CC BY
11УДК 69
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ
ШАПОРЕВА АННА ВАСИЛЬЕВНА
Заведующая кафедрой «Строительство и дизайн», доцент, PhD, НАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»
АУБАКИРОВА БАКЫТКУЛ БОКАЕВНА
Старший преподаватель кафедры «Строительство и дизайн» НАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»
ПОЛИЩУК НАТАЛЬЯ ЮРЬЕВНА
Старший преподаватель кафедры «Строительство и дизайн» НАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»
Аннотация. Современная строительная отрасль невозможна без прменения BIM-технологий и информационных технологий. Технологии облачного хранения и обработки данных также все больше внедряются в сферу строительства. Программы управления проектами в сфере строительства стандартизируют все процессы, обеспечивают удобное и эффективное управление ресурсами и событиями на строительной площадке, а также хранят информацию о затратах на материалы и прочее.
В строительстве активно используются САПР (CAD-системы) для черчения и 3D-моделирования, которые позволяют выполнять чертежи и создавать трехмерные модели зданий, инженерных сооружений и инфраструктурных объектов. Эти системы обеспечивают высокую точность проектирования, автоматизацию рутинных задач и удобство внесения изменений.
Информационное моделирование или BIM технологии - это интегрированный процесс, основанный на скоординированной, надежной информации о проекте от проектирования до строительства и эксплуатации. В данной статье представлен обзор существующих на рынке программных комплексов и особенности их использования.
Ключевые слова: BIM-технологии, программные комплексы, САПР, компьютерное моделирование в строительстве, информационные технологии в строительстве
В настоящее время в строительной отрасли очень востребовано применение специализированного программного обеспечения. Это ГИС, САПР, сметное ПО и системы управления проектами (СУП).
1) географическая информационная система (ГИС) — информационная система, которая предназначена для привязки объектов на местности;
2) САПР - совокупность кадровых, технических систем, применяемых в целях автоматизации разработки проектов;
3) сметное ПО - программные комплексы, которые позволяют автоматизировать работы, связанные с выпуском проектно-сметной документации на любые виды работ;
4) системы управления проектами (СУП) - набор организационных и технологических методов, которые поддерживают управление проектами в организации и помогают повысить эффективность их реализации.
Важно отметить применение облачных технологий для BIM-платформ, т.к современный мир генерирует огромные объемы информации, и облачные технологии стали ключевым инструментом для эффективной обработки, хранения и анализа Big Data. [1,4] Их применение охватывает различные отрасли — от науки и здравоохранения до бизнеса и строительства.
Введение
Современные BIM-платформы активно интегрируют облачные технологии, которые позволяют хранить, обрабатывать и управлять проектными данными в онлайн-среде. Это значительно улучшает совместную работу, доступность информации, безопасность данных и производительность строительных процессов. [3]
BIM технологии продолжают активно развиваться, интегрируясь с передовыми цифровыми технологиями. В ближайшие годы ожидаются значительные изменения, которые повысят эффективность проектирования, строительства и эксплуатации объектов. Результаты исследования
Современные программные комплексы для проектирования в строительстве можно разделить на несколько категорий в зависимости от их функциональности: BIM-платформы, CAD-системы, программы для расчетов строительных конструкций, ГИС-системы, программы для сметного дела и ПО для управления строительными проектами. [6]
На рисунке 1 представлены основные категории информационных систем, применяемых в строительстве.
Информационные системы в строительстве
BIM-платформы
(Autodesk Revit, Graphisoft ArchiCAD, Tekla Structures , Allplan,Bentley OpenBuildings)
САПР (CAD-системы) для черчения и 3D-моделирования
(AutoCAD, NanoCAD, BricsCAD, SketchUp)
Программы для расчетов строительных конструкций
(Lira-SAPR, SCAD Office, SAP2000, Ansys)
ГИС-системы (геоинформационные системы) в строительстве
(ArcGIS, QGIS, InfraWorks)
Программы для сметного дела
(ГРАНД-Смета, ABC-KZ, Smeta.ru, РИК, СМЕТА ПИР PK)
Программы для
управления строительными проектами
(Primavera Р6, Microsoft Project, PlanRadar)
Рисунок 1 - Основные категории информационных систем, применяемых в
строительстве
BIM-платформы. Эти программы позволяют создавать цифровые модели зданий, включающие архитектурные, инженерные и эксплуатационные данные. В таблице 1 представлена характеристика В1М-платформ.
