Качественное преобразование процесса проектирования в строительстве на основе привлечения Internet-технологий

Министерство образования и науки РФ Национальный исследовательский университет Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный строительный университет

Институт строительства и архитектуры

Кафедра организации строительного производства

Контрольная работа

Дисциплина: Компьютерные методы проектирования (КМП)

Тема: Качественное преобразование процесса проектирования в строительстве на основе привлечения Internet-технологий

Москва 2013 г.

Как известно, повышение качества и сокращение сроков проектирования является одним из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса. Препятствием к повышению качества и сохранению сроков разработки проектов является возрастающее несоответствие между увеличивающейся сплоченностью объектов строительства, с одной стороны сложившимися методами и средствами их проектирования — с другой. Эта проблема не может быть решена за счет простого увеличения числа проектных организаций и проектировщиков различных специальностей. Поэтому в современных условиях повышение качества и сокращение сроков проектирования может быть обеспечено на основе ЭВМ и других технических средств архитектурного проектирования в проектных организациях и мастерских.

Необходимость использования оборудования и программного обеспечения, взаимосвязанного с такими информационными сетями, как глобальная сеть Интернет, обусловлено необходимостью информатизации всех процессов и этапов строительства и последующего обслуживания и управления зданиями.

Интернет (англ. Internet, МФА: [??n.t?.net]) — всемирная система объединённых компьютерных сетей. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Построена на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов. На основе Интернет работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных.

Системы автоматизированного проектирования в строительстве

Прогресс науки и техники, потребности развивающегося общества в новых промышленных изделиях обусловлено необходимость выполнения проектных работ. Требование к качеству проектов, к срокам их выполнения становятся все более жесткими по мере увеличения сложности проектируемых объектов. Кроме того, темпы морального устаревания изделий сегодня таковы, что поставленные на конвейер новые образцы часто уже не соответствуют современным требованиям.

Осуществление этих требований стало возможным на основе широкого применения средств ЭВМ на всех этапах производства.

Совершенствование системы автоматизированного проектирования и всех составляющих ее элементов осуществляется сейчас в комплексе, с учетом основных направлений технической политики в области строительства и новейших достижений науки и техники, потому что только комплексный системный подход приводит к желаемым результатам.

Сейчас термином САПР обозначают процесс проектирования с использованием сложных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами прикладных программ для решения на компьютерах аналитических, квалификационных, экономических и эргономических проблем, связанных с проектной деятельностью.

Наряду с использованием систем автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE в данное время, как правило, используются системы автоматизированного проектирования CAD (Computer-Aided Design). Сведения из CAD-систем поступают в CAM (Computer-aided manufacturing). Следует заметить, что английский термин «CAD» по отношению к промышленным системам имеет более узкое толкование, чем русский термин «САПР», поскольку в понятие «САПР», входит и CAD, и CAM, и CAE. Среди всех информационных технологий автоматизация проектирования занимает особое место. Прежде всего, автоматизация проектирования — это дисциплина синтетическая, так как в ее состав входят различные современные информационные технологии. Так, например, техническое обеспечение САПР базируется на эксплуатации вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, также САПР практикует использование персональных компьютеров и рабочих станций. Говоря о математическом обеспечении САПР, следует отметить разнообразие используемых методов: вычислительной математики, математического программирования, статистики, дискретной математики, искусственного интеллекта. Программные комплексы САПР можно сравнить с одними из самых сложных современных программных систем, в основе которых лежат такие операционные системы как Windows, Unix и такие языки программирования как С, С++ и Java, а также современные CASE-технологии. Практически каждый инженер-разработчик должен обладать знаниями основ автоматизации проектирования и уметь работать со средствами САПР. Поскольку все проектные подразделения, офисы и конструкторские бюро оснащены компьютерами, работа конструктора таким инструментом как обычный кульман или расчеты с помощью логарифмической линейки стали неактуальны. Следовательно, предприятия, работающие без САПР или использующие ее в малой степени, становятся неконкурентоспособными, поскольку тратят на проектирование значительно больше времени и финансовых средств.

Будучи одной из сложных систем, САПР состоит из двух подсистем: проектирующей и обслуживающей. Проектные процедуры выполняют проектирующие подсистемы. Подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов являются ярким примером проектирующих подсистем. С помощью обслуживающих подсистем осуществляется функционирование проектирующих подсистем, их единство, как правило, называют системной средой или оболочкой САПР. Характерными обслуживающими подсистемами считаются подсистемы управления процессом проектирования (DesPM — Design Process Management), управления проектными данными (PDM — Product Data Management). Диалоговая подсистема (ДП); СУБД; инструментальная подсистема; монитор — обеспечивающий взаимодействие всех подсистем и управление их выполнением — это обслуживающие подсистемы ПО. Диалоговая подсистема ПО дает возможность интерактивного взаимодействия пользователя САПР с управляющей и проектирующими подсистемами ПО, а также подготовку и корректирование первоначальных данных, ознакомление с результатами проектирующих подсистем, функционирующих в пакетном режиме.

