fbpx
май 11, 2021
8 min read
József Szalai

Работен процес на конструктивното инженерство

Въведение

Работният процес на инженерите по време на процеса на проектиране се променя бързо в днешно време. Тази промяна се дължи главно на бързото развитие на инженерните софтуерни инструменти, които се опитват да обхванат практически целия процес на проектиране. Съществува и интензивна посока на специализация на разработките, където се предлагат все по-ефективни софтуерни решения за все по-тесни и фокусирани фази на проектиране. Това създава нова ситуация за онези дизайнерски бюра, опитващи се да бъдат в крак с технологиите и да повишат тяхната ефективност, които обикновено разполагат с няколко софтуерни инструмента за различните фази на техния работен процес. Използването на най-точния софтуер за определена фаза обаче е само едната страна на монетата, като целият процес може да бъде ефективен само ако тези фази са подходящо организирани и свързани. Теоретично това е обхванато от подхода BIM, на практика силно зависи от качеството на интерфейсите между различните софтуерни инструменти. Оптималният работен процес обаче не е очевиден дори за определен проект, той се влияе допълнително от няколко параметъра като размера на конструкторското бюро, опита на инженерите, местните нормативни разпоредби за проектиране и т.н. Съответно, целта е стандартизиран процес да може еднозначно да ръководи и управлява най-ефективния начин на проектиране. Ето защо може да бъде доста интересно да се направи преглед на съвременната ситуация, за да се разбере как всъщност работят инженерите.

Направихме проучване, в което разпитваме повече от 100 потребители на софтуера Consteel от 6 държави (Унгария, Полша, Гърция, Германия, Испания, Румъния) за техния типичен работен процес на  проектиране. По-нататък представяме резултатите от това проучване, обсъждайки създаването на модел (геометрия, импортиране на модели, механични обекти, връзки), експорт на резултати, обмен на работещ модел и въпроси за експорт на окончателен модел.

Анкетирани

Всички анкетирани са потребители на Consteel и отговорите отразяват техния работен процес в проектирането на различни стоманени конструкции. Фигурите по-долу показват характеристиките на участниците по отношение на размера на компанията, вида на проекта, опита с Consteel.

Важно е да се види, че една трета от анкетираните са много малки или еднолични компании, а по-голямата част са от малки или средни компании. Повечето от работите са промишлени проекти (халета, индустриални сгради) с някои обществени и технологични проекти. Повечето от анкетираните са опитни потребители, някои от тях са начинаещи.

Моделиране на основната монструкция

Създаването на глобален структурен модел, подходящ за основния механичен анализ и стандартни изчислителни проекти, се състои от две основни фази:

  1. моделиране на геометрията на реалните конструктивни елементи с напречни сечения, линии (греди, колони), повърхности (плочи, плочи, стени)
  2. и дефиниция на абстрактните допълнителни механични обекти, които не са част от обичайния BIM модел – натоварвания, опори, свързаност на конструктивните елементи, ексцентрицитети, фиктивни механични елементи и др.

Резултатите от изчисленията на този глобален модел обикновено се допълват от допълнителни структурни детайли като проектиране на съединения, проектиране на фундаменти и т.н. Тези проблеми с проектирането обикновено се решават от специализирани софтуерни инструменти, които трудно се вписват в моделите на целия BIM процес.

Започвайки с геометричното моделиране, следващата фигура показва начините за създаване на основната геометрия в Consteel. Половината от анкетираните не използват никаква възможност за импорт и изграждат цялата геометрия в Consteel от нулата. Въпреки че директното моделиране очевидно все още е доминиращо, има значителен брой потребители, прилагащи функционалността за импортиране на модели и стартиращи моделирането със съществуващ модел. Освен това 10% от тези, които импортират модел са създали ефективен работен поток за управление, където създаването на модела се извършва в специфичен външен (може би параметричен) софтуерен инструмент.

Следващата фигура показва типовете софтуерни инструменти, откъдето идва първоначалният импорт. Тези инструменти са предимно детайли, архитектура или софтуерни продукти за чертане. Важно е да се отбележи, че инструментите за детайлизиране и архитектура могат да предоставят много по-богата информация за модела, отколкото софтуерът за чертане, който обикновено дава само линеен модел. Но е много добър знак, че 4% от потребителите създават първоначалния модел чрез скриптове с помощта на някакъв параметричен софтуерен инструмент, този метод може да се разглежда като много усъвършенстван краен ефективен работен процес за управление на модели.

Продължавайки с възможностите за импортиране, следващата фигура показва вида на файловете / моделите за импортиране. Съвсем очевидно е, че най-често използваният формат за импортиране е dxf. файл. Причината за това е най-вероятно простотата на този формат и съответно съвместимостта с почти всички други софтуерни инструменти. Това обаче е най-ниското ниво на взаимодействие. Все повече потребители получават първоначалния си модел от файл с подробни модели, което е много по-високо ниво на възможност за импортиране, като тези модели обикновено включват свойствата на елемента (материал, напречни сечения, ексцентрицитети). Форматът IFC също се използва, но по-рядко, тъй като този тип формат не винаги е подходящ за правилната дефиниция на аналитични модели.

