Партнеры журнала:

Программное обеспечение

САПР – критерии оптимального выбора

Обеспечение граждан доступным жильем всегда являлось одной из приоритетных задач власти в России. В давней и недавней истории принималось немало соответствующих программ. Можно по-разному оценивать каждую из них, но то, что в настоящее время такая работа ведется нарастающими темпами, очевидно. В условиях России хорошую перспективу имеет строительство малоэтажных коттеджей. Не случайно ему оказывают поддержку и федеральные, и региональные органы власти.

Существует целый ряд различных технологий малоэтажного строительства, среди которых особое место занимает строительство домов из оцилиндрованных бревен, которое особенно популярно в России. Тому есть и исторические, и экономические причины:
• издавна жилищем русского человека были деревянные дома из сруба;
• оцилиндрованное бревно из натурального дерева является экологически чистым материалом, который пропускает воздух через микропоры («дышит»);
• дома из оцилиндрованных бревен отличаются долговечностью и прочностью, они дешевле, чем кирпичные дома или дома из бруса;
• эстетически бревенчатый дом гораздо привлекательнее любого другого за счет красивого и уютного внешнего вида;
• современные технологии предполагают выполнение всей обработки бревен еще на производстве, поэтому построенный дом не нуждается в дополнительных материалах;
• быстрая постройка дома за счет высокой точности оцилиндровки бревен, их маркировки и герметичности соединений;
• возможность реализации любого индивидуального проекта и сборки сруба собственными силами.

Можно сказать, что сегодня строительство домов из оцилиндрованных бревен является одним из наиболее предпочтительных вариантов. Оно опирается на использование высокотехнологического деревообрабатывающего оборудования, эффективная работа которого, помимо прочего, требует применения современных методов проектирования и подготовки производства, разработки качественной рабочей документации. С другой стороны, строительство дома является долговременным вложением средств, поэтому каждый застройщик стремится создать свой уникальный мир, сочетающий в себе индивидуальность жилища и высокое качество его строительства. Эффективно решить эти две тесно связанные между собой задачи можно только при использовании современных систем автоматизированного проектирования (САПР).

Современный этап развития промышленности характеризуется превращением компьютерных технологий в непосредственную производственную составляющую жизненного цикла изделий, переходом от автоматизации отдельных задач и подразделений предприятия к технологиям автоматизации всех проектно-конструкторских, технологических и производственных задач. Автоматизированное проектирование позволяет значительно повысить качество разрабатываемой проектной документации, сократить сроки проектирования, резко уменьшить количество ошибок человеческого фактора, снизить финансовые затраты. Все это в конечном итоге приводит к кардинальному повышению эффективности производства, улучшению качества и сроков реализации проектов.

На рынке программного обеспечения системы автоматизированного проектирования представлены достаточно широко. Можно отметить такие профессиональные отечественные разработки, как T-FLEX (www.tflex.ru), «Компас» (www.ascon.ru), Adem (www.adem.ru). Эти универсальные системы имеют широкие функциональные возможности трехмерного моделирования. Они могут применяться в самых различных отраслях промышленности, в том числе и в строительстве. Однако их прямая адаптация под специфику деревянного домостроения оказывается дорогостоящим и далеко не всегда эффективным приемом. Они достаточно сложны в освоении, имеют излишнюю функциональность, с точки зрения решения задач проектирования домов, но в то же время, с этой же точки зрения, и функционально ограничены. Вследствие этого на рынке программных продуктов для автоматизации проектирования выделилось специализированное направление, ориентированное именно на деревянное домостроение.

Известно, что на практике далеко не всегда ожидания от автоматизации совпадают с реальными показателями эффективности. Причин тому много, но одной их них является неудачный выбор программного обеспечения. Остановимся именно на ней, поскольку это один из ключевых моментов, определяющий судьбу всего проекта автоматизации.

Попытаемся сформулировать основные требования к САПР деревянных домов из оцилиндрованного бревна.

