Компьютерная графика и 3D-моделирование в проектировании

«Проектный Институт Инженерной Инфраструктуры» разрабатывает проектную документацию, применяя технологию трехмерного проектирования (3D-технология) уже более четырех лет. Мы столкнулись со многими сложностями при ее внедрении и хотим в этом материале поделиться своим опытом с коллегами, только начинающими свой путь в 3D проектировании.

В основе трехмерного моделирования лежит возможность быстро создавать сложные объемные элементы. Любой такой объект состоит из совокупности простых элементов, объединенных по определенным правилам.
Трехмерное проектирование — это качественно новый уровень выполнения проектных работ. Меняется не только процесс проектирования, меняется подход к работе. Трехмерное моделирование проектируемого объекта позволяет работать над этим объектом сразу группе специалистов. Каждый специалист обязан выполнять предписанные ему операции, поскольку от его действий зависят смежные участники процесса проектирования. Затраты времени на создание моделей проектируемого объекта в дальнейшем компенсируются более быстрой их корректировкой. Результат проектирования (разрезы, виды и др.) обобщается на основе максимально законченной модели, что существенно сокращает время выпуска проектной документации.

Эффективность внедрения 3D-технологии оценивается двумя критериями — затраченными ресурсами (в том числе временем) и полученной отдачей. Существует мнение, что трехмерное проектирование позволяет при минимальных затратах быстро получить качественные чертежи проектируемого объекта. В идеале это действительно так, но на практике всё оказывается сложнее.
По словам многих распространителей программного обеспечения, вариант перехода к 3D-проектированию выглядит просто. Необходимо:

  • Купить программные средства трехмерного моделирования.
  • При необходимости приобрести новые компьютеры, соответствующие системным требованиям программного обеспечения.
  • Научить специалистов-проектировщиков работе с программой.

В реальности же все это выглядит совершенно иначе.
Очень важным этапом освоения технологии трехмерного проектирования является создание процедур, регламентирующих процесс проектирования.
В отличие от большинства иностранных компаний, в нашей стране очень мало узкоспециализированных проектных организаций. Как правило, проектная организация выполняет широкий спектр проектных услуг: технологическое проектирование, электрика, строительное проектирование и т. д. Как следствие, в каждой российской компании существует своя сложившаяся технология выполнения проектных работ.
Создание документированных процедур, описывающих технологическую цепочку проектных работ, необходимо для формирования технического задания на программный комплекс, в котором будет выполняться трехмерное проектирование.

Самым правильным вариантом при выборе поставщика программного обеспечения (ПО) 3D-технологии является проведение тендера среди поставщиков или фирм, являющихся дилерами в области информационных технологий, связанных с проектированием.
В качестве технического задания предоставляются документированные процедуры выполнения проектных работ в конкретной компании.
Однако необходимо знать, что для привлечения дополнительных клиентов некоторые производители ПО максимально снижают цены на приобретение программного обеспечения, но при дальнейшем сопровождении системы требуют существенных затрат, зачастую превышающих стоимость лицензий.
На практике тендер сводится к выбору наиболее дешевого поставщика ПО. Но в любом случае помните, что ответственность за выбор правильного программного обеспечения ложится на саму проектную фирму.
При принятии решения при выборе поставщика нужно руководствоваться следующими факторами:

  • применяемыми алгоритмами моделирования объектов, определяющих скорость работы системы;
  • методами организации хранения данных;
  • спецификой решаемых задач (2D/3D архитектурное, конструкторское, технологическое и прочее моделирование);
  • возможностью совмещения со смежными программными продуктами, что позволяет внедрять ПО в существующие на предприятии информационные системы;
  • стоимостью приобретения программного обеспечения;
  • стоимостью владения и поддержки ПО, что еще более важно при выборе продукта.

Трёхмерное проектирование

Технология трехмерного проектирования – это новый этап в развитии проектной организации. На пути к нему любая проектная организация проходит определенные стадии технического развития. Необходимым условием является наличие локальной сети. Рано или поздно компьютеры, объединенные в сеть, приводят к созданию проектного документооборота.
Необходимо также учитывать возможность «стыковки» системы автоматизированного проектирования (САПР) со смежными направлениями. Например, результаты инженерных изысканий, выполняемых многими проектными фирмами, являются исходными данными процесса проектирования. Для получения данных по геологии, геодезии и др. изысканиям, требуется специализированное ПО, результаты работы которого должны передаваться в САПР как исходные данные. Всё это определяет еще одно требование – открытость системы.
При выборе программного обеспечения экономический фактор является одним из решающих. Большинство заказчиков при заключении договоров требуют использования легального, официально купленного и лицензированного программного обеспечения. Лучшим вариантом было бы приобретение необходимого числа рабочих мест для перевода всех проектировщиков компании на новую технологию. Но на практике это требует больших финансовых затрат и поэтому оптимальным вариантом оказывается поэтапная покупка рабочих мест.
Существует мнение, что достаточно обучить персонал новому программному средству, и технология трехмерного проектирования начнет работать. В реальности всё абсолютно не так.
Основная проблема заключается в изменении идеологии проектирования. Внедрение 3D-моделирования преобразует двумерное черчение в объемное моделирование. Инженер-проектировщик может легко выполнить чертеж проектируемого объекта с видом сверху или сбоку, представляя в уме полный вид объекта. Однако при этом он может оказаться не готовым к работе с реалистичным объемным представлением проектируемого объекта в компьютере. Как следствие, проектировщику потребуется дополнительное время на адаптацию к проектированию сразу в трех плоскостях.
Переход к технологии 3D проектирования изменяет схему взаимодействия между специалистами. В большинстве проектных организаций существует строгая иерархия, в соответствии с которой исполнитель выполняет чертеж, а руководитель или главный специалист проверяет работу.
Новая технология позволяет анализировать качество выполняемой работы на раннем этапе, так как чертеж генерируется в финале. Гораздо легче обнаружить коллизии в объемной модели, чем на плоских чертежах.

Таким образом, как видно из представленного нами материала, переход к технологиям трехмерного проектирования не может быть быстрым, легким и дешевым. Как и всякая новая технология, 3D-моделирование требует больших усилий, времени и материальных затрат.
Рассмотренные особенности внедрения технологии трехмерного проектирования не являются догматическими, но наш опыт показывает следующее:

  • необходимы регламенты выполнения проектных работ;
  • нельзя поспешно выбирать систему ПО: это центр ответственности самого процесса проектирования и его трудно поменять на другую. Внедряемая система должна интегрироваться в существующую систему проектирования;
  • необходимо проводить периодическое обучение специалистов и проектировщиков;
  • ПО необходимо не только установить, но и сопровождать;

Существует еще два фактора, значительно повышающих шансы на успешное внедрение новой технологии: это наличие слаженной команды профессионалов, которые смогут повести за собой основную массу проектировщиков, и руководство, принимающее активное участие в продвижении новых технологий и понимающее, что 3D проектирование позволит компании выдержать жесткую конкуренцию на рынке.