След като елементите са налични, моделът трябва да бъде допълнен от механичните обекти, което прави модела подходящ за анализ и проектиране (опори, свързаност на елементи, ексцентрицитети, товари и т.н.). Тези допълнителни елементи за моделиране са създадени предимно в Consteel, но има някои (и надяваме се нарастващ брой) потребители, прилагащи една от няколкото налични опции за скриптове (Descript – вградена сценарна среда, Pangolin – скриптове в Grasshopper) – вижте следващата фигура . Мислим, че това е бъдещият начин за моделиране, който прави този процес много по-ефективен и гъвкав към промените.

Моделиране на съединения

При анализа и проектирането на стоманени конструкции, съединенията обикновено имат голямо значение. Преди всичко проектирането им може да бъде значителна част от целия процес и понякога поведението им има голямо значение за анализа и проектирането на конструктивните елементи. От следващата фигура става ясно, че само много малка част от потребителите не проектират съединения заедно с основната конструкция. Сред трите вида приложени инструменти най-често използваната опция е вграденият инструмент за проектиране на Consteel. Той обхваща повечето типове съединения чрез стандартни изчисления и има пълно взаимодействие с основния структурен модел чрез автоматична геометрия, натоварване и трансфер на коравини. Има все по-специфични инструменти, използвани за проектиране на съединения. Те обикновено се използват за проектиране на по-сложни и нерегулярни съединения. Значителен брой инженери обаче все още използват ръчни изчисления или собствени разработени електронни таблици на Excel за проектиране на съединения.

Експортиране на резултати

След извършване на всички необходими анализи и оптимизиране на конструктивните елементи следва етап (поне в определена фаза от работния процес на проектиране), който предоставя входни данни за предстоящите проектни дейности (като допълнителен или допълнителен анализ и проектиране, детайлизиране окончателната структура и др.). Обикновено има два вида предоставяне на данни за по-нататъшна работа: (1) експортиране на определена числова част от резултатите от изчисленията, (2) експортиране на целия структурен модел.

Експортиране на резултатите от изчислението

На следващата фигура може да се види, че три четвърти от потребителите трябва да предоставят своите резултати за допълнителни изчисления. Това отново доказва нарастващата фрагментация на работния процес чрез използване на специализиран софтуер за различни нужди на изчисленията и необходимостта от сътрудничество между тези инструменти. Трябва да се отбележи, че експорта на чистите резултати от изчисленията (без модела) е работен поток от ниско ниво в сравнение с целия експорт на модела (евентуално включително необходимите резултати). Но това предоставяне на данни все още се използва широко поради несъществуващата или недостатъчната комуникация между различните софтуерни модели за изчисление. Експортирането на резултатите може да стане с документацията на Consteel, която може лесно да бъде прехвърлена в Word. Също така табличните цифрови резултати се експортират в .csv като прост и лесен интерфейс с много специфични допълнителни инструменти за изчисление.

Целта на предоставянето на изчислителните данни обикновено е проектирането на съединения. Тези данни обикновено се обработват ефективно със специализирани софтуерни инструменти.

Експортиране на целия модел

По-пълно предоставяне на данни е, когато целият изчислен и оптимизиран модел се експортира в други приложения. По време на проектантската работа често може да възникне необходимост от пълен обмен на модели с други изчислителни инструменти. Както беше споменато по-рано, това обикновено е най-малко разрешеният проблем, тъй като много голям брой различни пакети и инструменти за анализ и проектиране, като цяло не разполага с пълна и достатъчна възможност за директен обмен на модели и няма широко приета и използвана специфична централна база данни (като IFC за архитектура и BIM). Тази ситуация е илюстрирана на следващата фигура, показваща, че ръчното изграждане на модел (или някакво друго, но независимо създаване на модел) в други приложения все още е доминиращо. Но тук отново има признаци на използване на съвременни техники с някакъв начин на директен или индиректен обмен на модели (понякога чрез междинен неутрален софтуер) и 10% използват (обикновено създаден от самите тях) база данни за импорт-експорт.

Когато структурната оптимизация е финализирана – поне в определена фаза на целия проект – завършеният модел, заедно с резултатите от изчисленията, се представя в документация на проектната работа. Този окончателен модел е ценен източник за следващите фази на работа, те са илюстрирани на следващата фигура. Докато една трета от потребителите не използват модела за окончателен експорт на данни (те използват само модела и документацията за резултатите), останалите експортират крайния модел главно за процеса на детайлизиране или визуализация, допълваща документацията.

Заключения

Направено е изчерпателно проучване с потребителите на Consteel относно обичайния им работен процес. Имайки предвид характеристиките на анкетираните и видовете проекти, може да се види, че сме в средата на голяма промяна в работния процес на проектиране. Това очевидно се подкрепя или ограничава от наличните решения и инструменти. Въпреки че все още има значителна част от инженерите, използващи старите начини на проектиране с отделно използване на софтуерни инструменти, допълнени от значителни ръчни изчисления; значителна група е отворена за съвременните методи, управлявани от параметризация на модела, скриптови методи за персонализирано моделиране и оптимизиране и взаимодействие между различни софтуерни решения.

Благодарим за приноса в това проучване на Strenco, Ergocad, Construsoft, Consteel Deutschland и Gordias!

Авторът

József Szalai

Responsible for strategic leadership, management of research, development and marketing works. An active researcher in the field of modern structural steel design. Has been working on the development of Consteel for more than 20 years.

Обратно към блога

Опростете процеса на проектиране с Consteel

Consteel 15 is out!

Sales model of software license and connected services

Consteel 15: резюме на нововъведенията