Таблица 1. Характеристика BIM-платформ
№ Наименование Характеристики
1 Autodesk Revit одна из самых популярных BIM-систем, которая поддерживает архитектурное и инженерное проектирование, а также создание строительных конструкций.
2 Graphisoft ArchiCAD конкурент Revit, известный своей удобной средой моделирования и инструментами для совместной работы.
3 Tekla Structures ориентирован на проектирование металлических и железобетонных конструкций.
4 Allplan BIM-программа с гибкими инструментами для проектирования зданий, инженерных сооружений и инфраструктуры.
5 Bentley OpenBuildings мощная BIM-платформа для инфраструктурных и промышленных объектов.
Современные BI M-платформы используют облачные технологии. Облачные BIM-
платформы позволяют одновременно работать над проектом нескольким специалистам (архитекторам, инженерам, строителям). Доступ к BIM-моделям возможен с любого
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
устройства (компьютера, планшета, смартфона), что особенно полезно для работы на строительной площадке. Поддержка веб-интерфейса позволяет открывать проекты без установки специального ПО. Все изменения автоматически синхронизируются и сохраняются, что исключает работу с устаревшими версиями чертежей, история изменений хранится в облаке, что упрощает аудит проекта. [2]
Облачные BIM-платформы могут получать данные от датчиков, дронов, сканеров и автоматически обновлять цифровую модель здания. Искусственный интеллект анализирует информацию для прогнозирования аварий, простоев и оптимизации строительных процессов.
Популярные облачные BIM-решения:
- Autodesk BIM 360 - лидирующая платформа для управления строительными проектами в облаке (поддержка Revit, Navisworks, Civil 3D).
- Trimble Connect - решение для совместной работы, интеграции с SketchUp и Tekla Structures.
- Bentley ProjectWise - система для управления инженерными данными, используемая в инфраструктурном строительстве.
- Graphisoft BIMcloud - платформа для совместной работы в ArchiCAD, обеспечивающая эффективное хранение и обработку BIM-моделей.
- PlanGrid - мобильное облачное приложение для взаимодействия на стройке (аннотации, задачи, чертежи).
САПР (CAD-системы) для черчения и 3D-моделирования. Эти системы применяются для разработки чертежей и трехмерных моделей. Современные CAD-системы позволяют интегрироваться с другими программными комплексами, такими как BIM-платформы, расчетные программы и системы управления проектами. Это обеспечивает единое цифровое пространство для проектирования и координации строительных работ, снижает вероятность ошибок и повышает эффективность реализации проектов [5]. Можно выделить основные САПР (CAD-системы) для черчения и 3D-моделирования:
- AutoCAD - универсальный инструмент для черчения 2D и 3D-моделирования.
- NanoCAD - российская альтернатива AutoCAD с поддержкой стандартов проектирования.
- BricsCAD - мощный инструмент, совместимый с форматами DWG, поддерживает BIM и параметрическое моделирование.
- SketchUp - программа для быстрого 3D-моделирования зданий с возможностью визуализации.
Программы для расчетов строительных конструкций. Используются инженерами для выполнения прочностных, динамических и теплотехнических расчетов, они помогают создавать качественные, безопасные и экономичные объекты [7]. Вот некоторые задачи, которые решают такие программы:
- Определение оптимальной конструкции несущих стен и перекрытий. Программы позволяют учитывать различные нагрузки, включая ветровые, снежные и сейсмические.
- Расчёт потребности в материалах. Программы автоматически вычисляют необходимое количество бетона, кирпича, изоляции и других строительных материалов. Это помогает оптимизировать затраты и уменьшить отходы.
- Создание архитектурных чертежей и 3D-моделей. Сервисы позволяют создавать не только чертежи, но и трёхмерные модели зданий. Это даёт возможность заранее увидеть, как будет выглядеть объект.
- Сравнение вариантов и оценка стоимости проекта. Инструменты для оценки стоимости и автоматического расчёта материалов позволяют на этапе планирования оценить стоимость реализации различных вариантов проекта.
- Интеграция с другими программами. Многие современные программы поддерживают интеграцию с другими системами. Это позволяет объединить расчёты материалов и
проектную документацию в единую модель. Это улучшает взаимодействие проектировщиков и строителей.
Для расчёта строительных конструкций можно использовать программы, представленные в таблице 2.
Таблица 2. Программы для расчетов строительных конструкций
№ Наименование Описание
1 ЛИРА-САПР Один из самых мощных расчётных комплексов, широко используемый в России и странах СНГ. Разработан для выполнения статического и динамического анализа строительных конструкций с учётом различных нагрузок и нормативных требований. Ориентирован для проектирования и расчёта строительных и машиностроительных конструкций различного назначения.
2 SCAD Office Российский программный комплекс, предназначенный для анализа строительных конструкций с упором на соответствие российским нормам. В состав SCAD Office входит вычислительный комплекс Structure CAD (SCAD), который является универсальной расчётной системой конечно-элементного анализа конструкций и ориентирован на решение задач проектирования зданий и сооружений достаточно сложной структуры.
3 SOFiSTiK Мощный программный комплекс для расчёта строительных конструкций любой сложности. Позволяет выполнить расчёты всех типов зданий, мостов, туннелей, мачт и других сооружений, а также оснований
4 МОНОМАХ Универсальный программный комплекс, позволяющий решать большой класс задач расчёта и проектирования железобетонных, каменных и армокаменных конструкций
5 STARK ES Программный комплекс для расчёта конструкций зданий и сооружений на прочность, устойчивость и колебания на основе метода конечных элементов
6 APM Civil Система проектирования и анализа металлических, железобетонных
Engineering и деревянных строительных конструкций
7 ANSYS Самая распространённая в мире, многофункциональная система конечно-элементных расчётов
8 Ing+ Современный комплекс программ для проектирования строительных конструкций, сочетающий удобство использования с точностью получаемых результатов, соответствием требованиям нормативных документов стран СНГ и Европы, разнообразием решаемых задач
9 SAP2000 Универсальный интегрированный программный комплекс для расчёта методом конечных элементов и проектирования строительных конструкций. В SAP2000 можно смоделировать: зазоры, зацепления, сейсмические изоляторы, пружины, демпферы, пластические шарниры и пр. В SAP2000 были рассчитаны: Шанхайский всемирный финансовый центр, «Башни Петронас», Пекинский национальный стадион Bird's Nest, «Бэй Бридж» (мост между СанФранциско и Оклендом).
ГИС-системы (геоинформационные системы) в строительстве. Данные системы используются для анализа местности, проектирования инфраструктуры и управления территориальными данными [8]. Наиболее известные;
- ArcGIS - лидирующая система для пространственного анализа и картографии.
- QGIS - бесплатная альтернатива ArcGIS с широкими возможностями для анализа данных.
- InfraWorks - программа Autodesk для планирования городских территорий и инфраструктуры.
Программы для сметного дела. Используются для расчета стоимости строительных работ. Для каждой страны разрабатываются свои программы для сметного расчета в зависимости от правил бухгалтерского учета, расчета стоимости изделия, налогового и трудового права, правил ценообразования. Для сметного дела в Казахстане могут использоваться следующие программы:
- СМЕТА РК 2020. Программа для расчёта смет согласно Нормативным документам по определению сметной стоимости строительства в Республике Казахстан.
- СМЕТА ПИР РК. Программа для расчёта проектных и изыскательских работ в соответствии с Государственными нормативами по определению стоимости проектных работ и инженерных изысканий для строительства в Республике Казахстан.
- АВС-KZ (АВС-4). Программный комплекс по автоматизированному выпуску смет. Обеспечивает оценку принятых проектных решений с позиций стоимости, потребности в материальных ресурсах, оборудовании и объёмах работ.
- SANA-2015. Программный комплекс для инженеров-сметчиков, разработанный Проектной Академией KAZGOR. Содержит основные сметно-нормативные базы, утверждённые в РК.
Программы для управления строительными проектами. Помогают планировать и контролировать процессы на стройке. Для управления строительными проектами можно использовать следующие программы:
1. Primavera P6 - мощная система для планирования и управления крупными строительными проектами.
2. PlanRadar - облачное решение для контроля задач и отслеживания хода строительства.
3. Gectaro. Сервис обеспечивает учёт финансов, закупок, остатков и документов в одном месте.
4. Стройбизнес. Информационная система, которая переводит процесс отчётности в цифровую плоскость.
5. Битрикс24. CRM-система, которая может быть полезна для небольших строительных компаний.
6. АЛТИУС. Программа для управления строительством, представляет собой тиражное решение для строительных компаний.
