Rok temu poruszałem tematykę systemów inżynierskich 3D w budownictwie i projektowaniu przemysłowym. Wspominałem o dostępnych produktach, głównych dostawcach takich aplikacji, tendencjach i kierunkach rozwoju. Dziś ustosunkuję się do głównego problemu, jaki zgłaszali czytelnicy, czyli do bariery, jaką stanowią koszty profesjonalnych systemów.
W piękne wrześniowe popołudnie prowadziłem wyczarterowaną Bawarię po gościnnych wodach Adriatyku. Wieje prawie czwórka, załoga zadowolona – na pewno na wieczór dotrzemy do zaplanowanego wcześniej miejsca, by spożyć lokalne przysmaki, popijając, czym kto lubi. Żeby nie zgubić się pomiędzy licznymi wyspami archipelagu Kornati, poza zestawem tradycyjnych papierowych map mamy nad stołem nawigacyjnym zamontowany jachtowy system GPS. Dość stary sprzęt ma słabo widoczny, jednokolorowy ekran. Nowe, kolorowe urządzenia przeznaczone do morskiej nawigacji, pokazujące w 3D obraz dna i zaopatrzone w wiele „wodotrysków”, są zbyt drogie dla zwykłego wakacyjnego żeglarza. Jednak postęp i dostępność systemów otwiera nowe alternatywy. Dlatego na rejs zabrałem też swój tablet PC, na którym pisze ten artykuł. Po zainstalowaniu darmowego, tzw. opensource, oprogramowania nawigacyjnego wraz ze znalezionymi w internecie mapami z powodzeniem prowadzi on nas do celu bez wielkich wydatków.
Czy takie same alternatywne rozwiązania dostępne są w świecie komputerowego wspomagania projektowania w branży budowlanej? Rok temu w tym samym piśmie poruszałem tematykę systemów inżynierskich 3D w budownictwie i projektowaniu przemysłowym. Dziś mam okazję kontynuować tę tematykę. Spróbuję też ustosunkować się do głównego problemu, jaki zgłaszali czytelnicy, czyli do bariery, jaką stanowią koszty profesjonalnych systemów.
Dojrzewanie produktów i rynku
Rozwój systemów wspomagających projektowanie w budownictwie w ostatnich latach przyspieszył. Branże, takie jak lotnictwo, motoryzacja, przemysł stoczniowy czy naftowy, już dawno dysponowały systemami projektowania 3D, w których zrealizowano wiele projektów. Przyzwyczajeni jesteśmy do oglądania modeli samochodów czy samolotów w wirtualnej wersji, zanim zostaną wyprodukowane. Standardem staje się również możliwość obejrzenia modelu budynku, zanim zostanie on wybudowany. Praktycznie na każdej budowie obok żółtej tablicy informacyjnej znajduje się plansza z wizualizacją powstającego obiektu. Coraz częściej za tą planszą kryje się nie tylko wizja architekta, ale stworzony trójwymiarowy model komputerowy.
Uczestniczyłem niedawno w konferencji poświęconej oprogramowaniu dla budownictwa. W materiałach znalazły się dwa grube albumy projektów i realizacji obiektów zaprojektowanych w technologiach 3D w Polsce. Jeszcze kilka lat temu, gdy szukałem takich referencji, trudno je było znaleźć. Oczywiście na stronach producentów, takich jak Bentley czy Autodesk, było wiele przykładów zagranicznych. Z przyjemnością odnotowuję ten postęp, bo oznacza on, że produkty służące do takiego projektowania osiągnęły wystarczającą funkcjonalność i stały się osiągalne nawet dla małych i średnich pracowni w naszym kraju.
Wygląda na to, że oczekiwania projektantów co do funkcjonalności programów, ich możliwości, wydajności komputerów oraz kosztów zarówno oprogramowania, jak i sprzętu pozwalają osiągnąć jakiś akceptowalny punkt optymalny.
W motoryzacji czy lotnictwie systemy były tworzone zawsze na zamówienie dużych firm, nieograniczonych środkami, z góry zakładających pracę wielostanowiskową. Specyfika budownictwa jest inna. Budynek to połączenie wielu branż, które mimo że współpracują i współdzielą przestrzeń, chcą być postrzegane osobno. Zawsze występował podział na pracownie architektoniczne, konstrukcyjne i instalacyjne. Przy odpowiedniej ilości czasu nawet spory obiekt może zaprojektować niewielka pracownia składająca się z tych specjalności. Nowe generacje oprogramowania uwzględniają tę specyfikę. Staje się możliwe coś, co dotąd było barierą – współpraca wielobranżowa na jednym modelu.
Dawniej producenci oprogramowania proponowali osobne produkty – zwykle w postaci tzw. nakładek na programy CAD. Osobny program dla architektury, osobny dla projektowania dróg, konstrukcji, instalacji sanitarnych czy elektrycznych. Nawet w projektowaniu płaskim wzajemna wymiana danych dla wyprodukowania ostatecznej płaskiej dokumentacji stanowiła problem.
Jeśli jeszcze branże pracowały na różnych platformach, np. architekt w ArchiCAD, geodeta i drogowiec na Microstation, a instalatorzy w AutoCAD, to koordynacja mogła być koszmarem.
Próba wprowadzenia w tej sytuacji trzeciego wymiaru potęgowała problemy. Obecnie proponowane systemy dają nadzieję na kompleksowe rozwiązanie.
Nowa polityka sprzedaży – komplet w pakiecie
Producenci oprogramowania wreszcie zdali sobie sprawę, że poza sprzedażą pudełek z produktami realizującymi konkretne zadania muszą zaproponować coś więcej. Muszą nauczyć sposobu pracy z tymi narzędziami i współpracy grupowej. Nie wystarczy dać narzędzie do rysowania ścian, trzeba podpowiedzieć całą strukturę modelu, który z tych ścian powstanie, pokazać, jak wygenerować dokumentację, jak współpracować z innymi specjalnościami.
Już wiele lat temu Bentley wpadł na pomysł sprzedaży pakietów branżowych. Można było nabywać pakiety Triforma oparte na Microstation dla branży mechanicznej, architektonicznej czy lądowej.
W ślad za Bentleyem wiodąca na rynku firma Autodesk też przygotowała produkty branżowe do projektowania trójwymiarowego, łącząc w jeden pakiet rozwiązania dla architektury (Architectural Desktop), osobny dla mechaniki (Mechanical Desktop) czy drogownictwa (Civil 3D).
Kontynuacją tej idei były produkty Autodesku z rodziny Revit: Revit Architecture i Revit Structure. Posiadały one spójne środowisko bazodanowe przygotowane do wymiany danych.
Obecnie uczyniono kolejny krok milowy. Proponuje się sprzedaż pakietów produktów w tzw. suites, czyli kompletnych zestawach dla poszczególnych typów projektów. Dla budownictwa najbardziej interesujące są:
Building Design Suit do wielobranżowego projektowania budynków. Zawiera on AutoCAD, produkty dla architektów ACAD Architecture i Revit Architecture, dla konstruktorów Revit Structure i Structural Detailing, dla instalatorów AutoCAD MEP oraz do wizualizacji i symulacji 3ds Max i Navisworks.
Infrastructure Design Suit do projektowania infrastruktury zewnętrznej składa się z: AutoCAD, AutoCAD MAP 3D/Topobase (geodezja), Civil 3D (drogi i sieci zewnętrzne), Navisworks i 3ds Max.
Nowością jest wejście Autodesku w projektowanie zakładów przemysłowych poprzez oferowany Plant Design Suit. Ten zestaw zawiera AutoCAD P&ID do rysowania schematów instalacji, AutoCAD Stuctural Detailing i Revit Structure do projektowania konstrukcji zakładu, AutoCAD Plant 3D do modelowania aparatów i orurowania z armaturą. Jak pozostałe zestawy może być uzupełniony o Navisworks i Inventora (modelowanie urządzeń).
W ramach każdego zestawu możemy uruchomić dowolny produkt, używając jednej licencji. Dzięki temu można sobie wyobrazić sytuację, w której ktoś najpierw modeluje część architektoniczną, potem tworzy model konstrukcji, a następnie wypełnia to wszystko instalacjami. Zamiast nabywać osobno licencje na poszczególne produkty, wystarcza mu jedna licencja na cały zestaw, co znacząco obniża koszty. Jednocześnie, pracując w spójnym środowisku, wielokrotnie wykorzystuje raz wprowadzone informacje, takie na przykład jak siatka słupów czy struktura poziomów/pięter budynku.
Z pewnością używając powyższych produktów, zbliżamy się do idei coraz popularniejszych systemów BIM – Building Information Management, które poza samym projektem mają tworzyć bazę danych projektowanego obiektu, użytkowaną również podczas jego budowy i eksploatacji.
Niestety, wspomniane wyżej systemy mają bardzo duże wymagania co do sprzętu, na którym powinny być instalowane. Wymagania te zależą głównie od wielkości i skomplikowania obiektu, który chcemy projektować.
Dobra wiadomość jest taka, że programy są zaopatrzone w biblioteki elementów 3D, a w sieci możemy znaleźć ich jeszcze więcej w postaci gotowych bloków udostępnianych nieodpłatnie przez producentów (np. biblioteki okien i drzwi).