Структура ПО САПР определяется следующими факторами:

аспектами и уровнем создаваемых с помощью ПО описаний, проектируемых объектов и предметной областью;

степенью автоматизации конкретных проектных операций и процедур;

ресурсами, предоставленными для разработки ПО;

архитектурой и составом технических средств, режимом функционирования.

Развитие компьютерных сетей привело к быстрому изменению самого способа ведения конструкторских разработок, превратив САПР в своеобразное окно, через которое осуществляется доступ к обширным взаимосвязанным программным, информационным и людским ресурсам. Программное обеспечение (ПО) автоматизированных рабочих мест (АРМ) — это просмоторщик, с помощью которого тот или иной проект связывается с этими ресурсами. С точки зрения конструкторской разработки применение сетей сулит интеграцию усилий в рамках предприятия на протяжения всего жизненного цикла изделия.

Сеть Интернет дала жизнь множеству новых инструментов, предназначенных для сотрудничества и совместного использования данных в глобальном масштабе. Передовые компании с их помощью смогут предоставить необходимую информацию и инструменты в нужное время и именно тем, кому это требуется, независимо оттого, где они находятся. Разработанные в настоящее время архитектуры и ПО САПР не могут предложить для них достаточно эффективное решение, т.к. работают в «закрытом» информационном пространстве. В этой связи встает вопрос о разработке новой архитектуры САПР поддерживающей возможности технологии Интернет), который является актуальным на сегодняшний день.

Рис. 1 — Структура корпоративной сети САПР Одна из ключевых тем развития САПР — «облачные» вычисления: удаленная работа с данными, размещенными на удаленных серверах, с различных устройств, имеющих выход в интернет. На сегодняшний день облака очень существенно продвинулись в сегменте легких приложений и сервисов — преимущественно в потребительском секторе. Возможны два варианта интеграции. В первом случае в облако переносится вся инфраструктура инженерных служб, и соответственно необходимость в инженерном ПО, установленном на рабочем месте, исчезает вовсе. Во втором случае у конструктора по-прежнему остается графическая рабочая станция с установленной САПР, но при этом он получает из нее доступ к различным облачным сервисам, благодаря которым можно решать задачи, требующие весьма существенных ресурсов (например, проводить прочностной анализ). Осуществлять облачное взаимодействие возможно двумя способами: публично, когда доступ к серверу, расположенному у провайдера, открыт через интернет, и в частном порядке, когда сервер находится на предприятии и обращения к нему происходят по закрытой локальной сети. В России развитие облаков в области САПР сдерживается необходимостью соблюдать в очень многих проектах излишнюю секретность. Поэтому, скорее всего именно частные облака станут в ближайшее время основным драйвером рынка. Облака — это не только новые технологии, но еще и возможность экспериментировать с новыми бизнес-моделями.

Еще один тренд — это рост рынка мобильных устройств. Наибольшее ускорение он получил в прошлом году с появлением iPad. Вначале, правда, казалось, что это устройство сугубо потребительское и в корпоративном секторе оно не будет применимо. Однако выяснилось, что оно вполне подходит для решения многих задач.

В секторе САПР сегодня многие сотрудники являются мобильными — работают на выезде, на удаленных строительных объектах, перемещаются по стране, трудятся дома. (Все это требует удобного мобильного устройства.)

Так или иначе за рубежом о том, что планшет скоро будет у каждого сотрудника инженерной службы, сегодня говорят как о свершившемся факте. Уже появились привлекательные для разработчиков мобильные платформы IOS Apple и Android Google, а также существенное количество САПР-приложений под них. Правда использование в России платформы IOS сдерживается не желанием компании Apple продавать комплексные корпоративные лицензии на программное обеспечение.

Применение геоинформационных систем в проектировании и строительстве

автоматизированный проектирование строительство сеть Крупномасштабное строительство и освоение новых территорий в пределах крупных городов, как правило, предваряется разработкой концепции развития территории с детальным анализом инвестиционной привлекательности предполагаемых под застройку районов. Чаще всего наиболее ценными оказываются участки, расположенные в черте города около рек и озер. Геологическое строение таких площадок зачастую осложнено наличием в пределах сжимаемой толщи слабых глинистых грунтов, водонасыщенных песков, пойменных отложений, сформировавшихся в результате деятельности рек, и т. п. Сложные геологические и гидрогеологические условия площадок строительства требуют индивидуального подхода к проектированию фундаментов и надземных конструкций, особенно при расположении предполагаемых объектов в районах с высокой сейсмичностью территории. В ряде случаев в сложных грунтовых условиях к фоновой сейсмичности площадки добавляется 1 балл, что в свою очередь определяет более жесткие требования к конструктивным элементам и повышает стоимость строительства.