7. Мегаплан. CRM-система, популярная среди компаний, занимающихся торговлей.
8. Сметтер. Подходит небольшим компаниям и индивидуальным предпринимателям. В программу встроен гибкий редактор смет, есть функция составления графика планирования работ и поставок.
9. Project365. ERP-система для управления строительными проектами, работающая по принципу «всё в одном». Имеет все модули, необходимые для комплексного управления строительной организацией.
10. Autodesk BIM 360. Набор облачных сервисов с доступом с мобильных устройств и настольных приложений. Позволяет проектировщикам разных разделов проекта работать в едином пространстве.
11. Справочник инженера-строителя. Электронная информативная база для архитекторов, конструкторов и строителей. Подходит для студентов строительных ВУЗов.
Современные программные комплексы интегрируются друг с другом, обеспечивая полный цикл проектирования, расчетов, управления и строительства объектов. Их применение значительно повышает точность и эффективность проектных решений.
Заключение
Цифровизация и автоматизация процессов в управлении строительными проектами позволяют не только оптимизировать процессы, но и улучшить качество выполнения работ, повысить удовлетворённость клиентов и создать конкурентное преимущество на рынке.
Автоматизированные системы управления позволяют:
- Улучшить коммуникацию и совместную работу между участниками проекта. Команды могут легко обмениваться информацией, планировать задачи и отслеживать прогресс проекта в режиме реального времени.
- Более точно прогнозировать и управлять ресурсами. Можно определить необходимые ресурсы, такие как материалы, оборудование и рабочая сила.
- Осуществлять более точный мониторинг выполнения работ. Можно контролировать соблюдение сроков и качества работы.
С внедрением таких систем в процесс строительства решаются задачи сокращения времени на выполнение рутинных задач, снижается вероятность ошибок, обеспечивается централизованное хранение и доступ к проектным документам, чертежам и спецификациям, что повышает прозрачность и доступность информации для участников строительного процесса.
1. Aitymova, A., Shaporeva, A., Kopnova, O., Kushumbaev, A., Aitymov, Z. (2022). Development and modeling of combined components of the information environment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (116)), 51-60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.255084
2. Вербицкий Владислав Андреевич Анализ программных комплексов и опыта внедрения bim-технологий // IJAS. 2019. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n7analiz-programmnyh-kompleksov-i-opyta-vnedreniya-bim-tehnologiy (дата обращения: 07.02.2025).
3. Гаряев Н. А., Ахмед Раафат А., Мохамед Хассан Аттиа М., Эль-Мавед А., Гаряев А. Н. Использование облачных технологий для управления жизненным циклом объектов строительства на этапах проектирования и строительства // Строительство и архитектура. 2023. №. 4. С. 32-32. DOI: https://doi.org/10.29039/2308-0191-2023-11-4-32-32 (дата обращения: 07.02.2025).
4. Икласова К.Е., Шапорева А.В., Копнова О.Л., Айтымова А.М. Разработка модели автоматизированной системы оценки качества образовательных услуг с использованием метода анализа иерархий и облачных технологий. Вестник Алматинского университета энергетики и связи. 2024;(4 (67)):53-65. https://doi.org/10.51775/2790-0886 2024 67 4 53
5. Клековкин Е.А., Сунцов А.С. Применение визуального программирования для задач автоматизации в строительстве // Construction and Geotechnics. - 2023. - Т. 14, № 2. - С. 128-143. DOI: 10.15593/2224-9826/2023.2.10
6. Котельников Д.С., Программные комплексы в управлении строительными проектами. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2022;1.
7. Полищук Н.Ю., Аубакирова Б.Б., Шапорева А.В. Расчет и анализ работы консольно-балочного деревянного прогона в ПК ЛИРА-САПР. Вестник Северо-Казахстанского Университета им. М. Козыбаева. 2024;(3 (63)):142-149. https://doi.org/10.54596/2958-0048-2024-3-142-149
8. Салихова, Э. В. Использование информационных технологий в строительстве, их роль на всех этапах жизненного цикла объекта / Э. В. Салихова, Л. Р. Зайдуллин, Э. И. Исламова, Е. В. Мурузина // Вестник евразийской науки. — 2024. — Т. 16. — № 3. — URL: https://esj.today/PDF/41SAVN324.pdf
ЛИТЕРАТУРА