Прежде всего процесс проектирования дома должен быть максимально наглядным, удобным и простым для проектировщика. Он должен работать с привычными ему понятиями и терминами, обладая элементарными навыками общения с компьютером. Система должна иметь такой интерфейс и такие функциональные возможности, которые позволяют эффективно применять профессиональные знания и умения в полном объеме. Проектировщик не должен чертить линии и дуги, формировать цилиндры и пирамиды, он должен воздвигать стены, устанавливать двери и лестницы, размещать перекрытия и т. д. Это и называется объектно ориентированным интерфейсом.

Лучшим способом реализации этой цели является трехмерное моделирование, что позволяет проектировщику внимательно проанализировать модель и показать виртуально заказчику его будущий дом. Трехмерная модель динамична, ее можно поворачивать и изучать с любой точки, менять масштаб просмотра и условия освещения, перемещаться по этажам и комнатам в любом направлении, оперативно оценивать и при необходимости корректировать проектные решения.

Причем все это выполняется в присутствии заказчика, который фактически становится соавтором проектировщика, оперативно внося в проект понравившиеся ему решения.

В процессе такой работы несложно выявить и исправить недоработки и нестыковки в проекте, оценить его соответствие исходному замыслу, проверить собираемость дома, что очень важно для последующего изготовления. Причем все это выполняется виртуально, благодаря чему удается избежать многих досадных ошибок еще до выпуска документации и начала строительства. Хорошо известно, что исправление различных недочетов на ранних стадиях проектирования обходится в десятки и сотни раз дешевле, чем на поздних стадиях, и тем более на этапе строительства.

Второе обязательное требование к САПР - это автоматическое выполнение всех специфических инженерных расчетов, обязательных в деревянном домостроении, таких как расчет несущих конструкций на прочность, расчет несущей способности используемых соединений и т.д.

Результатом проектирования дома является комплект чертежей, необходимых для его производства (планы этажей, раскладки стен, план фундамента, спецификация материалов и т.д.) в соответствии с существующими стандартами. В системе должна быть реализована технология автоматического перехода от трехмерной модели к чертежам. Однако далеко не всегда автоматически сгенерированная документация может быть сразу передана в производство, поэтому в системе необходима возможность ручного редактирования документов перед выводом их на печать.

И наконец, обязательным требованием к современной САПР является совместимость с деревообрабатывающим оборудованием и автоматическими линиями.

Необходимо наличие специализированных модулей, которые оптимизируют последовательность обработки деталей и позволяют автоматически создавать управляющие программы для станков с ЧПУ.

Применение специализированной САПР деревянного домостроения, которая удовлетворяла бы перечисленным выше требованиям, дает проектировщику мощный рабочий инструмент, а предприятию - возможность привлечения и удержания новых заказчиков.
Дадим краткий обзор ряда специализированных САПР деревянного домостроения, присутствующих на российском рынке. Вся приведенная ниже информация взята с официальных сайтов разработчиков или их представителей.

Группой компаний «Модуль»
(www.modul-group.net) разработан комплекс программных продуктов под общим названием Creator, состоящий из HouseCreator - для проектирования деревянных домов, WinCreator - для проектирования окон, StairCreator - для проектирования лестниц и DoorCreator - для проектирования дверей. Отличительной особенностью комплекса является информационная совместимость всех модулей. Они могут использоваться совместно или работать автономно.

В комплексе реализовано трехмерное моделирование и визуализация на всех этапах проектирования, а также генерация технической документации, включая сборочные чертежи со спецификациями, чертежи порядовок бревенчатых стен, спецификации стен и всех строительных материалов и т. д.
Редактор планов дома в HouseCreator
Редактор планов дома в HouseCreator
Все модули имеют простой интерфейс, не требуют высококвалифицированных специалистов компьютерного проектирования и могут быть адаптированы к реальным условиям конкретных деревообрабатывающих предприятий.
Функциональность комплекса включает в себя:
• интерактивный ввод исходных данных для проектирования деревянного дома и его элементов;
• работу с реальными объектами: бревенчатыми или брусчатыми стенами, окнами, дверьми, перекрытиями и т. д.;
• построение стропильной конструкции крыши;
• установку фундамента, столбов, закладной доски;
• автоматическое размещение бревен в стенах с учетом венцов;
• автоматическую маркировку бревен и осей на плане;
• автоматическую расстановку нагелей;
• ввод размеров этажей, стен, проемов, деталей в венцах и в миллиметрах;
• автоматическое устройство проемов с использованием любых окон и дверей;
• формирование проектной документации одновременно с объемно-планировочным решением и минимальными доработками;
• автоматическое решение ряда расчетных задач: расчет перекрытий деревянного дома на прочность, оптимизация раскроя бревен (брусьев) в раскладке стен деревянного дома.

