммуникации;

· 50% – объем, смоделированный на этапе 25 % детализации, трубопроводы и арматура ДУ > 150 мм, площадки обслуживания, лестницы, ограждения, элементы электроснабжения;

· 75% – объем, смоделированный на этапе 50 % детализации, трубопроводы и арматура ДУ > 50 мм, а также ДУ < 50 мм, а также корректировка и детализация уже выполненных элементов;

· 95% – объем, смоделированный на этапе 75 % детализации, а также корректировка и детализация уже выполненных элементов;

· 100% – исполнительная модель «Как построено».

Теперь разберем, какие возможности 3D-модель может предоставить в случае ее правильной разработки – детализации на различных этапах проекта.

· Ведомости объемов материалов и Ведомости объемов работ (BOM и BOQ);

· 2D-чертежи оборудования, изометрические чертежи трубопроводов;

· Планы расположения оборудования.

Самый знаковый для нас этап 25%-ной модели, так как именно на этом этапе моделируются самые базовые объемы (крупное оборудование, трубопроводы больших диаметров, технологические и нетехнологические здания), что позволяет нам получить:

· Общую компоновку завода (а точнее – подтвердить корректность разработанного генерального плана);

· Предварительные (черновые) объемы, которые являются основой для технико-коммерческого предложения на этап EPC.

Рассмотрим примерные требования к детализации 3D-модели на различных стадиях проекта (таблица 2)

1.jpg

Также рассмотрим таблицу детализации по стадиям проекта (таблица 3)

1.jpg

Выше приведена таблица, отражающая в своей основе разницу в детализации этапов BD и FEED. Как видно из нее, FEED и первая готовая модель на DD различаются лишь добавлением на DD-модель трубопроводов диаметром менее 150 мм. В то время как модели BD и FEED различаются кардинально:

тротуары, трубопроводы и арматура 150–300 мм, площадки обслуживания, лестницы, стремянки, ограждения, ограды, двери, окна, электрооборудование, монтажное оборудование, пожарные щиты и т.д.

В свою очередь, как уже было указано, FEED и DD-модели различаются лишь уровнем детализации трубопроводов, а также степенью проработанности уже смоделированных объектов.

Результаты и обсуждения

Предложена методика определения достаточной детализации 3D-модели для различных этапов проекта, приведено ее сравнение с существующей методикой (по СП 333.1325800.2017). Методика выделяет 6 основных уровней детализации 3D-модели, которые могут являться достаточными, однако не являются избыточными и финальными для каждого и любого проекта.

Литература:

1. СП 333.1325800.2017 – Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла.

2. ГОСТ Р 57311-2016 – Моделирование информационное в строительстве. Требования к эксплуатационной документации объектов завершенного строительства.

1. SP 333.1325800.2017 – Building information modeling. Modeling guidelines for various project life cycle stages.

2. GOST R 57311-2016 – Building information modelling. Requirements for operation and maintenance documentation for built asset.

Статья «Представление 3D-модели сооружений на различных этапах комплексных инжиниринговых проектов» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№8, Август 2021)

Безкоровайный Владимир Павлович
профессор кафедры автоматизации проектирования сооружений нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, д.т.н., профессор

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *