Исследовательская работа Создание 3d модели здания

Создание 3D и 4D модели BIM: практический опыт Тайвани

То, что информационное моделирование открывает огромные возможности для строительной отрасли уже не оставляет сомнений у участников рынка. Но, несмотря на все преимущества технологии, уровень внедрения BIM далек от того, чтобы стать стандартной практикой в России.

В Тайване, где ситуация с внедрение BIM очень схожа с Россией, была подготовлена исследовательская работа, которая представляет практический пример построения 3D и 4D модели BIM типичного девятиэтажного здания исследовательского центра на основании чертежей 2D и документов на бумажных носителях.

3D-модель создана из «плоских» чертежей с использованием программы Autodesk Revit, а график строительства (продолжительность и взаимоувязка действий на строительной площадке) построен на базе имеющегося «бумажного» календарного плана работ.

Данные обоих приложений были экспортированы в Navisworks для моделирования 4D по-отдельности. В исследовательской работе приводится информация о фактическом времени и проблемах, возникших при построении 3D/4D модели BIM, а также о способах решения этих проблем.

Результаты исследования предоставляют специалистам отрасли:

• полезные данные для оценки времени построения 3D/4D модели из 2D-чертежей и бумажного календарного графика;
• реальный опыт создания BIM модели 9-этажного здания;
• разбор некоторых проблем, возникающих при разработке BIM проекта, а также способов их решения.

Введение

В настоящее время большинство процессов проектирования в строительной отрасли по-прежнему базируется на 2D-чертежах.

Для менеджера строительства (у нас это, как правило, ГИП или ГАП), у которого уже имеются 2D-чертежи, создание нового проекта с использованием 3D-программного обеспечения, является слишком трудоемким процессом.

Основной вопрос, возникающий при разработке конкретных проектов — это время, необходимое конструкторам для создания 3D/4D BIM моделей из двухмерных чертежей. В этом исследовании дается оценка временных и трудовых затрат на выполнение данных работ.

Описание объекта

В исследовании рассматривается типичное здание центра Национального университета Тайваня, спроектированное из сборных железобетонных конструкций и оснащенное системой сейсмической изоляции (изоляционный этаж). Данный комплекс состоит из подземной парковки и девяти этажей. Высота здания составляет примерно 41,4 м, а общая площадь этажей — 9686.44 м². Строительство здания велось в течение 6 месяцев.

В работе задействованы два основных процесса:

• перевод объектов из 2D в 3D. Создание 3D-модели на основе имеющихся 2D-чертежей с использованием стандартного программного обеспечения BIM — Revit Architecture. Рабочий процесс состоит из задания сетки осей, уровней и привязки поэтажных планов к соответствующим отметкам;
• перевод модели 3D в 4D. Построение графика строительства на основе «бумажного» календарного плана (график учитывает продолжительность и взаимосвязь действий в соответствии с возможностями программы MS Project без обмена информацией c 3D-моделью). Затем данные графика и 3D-модели по-отдельности экспортируются в программный комплекс 4D — Autodesk NavisWorks. 3D объекты привязываются к временным процессам автоматически и вручную.

1. Ошибки, обнаруженные при переводе 2D в 3D

При передаче информации из 2D в 3D-модель были обнаружены два типа ошибок:

1.1. Противоречия в ссылках

В процессе передачи информации из 2D в 3D-модель, обнаружились противоречия в ссылках. Каждый план этажа в проекте состоит из 3 файлов. Первый файл содержит базовую информацию о проекте для каждого чертежа.

Второй файл – это строительные чертежи этажей, имеющие наименования S201 — S2011, обозначающие соответственно конструкции подвала, первого этажа, промежуточного этажа между первым и изоляционным, изоляционного этажа, конструкции второго и вышележащих этажей.

Третий файл – это чертеж металлических лестниц, лифтов и перегородок подвала, первого этажа (1F), промежуточного (MF), изоляционного, второго (2F) и последующих этажей.

В данном проекте, изоляционный этаж, который ранее не имел маркировки, называется 2F, а второй этаж (2F) переименован, соответственно, в 3F, и так далее. В соответствии с этим были изменены наименования файлов и чертежей.

Однако, при автоматическом связывании этих трех файлов в процессе создания поэтажных планов с помощью AutoCAD, происходила ошибка. В нашем случае (см.

таблицу 1), план этажа 2F связывает файл с именем «S204» (строительный чертеж изоляционного этажа) с файлом под названием «Isolation Floor» (которого не существует после переименования файлов), а план этажа 3F связывает 2-й файл с именем «S205» (строительный чертеж 3F) с файлом под названием «2F» (чертеж с лифтами, перегородками и металлическими лестницами изоляционного этажа). Для того чтобы решить эту проблему, необходимо устранить все противоречия, возникающие из-за ошибочных ссылок на файлы.

В четвертой колонке таблицы 1 показаны правильные ссылки, которые были назначены вручную исследовательской группой после обнаружения ошибки.

Таблица 1. Список ошибок и исправлений

План этажа 2F до обнаружения ошибки

План этажа 2F после обнаружения ошибки

1.2. Ошибки в чертежах

При переносе объектов с чертежей 2D в 3D-модели были выявлены многочисленные конфликты. Как показано на рисунке ниже, металлическая лестница, которая должна быть выше стальной балки, отображается под ней.

На этом рисунке показано правильное расположение элементов после выполнения корректировки.

2. Проблемы, возникшие в процессе перевода 3D в 4D

Так как обмен информацией между графиком и 3D-моделью отсутствует, наименования 157 позиций календарного графика MS-Project не связаны с наименованиями 4163 элементов 3D модели Revit. Поэтому, после экспорта 3D-модели и позиций календарного графика в Navisworks, автоматическая связь между ними не может быть установлена.

Из-за огромного количества элементов 3D-модели, привязать их вручную к позициям графика не представляется возможным. Поэтому, все элементы 3D модели Revit были разделены на 74 группы в соответствии с позициями календарного графика, а каждой группе присвоены наименования соответствующих им временных этапов.

Затем файлы были экспортированы в Navisworks.

При этом обнаружилась следующая проблема: в графике присутствовали некоторые позиции, для которых не существовало соответствующих элементов в 3D-модели (например, временные здания и сооружения, земляные работы). Данная проблема была решена путем добавления к 3D модели цветового обозначения и комментариев, описывающих взаимосвязь между определенными позициями графика и элементами модели.

3. Затраченное время

Как показано в Таблице 2, для того чтобы построить модель BIM, состоящую из 4163 элементов и установить ее соответствие со 157-ю позициями графика, потребовалось 230 человеко-часов. Это время учитывает:

• 10-часовое обучение Revit и 8-часовое обучение Navisworks трех специалистов;
• 86 человеко-часов, которые потребовались для переноса информации из 2D в 3D-модель;
• 20 человеко-часов, необходимых для создания 4D-модели.

Очевидно, что процесс перевода 2D в 3D занимает гораздо больше времени, чем процесс перевода 3D в 4D, а настройка или изменение каждого
элемента занимает в среднем около 2 человеко-часов.

Таблица 2. Затраченное время на перенос 2D чертежей в 4D модель

Выводы

Проанализировав результаты данного исследования можно сделать три основных вывода.

1. Систематизация имен файлов чертежей

Рекомендуется использовать идентичные и систематизированные обозначения имен файлов чертежей.

Один из способов наименования файлов состоит в использовании 5 цифр, где первая цифра относится к типу чертежа, а другие четыре цифры относятся к определенному расположению.

Этот способ более предпочтителен в сравнении с наименованием чертежей просто по расположению, так как позволяет избежать противоречий в ссылках, которые имели место в рассматриваемом случае.

2. Обмен информацией

Без обмена информацией имена элементов модели не будут соответствовать наименованию действий в графике.

Поэтому рекомендуется, чтобы специалисты, занимающиеся созданием 3D-модели совместно с разработчиками графика до начала работ согласовали правила обозначения действий/этапов, так чтобы при перемещении 3D-модели и графика в пакет программного обеспечения 4D, функция автоматической привязки, предусмотренная программным обеспечением 4D, могла работать.

3. Библиотека элементов BIM

Настройка и изменение каждого элемента занимает, в среднем, два часа рабочего времени.

Это достаточно долго по сравнению с двумя минутами, необходимыми для того, чтобы задействовать встроенный элемент.

Поэтому разработчикам рекомендуется использовать библиотеку встроенных BIM-элементов, совместимых с различными проектами. Таким образом удастся значительно сократить время на их создание и настройку.

В качестве заключения

Общее время разработки BIM-проекта, включающего построение модели 9-этажного здания, состоящей из 4163 элементов и объединения ее с графиком из 157 позиций, составило 230 человеко-часов (включая время для подготовки персонала).

Если вы хотите научиться создавать 3D-модели:

Если вы хотите научиться создавать 4D-модели:

Если вы хотите доверить создание BIM-модели профессионалам:

Оригинал статьи размещен на сайте www.researchgate.net

Источник: https://blog.infars.ru/sozdanie-3d-i-4d-modeli-bim-oshibki-problemy-zatrachennoe-vremja-opyt-tajvani

Как создать 3D-модель высокого качества

Создание 3d моделей сегодня незаменимый процесс не только в промышленности, но и во многих других областях деятельности человека, таких как: медицина, архитектура, строительство, дизайн, образование, кинематография и др.

Изготовление 3d моделей позволяет оценить технические и физические особенности объекта моделирования, еще до изготовления его реального образца. Благодаря 3д модели изделия вы можете проанализировать размеры изделия, его комплектацию и материал.

Создание 3д моделей – неотъемлемая составляющая технической документации и качественной презентации продукта.

3D моделирование: понятие и области применения

Трехмерное моделирование представляет собой отдельный вид компьютерной графики, которая включает все необходимые инструменты и приемы, применяемые для построения объемной модели объекта (в трехмерном пространстве).

Приемы 3д-моделирования графического объекта включают: расчет размеров и параметров объекта, построение объемной формы объекта (без детализации), черчение «скелета», а также процессы наращивания, вырезания, выдавливания деталей объекта.

Инструменты 3D-моделирование – это профессиональное программное обеспечение, предназначенное для работы с 3д-графикой. К ним, прежде всего, относятся программы 3DMAX, ProEngineering, SolidWork, а также другие программные продукты для объемной визуализации объектов.

Области применения 3д моделирования:

1. Реклама и маркетинг. 3д модель объекта незаменима при подготовке презентации нового продукта, а также для создания 3д-визуализации объекта, используемой в рекламе продукции, при разработке дизайна упаковки, дизайна выставочных стендов и POS-материалов.
2. Промышленность.

   Допроизводственное моделирование продукции позволяет обнаружить и устранить недостатки продукции до непосредственного запуска производства, что существенно сокращает финансовые затраты производителя.

3. Компьютерные игры и кинематограф.

   3д моделирование позволяет создать трехмерные ландшафты, аанимированных персонажей, модели 3д-героев, окружение для компьютерных игр и видеоигр. В кинематографии 3д-технологии используются как инструмент создания ландшафтов и отдельных 3д объектов.

4. Архитектура и дизайн.

   3д-модели зданий и сооружений – неотъемлемая часть современного процесса проектирования, на основе которых можно изготовить прототип объекта, в случае необходимости с максимальной степенью детализации.

   3D-моделирование в дизайне интерьеров позволяет заказчику увидеть, как будет выглядеть готовый дизайн-проект комнаты или офиса, еще до проведения ремонтных работ.

5. Анимация. Создание анимированных персонажей, способных двигаться, а также создание анимированного видеоролика на основе проектирования анимационных сцен.

Этапы создания 3д-модели

Изготовление 3d моделей осуществляется в несколько этапов:

1. Создание формы и построение геометрии модели объекта – процесс моделирования геометрической формы предмета без учета его физических характеристик. На данном этапе используют такие приемы 3д моделирования как: выдавливание, вращение, полигональное моделирование или модификаторы.
2. Текстурирование. Степень реалистичности модели будет непосредственно зависеть от выбранных материалов при наложении текстур на объект. Более подробно читайте о текстурировании в статье «Маппинг и текстурирование».
3. Настройка освещения и выбор точки наблюдения. Достаточно сложный этап разработки 3д модели, от того насколько точно и грамотно выставлен свет, показатели яркости, глубины теней, резкости зависит напрямую степень реалистичности модели.
4. Рендеринг и 3D-визуализация – заключительный этап построения 3д-модели, призванный детализировать настройки отображения трехмерной модели, а также добавить графические спецэффекты, к примеру, туман, блики, сияние и др. На данном этапе также детализируются и уточняются настройки трехмерной визуализации.
5. Постобработка полученных изображений 3д модели, добавление эстетичных визуальных эффектов, привлекающих внимание и вызывающее интерес потребителя.

Требования к 3D моделям

Прежде чем приступить к созданию прототипа по полученной трехмерной модели, необходимо провести анализ модели и ее адаптацию:

1. Провести анализ геометрии 3д-модели – протестировать ее на наличие открытых пространств в полигональной сетке, наличие некорректных смещений полигонов, а также дефектов в геометрии.
2. Проверка всех параметров, размеров и допусков на соответствие их техническим данным оборудования, которое будет использовано для создания прототипа, а также на соответствие материалам для печати.
3. Адаптация 3d-модели под используемое оборудование.

Кроме того, необходимо чтобы трехмерная модель соответствовала следующим требованиям:

• uрани, фаски, толщина стенок должны соответствовать таким параметрам: минимальный – не менее 0,5 мм, оптимальный – 1 мм и более;
• в допуски 3д модели должны быть внесены изменения в соответствии с требованиями оборудования, а также учесть возможную усадку материала;
• выставить шаг печати в зависимости от используемого материала: ABS-пластик – 0,125-0,5 мм, PLA-пластик — 0,125-0,5 мм.

Заказать 3d модель высокого качества вы можете у нас. Компания KLONA – одна из ведущих компаний в сфере трехмерных технологий. Профессионализм, высокое качество и доступные цены – гарантированы.

Источник: https://klona.ua/blog/3d-modelirovanie/kak-sozdat-3d-model-vysokogo-kachestva

Создание BIM модели | PMtech | Технологии управления проектами

«Как спроектировано» – создание BIM модели на основании проектной документации (2D в 3D),

«Как построено» – создание BIM модели на основании данных наземного лазерного сканирования (НЛС),

«Эксплуатационная модель» — создание на основании 3D-модели вводимого в эксплуатацию объекта и графиков его обслуживания.

Смотреть примеры реализованных проектов Разработка 3D-модели 1 Разработка 3D-модели 2 Разработка 3D-модели 3

Информационное BIM моделирование используются для:

1.Контроля качества и экспертизы исполнительной и рабочей документации:

— выявления пространственных коллизий между разделами проектной документации и вывода отчетов по ним;

— выявления фактических отклонений конструкций от их положения согласно проектной документации и вывода отчетов по ним.

2. Разработки комплексных информационных BIM моделей.

3. Организации электронного, технического актива предприятия.

4. Проверки проектной документации.

5. Формирования исходных данных для проектов реконструкции существующих объектов.

6. Эксплуатации объекта, в том числе:

— контроля процессов технического обслуживания и ремонта;

— подготовки учебных материалов для эксплуатирующего персонала.

I. BIM модели «Как спроектировано».

3D-модели «Как спроектировано» разрабатываются по данным, полученным из рабочей документации по всем разделам проекта. За счет использования возможностей BIM-моделирования и перевода проектной документации из 2D в 3D, можно снизить экономические издержки и риски при проектировании и строительстве объекта.

Этап 1:

Создание 3D-модели с возможностью последующего  редактирования, в точности соответствующие содержимому комплектов рабочей документации, с базой данных использованных элементов каталогов.

Рисунок 1 — Модель «Как спроектировано».

Этап 2:

Проверка проектной документации с целью выявления пространственных коллизий. В результате проведенных проверок на наличие пространственных коллизий формируется детальный отчет, на основе которого проектировщиков вносятся соответствующие изменения в ранее выпущенную проектную документацию.

Рисунок 2 — Модель «Как спроектировано». Пример пространственной коллизии.

Данные BIM-модели могут быть использованы в качестве основы для получения следующих результатов:

• Разработка комплексных информационных моделей (BIM) для сопровождения будущего строительства, с последующей их передачей данных на стадию эксплуатации построенного объекта.
• Формирование комплектов изометрических чертежей трубопроводов, воздуховодов, кабельных трасс.
• Экспертиза рабочей документации на пространственные коллизии, удобство эксплуатации будущего объекта, корректность разработанных проектировщиками спецификаций и смет.

II. BIM модели «Как построено».

Исполнительные BIM модели «Как построено» создаются на основании данных, полученных в результате наземного лазерного сканирования существующих зданий и сооружений, съемки подземных конструкций и коммуникаций.

 3D-модели «Как построено» позволяют корректно отображать соответствующие конфигурации построенного или действующего объекта при его реконструкции, либо для контроля выполнения объемов работ в рамках надзора за строительством.

Этап 1:

Получение актуальных и точных исходных данных о фактической пространственной конфигурации действующего объекта для проектных работ (в рамках проекта реконструкции) с использованием технологии наземного лазерного сканирования (НЛС):

Рисунок 3 — Применение наземного лазерного сканирования (НЛС) при реконструкции.

Этап 2: 

• Обработка результатов лазерного сканирования (НЛС); 
• Импорт данных НЛС в систему автоматизированного проектирования AVEVA E3D или Autodesk Revit;
• Работа с облаком точек, полученным в результате наземного лазерного сканирования (НЛС);
• Создание 3D-модели «Как построено» согласно данным НЛС;

Рисунок 4 — Исполнительная 3D-модель «Как построено».

Рисунок 5 — Исполнительная 3D-модель «Как построено».

Этап 3:

Поиск коллизий и анализ отклонений производится в соответствии с требованиями нормативной документации или в соответствии с индивидуальными требованиями Заказчика. Несоответствия физических параметров возведенных конструкций и коммуникаций проектным решениям приводят к срывам плановых сроков и дополнительным затратам на последующих стадиях строительно-монтажных работ. 

Рисунок 6 — Отклонения фактических габаритов и положений конструкций.

Рисунок 7 — Отклонения фактических габаритов и положений конструкций.

Рисунок 8 — Отчет об отклонениях в модели.

Полученные исполнительные 3D-модели «Как построено» могут использоваться для выпуска на их основе исполнительной документации или контроля качества исполнительной документации, предоставляемой подрядчиками по строительству. На основе исполнительных 3D-моделей могут быть разработаны комплексные информационные модели (BIM) для использования на стадии эксплуатации.

III. «Эксплуатационная»  BIM модель.

Основой для разработки эксплуатационных информационных BIM моделей являются исполнительные 3D-модели действующих и вводимых в эксплуатацию объектов или исполнительные информационные модели, разработанные в процессе строительства.  3D-модели  «Эксплуатационная» позволяет повышать эффективности строительства, эксплуатации, процессов технического обслуживания и ремонта.

Рисунок 9 — «Эксплуатационная» 3D-модель.

Рисунок 10 — «Эксплуатационная» 3D-модель.

В состав информационной модели «Эксплуатационная» входят следующие данные:

• Структурно-иерархическая модель объекта эксплуатации;
• 3D BIM модель эксплуатируемого объекта, содержащая детальную информацию о расположении и характеристиках составляющих ее элементов;
• Рабочая документация (чертежи, схемы, спецификации, ведомости и т.д.);
• Конструкторская документация (сборочные чертежи, схемы, технические условия и т.д.);
• Исполнительная документация (акты освидетельствований, исполнительные схемы, результаты экспертиз и т.д.);
• Эксплуатационная документация (регламент, паспорта, инструкции, графики ППР, журналы и т.д.);
• Результаты технических диагностики и ремонтов;
• Перечни контролируемых параметров оборудования.

Рисунок 11 — 3D-модель «Эксплуатационная». Техническое состояние трубопроводов.

Источник: https://pmtech.by/vse-uslugi/sozdanie-bim-3d/

3D моделирование в современном мире

На самом деле 3D моделирование играет важную роль в жизни современного общества.

Сегодня оно широко используется в сфере маркетинга, архитектурного дизайна и кинематографии, не говоря уже о промышленности.

3Д-моделирование позволяет создать прототип будущего сооружения, коммерческого продукта в объемном формате. Важную роль 3D моделирование играет при проведении презентации и демонстрации какого-либо продукта или услуги.

Благодаря появлению и популяризации 3D-печати 3D-моделирование перешло на новый уровень и стало востребовано как никогда.

Каждый человек уже может напечать нарисованный им самим или загруженный из интернета 3D-объект, будь то дизайнерская модель или персонаж любимого мультфильма. Естественно, не все разбираются в 3D-программах и умеют моделировать объемные объекты.

Отсюда и востребованность профессии в области 3D моделирования выросла в разы за последнее десятилетие.

Что такое 3Д моделирование?

3D моделирование — это проектирование трехмерной модели по заранее разработанному чертежу или же эскизу.

Для построения объемной модели предмета используются специальные программные продукты визуализации и аппаратные устройства в виде компьютеров, планшетов и оргтехники.

При моделировании важным этапом является рендеринг – преобразование черновой вариации модели в приятный для глаз формат.

Современная трехмерная компьютерная графика позволяет создавать максимально реалистичные модели объекта, которые бывает трудно отличить от обычной картинки. Профессионально смоделированная презентация позволяет на высоком уровне продемонстрировать продукт или услугу потенциальным клиентам, партнерам, инвесторам.

Где сегодня используется 3D моделирование

• Создание различных моделей персонажей. Обычно это используется при создании мультфильмов и при проектировании современных компьютерных видеоигр.
• 3Д визуализация зданий. Этим занимаются проектные организации, которые желают оценить для заказчика конструктивные особенности будущего объекта.

• Создание 3Д моделей предметов интерьера. В большинстве случаев их выполняют дизайнерские компании с целью демонстрации эстетических свойств представленных экспозиций.
• Реклама и маркетинг. Часто требуются нестандартные объекты для рекламирования.

  Важную составляющую трехмерная графика играет при демонстрации какой-либо услуги. Это позволяет произвести более эффектное впечатление на заинтересованных лиц.

• Изготовление эксклюзивных украшений. Профессиональные художники и ювелиры используют специальные программы, которые позволяют создать оригинальный и неповторимый эскиз.

• Производство мебели и комплектующих. Производственные мебельные компании нередко используют разработку трехмерной модели для размещения своей продукции в электронных каталогах.
• Промышленная сфера. Современное производство невозможно представить без моделирования продукта компании.

  Каждую деталь или полноценный объект проще собирать по готовой и продуманной 3D-модели.

• Медицинская сфера. Например, при проведении пластической операции или же хирургическом вмешательстве, все чаще используют трехмерную графику для того, чтобы наглядно продемонстрировать пациенту, как будет проходить процедура, и каким будет результат.

3Д моделирование, анимация и визуализация объектов играет важную роль в современном мире при реализации различных бизнес-процессов и успешном взаимодействии с заказчиком.

Польза от знаний 3D моделирования

• Возможность создавать объемные чертежи и 3Д модели.
• Умение работать со всеми необходимыми инструментами моделирования.
• Выполнение дорогостоящих проектов стоимостью от 30 тысяч рублей.
• Приобретение навыков, которые позволят стать профессиональным дизайнером или архитектором.

• Достижение поставленных целей, продвижение в профессиональном или карьерном плане.

Изучение принципов трехмерной графики идеально подойдет не только для инженеров, дизайнеров, модельеров и архитекторов, но и для всех тех, кто любит создавать объемные объекты по заданным чертежам в архитектуре и получать от этого высокую прибыль.

Кто обычно заказывает 3D моделирование?

• Руководители строительных организаций. Трехмерная графика позволяет более эффектно продемонстрировать объект потенциальным покупателям.
• Администрация торговых и выставочных залов. С целью привлечения арендаторов они заказывают соответствующие объемные изображения супермаркета, торгового комплекса.

• Представители рекламного агентства. Демонстрация какой-либо продукции или услуги в трехмерном изображении позволяет более эффектно представить товар.

Помимо этого, к заказам подключились и обычные люди, которым необходимо напечатать какие-либо объекты на 3D-принтере.

По всей России уже стали активно развиваться 3D-типографии.

3D моделирование сегодняиграет действительно значимую роль и, очевидно, будет продолжать развиваться.

3D-оборудование, Интересное

Рекомендуемые статьи

Источник: https://anrotech.ru/blog/3d-modelirovanie-v-sovremennom-mire/