2. ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПАНИИ AUTODESK В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ

В статье описывается опыт применения систем автоматизированного проектирования в непрерывной графической подготовке студентов строительных специальностей.

Во второй части статьи мы рассмотрим содержание модулей системы непрерывной инженерно-графической подготовки, которые построены с использованием программных комплексов Autodesk Revit и AutoCAD Civil 3D.

Эти программные продукты составляют основу содержания дисциплины «Программное обеспечение».

Она включена в учебные планы специальностей «Мосты и транспортные тоннели», «Тоннели и метрополитены», «Строительство железных дорог», «Управление техническим состоянием железнодорожного пути». Изучается дисциплина на втором курсе,  в четвёртом семестре.

Цели освоения дисциплины: формирование у студента теоретической базы и практического опыта использования программного обеспечения, предназначенного для создания цифровых моделей зданий, инженерных объектов; сетей, рельефа и форм окружающего пространства. В результате изучения дисциплины формируются знания, умения и навыки, необходимые студенту для выполнения графической части расчётно-графических работ, курсовых заданий и дипломных проектов, предусмотренных рабочими программами дисциплин профессионального цикла, а также осваивается совокупность компетенций, необходимых для осуществления производственно-технологической, организационно-управленческой, проектно-изыскательской, проектно-конструкторской, научно-исследовательской с использованием современных средств автоматизированного проектирования, конструирования и обеспечения жизненного цикла объектов строительства.

Учебными планами специальностей на курс отводится 72 часа. Из них 36 часов – аудиторная работа (практические занятия).

Содержания курса разделено на три больших раздела.

Раздел 1. Введение в программное обеспечение и информационное моделирования. Информационные модели объектов. Понятийно-терминологический аппарат. Основные задачи, решаемые при помощи информационного моделирования. Обзор программных продуктов, функционал, области применения, основные возможности. Введение в BIM-технологию (Building Information Model). Основные понятия, примеры использования в мировой практике, программы, реализующие BIM-технологию.

Раздел 2. Компьютерное моделирование зданий и сооружений. Введение в трехмерное моделирование объектов строительства. Геометрическая и интеллектуальная модель. Формы реализации. Компоненты модели. Знакомство с пользовательским интерфейсом Autodesk Revit. Стили объектов. Переопределение видимости объектов. Свойства элементов проекта. Создание компьютерной модели строительного объекта. Создание нового документа. Выбор шаблона проекта. Подготовка необходимых видов. Задание и изменение уровней. Разбивка сетки осей.  Использование семейств и шаблонов конструкций. Загрузка дополнительных библиотек объектов. Автоматическое формирование спецификаций и отчетов. Ведомость материалов, экспликация помещений. Просмотр, тонирование и рендеринг 3D-модели строительного объекта. Чертежные виды и детализация. Аннотирование, редактирование, оформление. Оформление комплекта чертежей. Настройка отображения объектов на листе. Анализ проекта. Анализ модели. Аналитические проверки геометрии.  Формирование геометрии элементов. Создание объемных и полостных элементов выдавливания, сдвига, перехода и вращения. Импорт и экспорт в другой проект.

Раздел 3. Компьютерное моделирование объектов инфраструктуры и топографических поверхностей. Основы создания цифровой модели топографической поверхности. Обзор программного обеспечение, позволяющего создавать 3D модели топоповерхностей. Классификация геометрических моделей рельефа. Типы исходных данных.  Технология создания 3D моделей земляных сооружений, площадок и линейных объектов, связанных с топографической поверхностью. Основные инструменты создания цифровой модели рельефа в AutoCAD Civil 3D. Устройство рабочего пространства. Изменение отображения объектов. Стили объекта. Слои объекта. Модель топографической поверхности. Данные поверхности: точки, границы, горизонтали, структурные линии. Импорт данных из внешних источников. Создание модели рельефа, изменение стиля визуализации, добавление аннотаций. Использование примитивов AutoCAD как исходных данных для построения поверхности. Редактирование данных поверхности. 3D-модели строительных площадок, канав, насыпей. Задание параметров. Автоматические режимы поиска линий пересечения откосов насыпей и выемок с землёй. Создание независимых поверхностей по откосам. Инструменты для автоматического подсчета объемов поверхностей. Оптимизация объемов. Модели линейных сооружений, расположенных на топографической поверхности в Autodesk Civil 3D. Автоматизация задач, связанных с выполнением и оформлением чертежей поперечных и продольных профилей трассы.  Просмотр, тонирование и рендеринг 3D-модели линейного сооружения.

