Лекція №2

План

Тема: Проектування як інформаційний процес

Лекція №1

Львів 2010

Розробила: викладач Гарасим І.В.

Конспект лекцій

Міністерство освіти і науки України

Запитання для контролю

За допомогою лінії вибору FENCE

 

В цьому режимі виділяються лише ті об’єкти , які перетинаються лінією вибору. Лінія вибору може перетинатися сама з собою і мати спільні ділянки.

Для вибору режиму Fence (Линия выбора) у відповідь на запит Select object: введіть команду F і натисніть Enter. В російській версії програми слід натиснути літеру л (лінія).

 

Виділення відразу всіх об’єктів креслення здійснюється за допомогою команди All (Всё). Крым цього для виділення всіх об’єктів можна скористатися клавішами Ctrl+A.

1. Які способи вибору об’єктів ви можете назвати?

2. Опишіть послідовність вибору об’єктів за допомогою рамки.

3. Як виділити об’єкти за допомогою рамки багатокутника?

4. Яка різниця між рамкою багатокутником і перетинаючим багатокутником?

5. Як вибрати об’єкти з допомогою лінії вибору?

 

 

Львівський техніко-економічний коледж НУ «Львівська політехніка»

 

 

до предмета: «Основи систем автоматизованого проектування»

для спеціальності: «Будівництво та експлуатація будівель і споруд»

 

 

 

1. Поняття та суть терміна «проектування»

2. Системи автоматизованого проектування в Україні і світі.

3. Програми для будівельного проектування

Нагадаємо, що інформатика — це галузь науково-технічної діяльності лю­дини, яка вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також зако­номірності та методи її створення, зберігання, пошуку, оброблення, пред­ставлення і використання в різних сферах людської діяльності [5]. Однією з найбільш розвинутих сфер науково-технічної діяльності серед тих, що вико­ристовують інформаційні технології, є проектна діяльність.

Проектування за самою своєю суттю становить ніщо інше, як процес зби­рання, аналізу й перероблення інформації. Інформація з її первісної форми (вхідні та довідкові дані, відомості про аналогічні об'єкти, будівельні норми і т. п.) перетворюється у форму проектної документації, яка є особливим різно­видом представлення інформації про конкретний будівельний об'єкт.

Як процес перероблення інформації проектування має ряд особливостей, основними з яких є такі:

• продукт проектування становить упорядкована інформація, що є моделлю об'єкта, який реально в природі не існує;

• внаслідок складності як об'єкта, так і процесу проектування до роботи
залучаються різні фахівці, що надає проектуванню характеру колективної діяльності і вимагає організації діалогу різних фахівців;

• сама задача, розв'язувана в процесі проектування, поставлена недостатньо чітко, і можливі її зміни під час проектування;

• проектування, як правило, має ітераційний, багатоваріантний характер, і для прийняття багатьох рішень важливо забезпечити доступ до проміжної інформації.

Проектування, становлячи один із найбільш масових різновидів інженерної діяльності, оперує величезними обсягами інформації, і якість прийнятих рі­шень, включаючи такі проблеми, як безпека, економічність та придатність до використання об'єкта за призначенням, майже цілком залежить від безпомил­ковості перероблення цієї інформації. Саме з цим пов'язана поява численних розробок, спрямованих на створення систем автоматизованого проектування (САПР) як однієї з основних форм використання інформаційних технологій.

Звичне для нас поняття систем автоматизованого проектування в англомов­ній літературі точного аналога не має і, як правило, замінюється трьома понят­тями САD— Computer Aided Design, САЕ — Computer Aided Engineering, САМ - Computer Aided Manufacturing. САD можна трактувати як проектування, орієн­товане на комп'ютери, і, частіше за все, під цим розуміють автоматизацію графічних робіт (випуск креслень). Дещо складнішою є справа з поняттям САЕ, оскільки в англійській мові слово Engineering має багато значень. Проте в біль­шості випадків САЕ так чи інакше пов'язують із виконанням різноманітних розрахунків, наприклад, аналізом міцності, підбором перерізів елементів метало-конструкцій та арматури в елементах залізобетонних конструкцій тощо. У буді­вельному проектуванні під САПР частіше за все розуміють інтеграцію САD і САЕ. Дещо окремо перебувають САМ — системи автоматизації виробництва. У будів­ництві ланцюжок САЕ — САD — САМ вкрай рідкісний, і з відомих авторам систем реалізований лише при проектуванні та виробництві металоконструкцій. Як правило, проект включає велику кількість розділів, у яких об'єкт проек­тування розглядається з точки зору технології, архітектури, несучих конструк­цій, інженерного обладнання, мереж і т. п. Ці матеріали представлені у формі креслень, схем, таблиць, графіків та текстів. Для розроблення кожного з розді­лів проекту використовують так зване спеціалізоване програмне забезпечен­ня. У деяких випадках для створення розділу досить мати лише одну програ­му, наприклад, для випуску кошторисів. В інших випадках у межах одного розділу проекту можуть використовуватися кілька різних програм, кожна з яких призначена для розв'язання свого класу задач. Наприклад, для розрахунку конструкцій та конструювання (включаючи випуск робочих креслень), часті­ше за все використовують різні програми.