Группой компаний «ГеоС» (www.k3-cottage.ru) разработан программный комплекс «К3-Коттедж», позволяющий автоматизировать процесс проектирования дома и получения конструкторско-технологической документации, необходимой для производства и сборки домов из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса. В нем учтены все особенности современного деревянного домостроения.
Редактор порядовки стены в HouseCreator
Редактор порядовки стены в HouseCreator
Пример рабочих документов, создаваемых «К3-Коттедж»
Пример рабочих документов, создаваемых «К3-Коттедж»
Карта раскроя бревен, совмещенная с чертежами


Пример фореалистической визуализации модели дома, комплекс «К3-Коттедж»
Пример фореалистической визуализации модели дома,
комплекс «К3-Коттедж»
В программном комплексе «К3-Коттедж» реализована технология «От трехмерной модели к автоматической генерации полного рабочего комплекта документации» (включает ведомости, спецификации, чертежи и т. д.), что позволяет достичь высокой скорости создания проектов, подготовки комплекта документации и заданий для станков в совокупности с наглядностью и точностью представления модели. При этом обеспечивается возможность быстрого внесения изменений в проект и высокая скорость подготовки исправленного комплекта документации.

Процесс проектирования дома в программном комплексе «К3-Коттедж» состоит из следующих этапов:
• задание технологических параметров производства;
• построение стен, установка проемов, задание консолей;
• построение балок и расстановка столбов;
• автоматическая простановка венцовых пазов, расстановка нагелей и шпилек в автоматическом и ручном режимах;
• интеллектуальное деление длинных бревен в автоматическом и ручном режимах;
• построение элементов стропильной системы, настилка полов, потолков и другие операции с досками;
• автоматическое получение необходимых документов: спецификация стеновых элементов с чертежами бревен (побревенка), включая таблицу торцов и пазов, таблица досок (спецификация с чертежами), таблица раскроя бревен для минимизации отходов, планы этажей, планы балок, развертки стен, планы по венцам, план проемов, план кровли, ведомость материалов;
• автоматическое формирование управляющих программ для оборудования с ЧПУ (станки Stromab, Krusi, Schmidler, Makron и др.);
• возможность расстановки мебели в комнатах дома;
• получение цветных фотореалистичных изображений дома и его интерьеров для представления заказчику.

Отличительные черты «К3-Коттедж» - легкость работы с комплексом и простота его освоения, опирающиеся на полный набор функций, необходимых для моделирования и изготовления дома (более подробно о программе «к3-Коттедж» читайте в статьях «Деревянное домостроение: способы оптимизации. Программа «К3-коттедж» и «К3 – мнение пользователей»).

САПР «Сударушка» (www.sdr.ru) - это программа для проектирования домов из оцилиндрованных бревен или прямоугольных брусьев. Она позволяет формировать пространственную модель дома, вычислять размеры всех бревен и положения всех поперечных вырезов, а также получать необходимую документацию.

В процессе проектирования дома в произвольном месте любой стены могут быть заданы оконные и дверные проемы прямоугольной формы, при этом длины бревен рассчитываются с учетом их положения и размеров. В тех местах, где проем не полностью перерезает бревно, в бревне делается поперечный вырез.

В системе реализована возможность динамического редактирования модели: при изменении положения осей стен, размеров проемов и других параметров производится перерасчет размеров бревен, и изображение дома полностью перестраивается. Отличительной особенностью САПР «Сударушка» является интерфейс, который несколько отличается от того, который сейчас считается общепринятым. Он представляет собой эффективное контекстное меню с быстрым выбором пунктов цифровыми клавишами. Это позволяет выполнять быстрый вызов команд, работать на уровне подсознания и обеспечивать щадящий режим для глаз в сочетании с высокой производительностью труда.