Wielkim udogodnieniem mogą być też materiały dostarczane przez firmy sprzedające oprogramowanie. Zarysowuje się pozytywna tendencja, że przestaną one jedynie handlować drogimi pudełkami i włożą własną pracę w dostosowywanie oprogramowania, rozwijanie bibliotek i konsultacje. Dzięki temu już są dostępne elementy architektoniczne, konstrukcyjne czy drogowe przystosowane do Polskich Norm i polskich standardów projektowania.
Czy można taniej?
Zaawansowane, specjalistyczne oprogramowanie nie może być tanie. Sprzęt, którego ono wymaga, również jest drogi – dobry procesor, dużo pamięci, świetna karta graficzna. Płacąc za licencję, płacimy nie tylko za wiele lat pracy włożonych w to, by program powstał. Płacimy też za patenty i licencje, które on w sobie zawiera. Zanim Autodesk czy inna firma dostarczy aktualny produkt, inwestuje w badania i testy. Wykupuje też z rynku najlepsze, sprawdzone rozwiązania, aby po zintegrowaniu ich ze swoimi produktami sprzedawać je jako spójną całość. Po sprzedaży danej wersji produktu nadal trwają prace nad usuwaniem błędów, rozwojem czy przystosowywaniem do nowych systemów operacyjnych. Jeśli chcemy mieć zawsze aktualną wersję produktu, płacimy nie tylko za licencję uprawniającą do jego użytkowania, ale również za wsparcie i prawo do aktualizacji.
Cena pojedynczej licencji na wspomniane wcześniej programy waha się pomiędzy 5 a 8 tysięcy euro. Te same licencje kupowane w zestawach „suits” wychodzą taniej, za zestaw płacimy około 10 tysięcy euro. Jest to metoda na pozyskanie licencji na poszczególne produkty nawet 70% taniej.
Nadal to duży wydatek, ale czy istnieje alternatywa? W przypadku programów biurowych programy tzw. opensource, takie jak OpenOffice, mogą zastąpić Microsoft Office. Sam od trzech lat używam z powodzeniem darmowego pakietu biurowego. W przypadku projektowania też są dostępne darmowe czy tanie narzędzia. W internecie łatwo znajdziemy linki do takich programów jak: ZWCAD, ViaCAD 2D/3D, ProgeCAD, Solid Edge 2DDrafting, KOMPAS-3D, DraftSight, FreeCAD czy TwinView Edit. Od lat oferowane są konkurencyjne dla Microstation czy AutoCAD programy InteliCAD czy BrisCAD. Jeśli jednak dokładniej sprawdzimy funkcjonalność tych produktów czy poczytamy fora ich użytkowników, to przekonamy się, że mogą one być zamiennikami tylko w ograniczonym zakresie. Żadne z tanich narzędzi nie zapewni nam skierowanego na naszą specjalność inżynierską i projektową wsparcia, nie jest tak zaawansowane w projektowaniu 3D i nie pozwala na współpracę i wymianę danych bazodanowych.
Trzeba więc przyjąć za priorytet pozyskanie licencji na systemy profesjonalne po jak najniższych kosztach. Sposobów na to jest wiele. Zakup licencji oprogramowania i sprzętu komputerowego może być przedmiotem dofinansowania w programach UE jako nakłady na innowacyjność. Są dostępne takie programy wsparcia dla małych i średnich przedsiębiorstw w budownictwie. Stacje graficzne z oprogramowaniem CAD mogą być przedmiotem dzierżawy czy leasingu, co zmniejsza koszty inwestycyjne. Ze względu na wysoki koszt można rozważyć pracę dwuzmianową czy też kontynuować pracę w domu. Najwięksi producenci systemów dają taką możliwość, by poza wykorzystaniem licencji do pracy na komputerze firmowym pracownik mógł legalnie kontynuować prace na komputerze w domu.
A z jakim kosztem utrzymania systemu musimy się liczyć, gdy już pozyskamy licencję? Przykładowo roczne wsparcie dla licencji na AutoCAD to 550 euro, a na cały zestaw „suit” zależnie od branży to około 1100 euro. Jeśli podzielimy te 1100 euro na 12 miesięcy po 160 godzin pracy w miesiącu, to okaże się, że koszt dostępu do najnowszej technologii wynosi niecałe euro na godzinę. Dodajmy do tego jeszcze jakieś 1,5 złotego na godzinę za zaawansowaną stację graficzną (użytkowaną co najmniej trzy lata, przy koszcie zakupu od 8 do10 tysięcy złotych).
Moim zdaniem są to koszty warte poniesienia, zwłaszcza jeśli pozwolą uzyskać przewagę technologiczną nad konkurencją.
Czy można wydajniej?
Przy przejściu od deski kreślarskiej do płaskiego projektowania w systemach CAD pytano, czy to przyspieszy projektowanie. Przechodząc z systemów 2D CAD do modelowania 3D, również powraca to pytanie i o dziwo odpowiedź jest podobna. W pierwszej fazie wdrożenia nie ma znaczącego przyrostu prędkości. W obydwu przypadkach nie tylko prędkość wydania dokumentacji ma znaczenie. Ważniejsze są zachodzące zmiany jakościowe. PC-ty wyeliminowały z biura projektów kreślarki i panie maszynistki przepisujące opisy. Pożegnaliśmy światłokopie, a wkrótce pożegnamy faksy. Podobnych rewolucji należy spodziewać się po modelowaniu 3D.
Wszyscy, którzy już wdrożyli tę technologię, zgodnie twierdzą, że na razie pomaga ona dobrze zaprezentować budynek inwestorowi, przyspieszyć prace koncepcyjne i zmniejszyć liczbę błędów. Natomiast do produkcji rysunków warsztatowych, detali, dokumentacji wykonawczej nadal używają systemów 2D.
Rozpatrując wzrost efektywności przez zastosowanie modelowania, trzeba wziąć pod uwagę cały projekt. Im więcej informacji zamieścimy w modelu, tym efektywniej można je spożytkować.
Jeśli zamodelujemy jedynie bryłę budynku, uzyskamy tylko rysunki elewacji i ładne widoki. Jeśli zamodelujemy wnętrze, zdołamy wygenerować rzuty i przekroje.
Model konstrukcji może posłużyć nie tylko do jej wizualizacji, ale może też być podstawą do wykonania obliczeń w innych programach, jakimi dysponujemy.
Dowiązanie do elementów architektonicznych informacji o materiałach otwiera już dużo szersze możliwości: automatyczne wykazy materiałów, przedmiary, kosztorysy. Po przyporządkowaniu pomieszczeniom funkcji i temperatur wewnętrznych możemy zautomatyzować obliczenia ogrzewania czy klimatyzacji. Możemy obliczać i projektować oświetlenie, symulować ruch pojazdów, np. w garażu podziemnym, sprawdzając kolizje. Ilość możliwych usprawnień jest niewyczerpana.
Największym plusem jest możliwość równoległej pracy wielu projektantów nad jednym modelem. Wyeliminowanie sekwencyjności podkład -> projekt branżowy i zastąpienie jej pracą równoległą skraca zdecydowanie cykl projektowy.
Rozpatrując kwestie długofalowo, projektowanie 3D z pewnością poprawi wydajność firmy. Mówiąc o tym, warto też zauważyć, że pracownicy, którzy spróbowali i osiągnęli wprawę w modelowaniu, nie chcą już wracać do projektowania płaskiego.
Podsumowanie
Obserwując to, co się dzieje z technologią GPS, twierdzę, że i w innych dziedzinach – również w projektowaniu – życie nas zaskoczy. Na pokładzie dzisiejszych jachtów poza profesjonalnymi systemami do nawigacji, które kosztują majątek, pojawiają się też inne urządzenia spełniające podobne funkcje. Moduł GPS coraz częściej jest konstrukcyjnie zintegrowany z telefonem komórkowym, aparatem cyfrowym czy laptopem. W szukaniu drogi na morzu, przy brzegu można się wspomóc nawigacją samochodową – ostatecznie na jej mapie też jest droga do naszego portu. Wystarczy włożyć trochę wysiłku, wesprzeć się szeroko dostępną wiedzą z internetu i możemy znaleźć w pełni wystarczające rozwiązanie.
Podobnie może być z systemami projektowania, zwłaszcza jeśli chodzi o projektowanie 3D i wizualizacje. Czy tworzenie scenerii i obiektów do gier nie przypomina projektowania? Młodzi ludzie, którzy dziś sami projektują trasy wyścigów samochodowych, miasta i zamki czy wille swoich SIM-sów, za parę lat ukończą uczelnie i zaczną projektować. Dziś zadziwia ich toporność i stopień komplikacji systemów CAD. Prawdopodobnie od nowych produktów będą wymagać więcej niż obecne pokolenie inżynierów.
Tomasz Kwaśniewski
kierownik Oddziału Informatyka Prochem SA
Więcej informacji:
http://pl.wikipedia.org/wiki/BIM
http://en.wikipedia.org/wiki/Building_Information_Modeling
Skomentuj ten artykuł na forum.