 

Програми для будівельного проектування

 

Каталоги компаній, які займаються поширенням програм для будівельного проектування, налічують сотні найменувань програм вітчизняних і зарубіж­них виробників по всіх розділах проекту. У межах цього підручника ми роз­глянемо кілька типових програмних систем, що використовуються у практиці проектування конструкцій будівель та споруд для розрахунку, проектування та випуску робочих креслень. Передусім мова піде про так звані базові про­грами, на основі яких будуються різноманітні спеціалізовані додатки.

До універсальних базових програм належить один із найбільш популярних інструментів для випуску проектної документації - - система АutoСАD ком­панії Autodesk, а також системи КОМПАС-ГРАФИК російської компанії АСКОН і Micro Station (Bentley Systems). На сьогодні АutoСАD - це майже світовий стандарт у галузі систем автоматизованого проектування (САПР), реалізованих на персональних комп'ютерах. Формати файлів DWG і DXF системи АutoСАD стали стандартом обміну даних для більшості програм. Універсальність системи, крім того, забезпечує велика кількість спеціалізованих програмних "надбудов", створюваних багатьма незалежними розробниками та підключених до АutoСАD. До таких надбудов, приміром, належать системи архітектурного проектування Architectural Desktop (Autodesk) та Project Studio (Москва), архітектурно-будівельна лінія МАЕСТРО (Група Маестро, Київ), додатки для оформлення архітектурно-будівельних креслень СПДС GraphiCS (СS), ПАРКС (Медінвестпроект, Київ) та ін.

До базових, як правило, належать і системи архітектурного проектування. Це пов'язано з тим, що розроблення більшості розділів проекту виконується на основі архітектурної моделі (об'ємно-планувального рішення, що є її основою), та наявність цієї моделі становить якщо не обов'язкову, то бажану умову для автоматизації випуску проектної документації. Крім зазначених вище систем, широке застосування у практиці проектування знайшли системи ArchiCAD (Graphisoft, Угорщина) і ALLPLAN (Nemetschek, Німеччина), які використову­ють власне графічне середовище. Для створення нових додатків згадані системи у своєму складі мають спеціальні програмні засоби, які називають інтерфейсом прикладних програм — Application Program Interface (API). Ці засоби використо­вують розробники програмного забезпечення і з їхньою допомогою створені програми для передавання геометрії будівлі в системи розрахунку та проекту­вання конструкцій, просторового трасування систем повітроводів та кондицію­вання, розведення по будівлі мереж енергопостачання та багатьох інших.

Для автоматизації проектування металевих конструкцій використовують спе­ціальні програми, які враховують специфіку конструкцій цього виду. До них належать комплекси StruCAD (AcaCAD Software), HyperSteel (Німеччина), RealSteel(InRe, Литва) та ін. (дві останні зі згаданих програм становлять додаток AutoCAD). Відмінною ознакою цього виду програмного забезпечення є розвинені засоби тривимірного графічного моделю­вання конструкції та автоматичне формування на основі цієї моделі комплектів креслень марок КМ і КМД. Більше того, як додаток до програми StruCAD розроб­ники пропонують додаткові модулі, серед яких модуль для створення програм керування верстатами з числовим програмним керуванням, на яких виготовля­ють елементи металоконструкцій, тобто здійснюється перехід від САD до САМ.

Сучасні промислові програмні продукти, орієнтовані на розв'язання задач проектування конструкцій, умовно можна поділити на три групи:

1. Обчислювальні системи, призначені для міцнісного аналізу конструкцій.

2. Програми для виконання перевірок несучої здатності елементів конструкцій на відповідність чинним нормам проектування.

3. Проектувальні програми, які виконують формування та випуск робочих креслень, специфікацій та інших матеріалів, передбачених проектом.

Умовність такого поділу пояснюється тим, що до складу обчислювальних систем можуть входити, наприклад, модулі для підбору арматури в елемен­тах залізобетонних конструкцій чи перевірки перерізів металевих конструк­цій, а до складу програм другої групи -- модулі випуску робочих креслень.

Крім того, існує велика кількість допоміжних програм, що використовуються для інформаційної підтримки процесу проектування, наприклад, бази даних матеріалів, сортаменти металопрокату, арматури і т. ін., електронні довідники з нормативною документацією, а також спеціалізовані програми для форму­вання та розрахунку перерізів, встановлення значень навантажень і впливів, обчислення коефіцієнтів пружної основи та ін. Допоміжні програми можуть бути автономними або мати інформаційний зв'язок з іншими програмами.