Рис. 2 — Применение ГИС в строительстве Постоянно растущая в последние годы стоимость жилья и земельных участков в городах предопределила стремительный рост этажности проектируемых зданий и сформировала тенденцию освоения подземного пространства. При этом передаваемые на основание напряжения оказываются весьма существенными и достигают в отдельных случаях 300−400 кПа. Учитывая высотность зданий, часто сочетающуюся с их точечным расположением в плане, наиболее опасным фактором оказывается возможное развитие кренов и неравномерных деформаций. Известны случаи, когда у целого ряда высотных зданий, расположенных в пределах одного района, развивались недопустимые крены, превышающие нормативные значения в несколько раз, возникшие из-за неучтенных на этапе проектирования особенностей геологического строения территории и взаимного влияния проектируемых объектов. Разрабатываемый генеральный план города должен являться итогом работы архитекторов, конструкторов и геотехников, совместное участие которых оказывается очень важным в процессе планирования городской застройки. Особое значение имеет правильный подход к выбору типа фундамента, его расчету и определению технологической последовательности при устройстве нулевого цикла возводимого объекта.

Рис. 3 — ГИС Zulu 6.0 — Brothersoft.ru.

При планировании городской застройки с учетом требований к внешней выразительности, архитектурному облику зданий, располагая данными о геологических и гидрогеологических условиях строительных площадок, о технологических возможностях производства работ, удается на основе взаимоувязанной обработки имеющихся сведений минимизировать затраты на строительство и обеспечить надежность фундаментов и надземных конструкций.

Перспективным направлением является разработка геоинформационных систем, основанных на обработке информации о вышеперечисленных особенностях для территорий, отведенных под масштабную застройку. Итогом систематизации должны быть рекомендации по выбору места расположения здания, наиболее рационального типа фундамента и надземных конструкций, этажности предполагаемого объекта и т. д. Реализацию такого подхода, предложенного нами, можно продемонстрировать на примере г. Краснодара, в котором последние годы ведется интенсивное строительство.

Крупномасштабное планирование городской застройки должно опираться на детальную изученность строительных площадок в сочетании с применением безопасных и эффективных технологических методов производства работ, а также на современные возможности расчета системы «здание-основание». Только при таком комплексном подходе развитие крупных городов будет проходить наиболее эффективно.

Выводы

В данной работе были рассмотрены вопросы, касающиеся направления применения САПР и ГИС в проектировании, строительстве и эксплуатации объектов.

Система автоматизированного проектирования, призванная сегодня сыграть большую роль в совершенствовании методов архитектурно-строительного и градостроительного проектирования, стремится к достижению следующих целей:

своевременная выдача проектно-сметной документации;

обеспечение высокого технологического и эстетического качества проектных решений;

учет всех имеющихся возможностей и ресурсов строительства для достижения наилучших результатов проектирования.

ГИС — это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов и событий реального мира.

ГИС позволяет:

сформировать единое информационное пространство и единое координатное пространство;

структурировать и систематизировать разнородные данные;

обеспечить одновременный доступ многих пользователей к одним и тем же данным;

избежать дублирования данных;

обеспечить информационную безопасность данных;

повысить оперативность сбора, внесения и потребления данных;

создать шаблоны информационных отчетов с автоматическим заполнением их оперативными данными;

повысить скорость, качество и эффективность принятия решений.

1. По материалам сайта: http://www.stroinauka.ru/d26dr8133m7rr4616.html

2. По материалам сайта: http://www.dics.com.ua/dics_home.php

3. По материалам сайта: http://y-dom.com.ua/i99l0.html

4. По материалам сайта: http://yakorev.com.ru/udom1.html

5. По материалам сайта: http://www.housecontrol.ru/function.php

6. По материалам сайта: http://www.hifinews.ru/article/details/4737.htm Автор: Евгений Курышев.

7. По материалам сайта: http://yakorev.com.ru/smart1.html

8. По материалам сайта: http://share.auditory.ru/2009/Vladislav.Baturin/IPU.doc

9. По материалам сайта: http://www.ttvs.kz/index.php?p=dictionaryм

10. Стандарты и протоколы Интернета /пер. с англ.-М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Traing ltd.», 2009.-384с.: ил. Стр.-13−23, 28, 29, 34, 35.

11. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В.Л. Бройдо-СПб.: Питер, 2008. — 688 с.

12. Куроуз Дж., Росс К. Компьютерные сети. 2-е изд. — СПб.: Питер 2010. 765 с.: ил

13. И. П. Норенков В.Б. Маничев — «Основы теории и проектирования САПР». Москва: Издательство «Высшая школа». 2010 г. — стр. 22, 25.