Курс организован в форме тренинга. Каждое занятие посвящено отдельному аспекту информационной модели. Мы демонстрируем приёмы работы через мультимедиа систему, студент параллельно выполняет те же самые действия на компьютере. Затем выдаётся практическое задание.

Состав практических заданий.

Задание 1. Планы, фасады, разрезы. Настройка видимости графики (рис. 1)

Цель. Получить необходимые навыки и опыт оперирования с цифровыми инженерными проектами.

Характеристика задания. В качестве исходных данных студент получает файл с готовым инженерным проектом. Он содержит 3D модель объекта и некоторую совокупность данных.

Задачи студента: сгенерировать из модели виды (фасады, планы, разрезы, спецификации), создать чертёжные листы. Настроить визуальные параметры (видимость графики, слои, шрифты, стили и пр.). Оформить чертежи в соответствии с отраслевыми стандартами.

Задание 2. Моделирование зданий и сооружений (рис. 2)

Цель задания. Получить навыки и опыт самостоятельного компьютерного моделирования объектов строительства.

Характеристика задания. В качестве исходных данных студент получает бумажные архитектурно-строительные чертежи, содержащие изображения планов, фасадов, разрезов здания, краткую характеристику конструктивных решений, экспликацию помещений, спецификации окон, дверей и оборудования.

Требуется: выполнить компьютерное моделирование объекта строительства по его чертежам.

Задание 3. Создание модели топографической поверхности (рис 3).

Цель задания. Получить навыки и опыт самостоятельного компьютерного моделирования топографических поверхностей.

Характеристика задания В качестве исходных данных студен получает файл, содержащий данные точек поверхности и ситуации (наличие дорог, потоков, бордюров, кустов, деревьев и скважин).

Требуется: на основе этих данных создать  3D модель топографической поверхности. Разместить на ней объект (площадку с уклоном), задать условия поиска границ насыпей и выемок, выполнить профилирование.

На рисунках 1-3 приведены примеры выполненных заданий.

Рисунки к докладу

Задание «Планы, фасады, разрезы. Настройка видимости графики»

Задание "Моделирование зданий и сооружений"

Задание "Моделирование топографической поверхности и расположенных на ней площадок с откосами насыпей и выемок"