Список програм першої групи, призначених для розв'язання міцнісних за­дач будівельної механіки, вражає своїм розмаїттям та широтою функціональ­них можливостей. Спільним для всіх цих програм є використання для розра­хунку методу скінченних елементів і наявність розвинених графічних засобів створення розрахункової моделі та аналізу результатів. Тут присутні потужні універсальні обчислювальні системи, такі, наприклад, як ANSYS, ADINA, COSMOS, NASTRAN, не прив'язані до якоїсь певної сфери застосувань, їхню відмітну особливість становить орієнтація на багатодисциплінарність пробле­ми (пружність, пластичність, теплофізика, магнітодинаміка, гідрогазодинаміка та ін.) та на розв'язання задач із сотнями тисяч і мільйонами невідомих. Існує велика кількість систем, орієнтованих на міцнісний аналіз конструкцій будівель та споруд. Серед них такі популярні в Україні системи, як ЛИРА та SCAD, зарубіжні програми SAP 2000, GTSTRUDL, STAD, ROBOT та ін. їхня особливість полягає в тому, що графічні засоби створення розрахункової схеми (препроцесор) та аналізу результатів (постпроцесор) зорієнтовані на специфіку проектування об'єктів будівництва. Крім того, до них підключаються каталоги профілів та матеріалів, використовуваних у будівництві, вони містять специфічні модулі аналізу (наприклад, для побудови ліній впливу, обчислень з урахуван­ням сейсмічних впливів та пульсацій вітрового навантаження і т. п.).

Особливу популярність у проектувальників здобули об'єктно-орієнтовані програми для перевірки елементів конструкцій на відповідність вимогам норм проектування (ми віднесли їх до другої групи). Інколи їх називають "кальку­ляторами". Ці програми можуть бути спеціалізованими і перевіряти елемен­ти певного виду (наприклад, тільки елементи сталевих конструкцій). До них можна віднести КРИСТАЛЛ, АРБАТ, КАМИН, які входять до складу інтег­рованої системи SCAD Office, ОМ СНиП Железобетон, ПРУСК, Фундамент та ін. Перевагою таких програм є детальне розроблення розрахункових поло­жень нормативних документів та простота звернення (зручність користуваць­кого інтерфейсу), що робить їх незамінним інструментом інженерів-проектувальників. Існують і універсальні програми, в яких виконуються перевірки елементів конструкцій різного виду, наприклад, Structural Engineering Library , СПИН. І одні, і другі програми можуть мати засоби для виготовлення крес­лень, специфікацій і т. ін., хоча це, частіше за все, ескізи високого рівня готовності, а не готова проектна документація.

Нарешті, до третьої групи входять так звані проектувальні програми та системи, які на основі результатів міцнісного аналізу конструкцій та норма­тивних розрахунків елементів формують проектну документацію. Серед них можна виділити систему ALLPLOT (система проектування в складі комплекс­ної системи архітектурно-будівельного проектування ALLPLAN), програми МОНОЛИТ та КОМЕТА (в складі SCAD Office), ФОК, модулі БАЛКА, КОЛОННА, ПЛИТА, СТЕНА (в складі програмного комплексу проектування конструкцій каркасних будівель МОНОМАХ).

Поданий вище огляд програмних засобів стосується програм масового за­стосування, які експлуатуються без участі їхніх розробників і доповнюються детальними інструкціями з встановлення та застосування. Такі програми ще називають промисловими програмними продуктами. Як уже було сказано, кількість програмних засобів, що використовуються у проектуванні, надзви­чайно велика, і навіть поверхове знайомство з ними ускладнене. Проте біль­шість програм одного призначення (графічні редактори, скінченноелементні схеми і т. ін.) побудовані за схожими принципами, що дає підставу для більш детального розгляду тільки найбільш типових розробок. Поданий нижче ма­теріал побудований саме за таким принципом.

Більш докладно питання використання інформаційних технологій при проектуванні конструкцій будівель та споруд буде розглянуте на прикладі системи комп'ютерної графіки AutoCAD та інтегрованої системи міцнісного аналізу та проектування конструкцій Structure CAD (SCAD) Office. Вибір цих систем не випадковий. Щодо AutoCAD, то, як вже вказувалось, ця система фактично стала світовим стандартом для систем базового рівня. Систему SCAD Office вибрано з огляду на те, що програмні компоненти в її складі охоплюють майже весь спектр програмних засобів, що використовуються у проектуванні конструкцій. Крім того, в системі забезпечений змістовий зв'язок із базовим програмним забезпеченням різного призначення, включаючи AutoCAD, архі­тектурні системи та системи проектування сталевих конструкцій.

 

Запитання для контролю:

1. Що таке проектування і які його особливості?

2. Поясніть абревіатуру САПР CAD, CAM та CAE. Як вони між собою пов’язані?

3. Які програми для будівельного проектування ви можете назвати?

4. на які три групи можна поділити програми орієнтовані на розв'язання задач проектування конструкцій?

5. назвіть програми, які перевіряють несучу здатність конструкцій і відповідність чинним нормам проектування.

6. Які ви знаєте обчислювальні системи, призначені для міцнісного аналізу конструкцій.