Дударь Елена Сергеевна (14 марта 2015 г. 20:51)	Добрый день, Анна Викторовна! С большим интересом прочитала Ваш доклад. Спасибо, что так щедро делитесь с нами своим опытом. 1. В одном из докладов Вы упоминали об использовании SolidWorks в учебном процессе. Мне казалось, что пакет, прежде всего, используется для инженерного анализа совместно с системой графического моделирования. В учебной программе предусмотрено изучение только технологии пространственного моделирования? Или есть опыт изучения интегрированных CAD/CAE систем? 2. Модели каких линейных сооружений вы изучаете? Что Вы подразумеваете под классификацией геометрических моделей рельефа? С уважением, Елена С. Дударь
Петухова Анна Викторовна (16 марта 2015 г. 16:50)	Здравствуйте, Елена Сергеевна! Огромное спасибо за комментарии и вопросы! 1. SolidWorks мы действительно упоминали в своём соместном докладе с Ольгой Борисовной Болбат. Это было в прошлом году на КГП14. Этот пакет используется при работе со студентами-механиками (специальность "Подъёмно транстпортные, строительные, дорожные средства и оборудование".  Работаем мы с первым курсом, по этой причине используем пакет преимуществно как систему графического моделирования. Инженеры-строители изучают комплексы  AutoCAD Revit и AutoCAD Civil 3D. Эти программы относятся к интегрированным CAD/CAE  системам, поскольку позволяют выполнять определённые расчёты, получать данные, обрабатывать их и выгружить в различных форматах. Однако, мы не ставим перед собой задачу научить студента выполнению расчётов, эту миссию взяли на себя выпускающие кафедры, с которыми мы работаем в тесном содружестве. Мы  знакомим студента с программой, с её интерфейсом, протоколами выполнения команд, особенностями, учим использовать её для моделирования заранее просчитанных и подготовленых проектов. На старших курсах студент продолжает освоение комплекса, выполняя проектирование и расчёт курсовых заданий на специальны дисциплинах. 2. AutoCAD Civil 3D включён в учебный курс только в этом году. Постепенно мы накопим опыт, и может быть что-нибудь изменим в содержании или составе заданий. На этом этапе мы в основном используем материалы из официальных учебных пособий Autodesk. Линейные сооружения представлены в курсе  моделью автодороги с раздельными полосами движения и трубопроводной сетью. Геометрические модели рельефа мы классифируем на: модели в основе которых лежат данные точек расположенных на НЕрегулярной сетке (например полученные в результате наземной топографической съёмки), модели построенные на основе регулярной сетки (например, по данным лазерного сканирования рельефа), и структурные модели (построенные по данным характерных линий рельефа - горизонтали, линии потоков, контуры оврагов и подпорных стенок и пр.). С уважением, Петухова Анна Викторовна.
Дударь Елена Сергеевна (17 марта 2015 г. 9:02)	Спасибо, Анна Викторовна, за подробный ответ. Я действительно слежу за публикациями по направлению «Строительство» и благодарна всем, кто участвует в дискуссиях по вопросам решения проектных задач, специализации обучения, межкафедральной интеграции. Мы с коллегами пытаемся модернизировать курс (раздел ПрЧОтм), используя стандартные задачи строительства подземных сооружений, обустройства месторождений, проектирования гидравлических сетей. Хотела уточнить у Вас следующие моменты: 1. Используете ли Вы результаты лазерного сканирования и топографических съемок рельефа в студенческих работах? Это результаты реальных съемок или учебные (упрощенные) карты? 2. Какие работы в проекциях с числовыми отметками выполняют студенты для трубопроводных сетей? С наилучшими пожеланиями, Елена С. Дударь
Петухова Анна Викторовна (17 марта 2015 г. 16:38)	Здравствуйте, Елена Сергеевна! 1. Мы используем данные съёмки из официальных учебных пособий Autodesk. Я не геодезист, и не могу оценить насколько они реальные. Скорее всего нет. 2. Курс "Программное обеспечение" построен с опорой на знания, полученные на первом курсе в процессе изучения раздела ПЧО  "Начертательной геометрии". Однако прямой связи между заданиями нет. На первом курсе наши студенты выполняют задание, в ходе которого  определяют методом ПЧО  границы земляных работ для небольшой строительной площадки с подъездными путями или для участка автодороги с путепроводом. Трубопроводных сетей с этом курсе нет. В курсе "Программное обеспечение" метод ПЧО как таковой не использкутся, потому что нет "проецирования на плоскость", мы имеем дело с 3Д моделями поверхности земли и сооружения. Модель сооружения(корридор) мы можем строить как для автодороги так и для трубопроводной сети. Инструмент один и тот же, приемы работы отличаются незначительно, поэтому нет принципиальной разницы, на каком примере демострировать возможности программы. Поэтому, в зависимости от специальности мы выбираем или то, или другое, или оба сразу, если время позволяет. Спасибо за вопросы! С уважением, Петухова Анна Викторовна.
Дударь Елена Сергеевна (18 марта 2015 г. 10:11)	Добрый день, Анна Викторовна! Благодарю за подробную информацию.  Надеюсь, что идеи Ваших работ послужат источником вдохновения и для нас. Удачи, Вам.  С уважением, Елена С. Дударь