В качестве документации выводятся развертки стен, таблицы с размерами бревен, положениями венцовых пазов и нагелей, схемы оптимального раскроя заготовок.

Перечисленные три разработки являются полностью отечественными продуктами. Помимо них в России получили распространение некоторые зарубежные системы.

Система ArchiCAD (www.archicad.ru) представляет собой программный комплекс, реализующий концепцию виртуального здания - информационной поддержки проекта, которая устраняет возможность несогласования данных и автоматически поддерживает их синхронизацию. Вся информация о проектируемом сооружении накапливается в едином проектном документе - Living Document. Такая интеграция означает, что изменение, затрагивающее любой аспект проекта (изменение сечения или проема окна, добавление внутренний стены и т. п.), отражается в ведомости материалов, проекциях, планах и так далее. Под разработкой проекта строения в ArchiCAD понимается создание полного объема информации, необходимой как для заказчика, так и для строителя. Эта особенность системы позволяет проектировщику экономить свое рабочее время и значительную часть средств клиента, а также избегать возможных конфликтов еще до их возникновения.
Расчеты бревен в программе «АТ Венцы»
Расчеты бревен в программе «АТ Венцы»
«АТ Венцы» дом из бруса
«АТ Венцы» дом из бруса
ArchiCAD позволяет на любом этапе работы над проектом увидеть его в трехмерном виде, в разрезе, в перспективе, подобрать наиболее подходящие материалы и подсчитать их расход. Возможно также создание анимационного ролика с изображением спроектированного здания в его привязке к местности и навигацией по всем его внутренним помещениям.

Следует отметить, что компанией «Архи-Техно» в среде ArchiCAD разработан специализированный модуль «АТ Венцы», предназначенный именно для проектирования деревянных домов из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса. Его преимущество в том, что архитектурно-строительный проект формируется с учетом технологии производства и автоматически поддерживает всю элементную базу деревянных стен. Это позволяет быстро создать проект, причем документация для производства генерируется автоматически и практически без ошибок. Архитектурная модель и модель для производства едина, поэтому для редактирования доступен весь проект, что существенно упрощает работу с заказчиком, со смежниками и с производством.

Программное обеспечение Dietrich's
включает решения для всех этапов создания и реализации проекта: проектирования, оценки стоимости, деталировки конструкции, программирования производственных операций и финальной калькуляции стоимости. Dietrich's полностью соответствует существующим технологическим процессам производства деревянных конструкций. Разработка конструкции сопровождается созданием специальной трехмерной модели данных.

В состав Dietrich's входит ряд модулей:
• D-CAD 2D - для автоматического создания двумерных проекций из трехмерных моделей;
• D-Roof - для проектирования крыш любой конфигурации;
• D-Wall - для проектирования поэтажного расположения с использованием стандартных опций построения стен, определения типа материала и конструкционных особенностей;
• D-Link - для передачи информации на станки с ЧПУ;
• D-CAM - для построения сложных пространственных моделей изделий из различных материалов;
• VRML - для создания виртуальных проектов в среде VRML на основе трехмерных моделей Dietrich's.

Программные продукты германской фирмы Nemetschek (www.nemetschek.ru) представляют собой архитектурно-конструкторскую САПР, используемую при проектировании как небольших объектов, так и сложных архитектурных комплексов. В состав системы входит модуль Allplan FT, который позволяет автоматизировать проектирование домов из оцилиндрованных бревен. В нем можно смоделировать всю конструкцию сруба из отдельных элементов и проконтролировать в окне анимации различные варианты перевязки бревен. С готовой модели можно получить изометрический либо перспективный чертеж, рассчитать цветное изображение с падающими тенями для предоставления его заказчику, автоматически получить развертки стен, разрезы, спецификации, причем в Allplan FT существует возможность создания собственных форм электронных спецификаций. Следует отметить возможность проектирования стропильных конструкций, к которым при необходимости могут быть добавлены стойки, затяжки и подкосы.

Программные продукты Cadwork (www.cadwork.ch) позволяют проектировать деревянные конструкции произвольной сложности с использованием деревянных рам, каркасов, срубов, сборных, дощатых и деревянных каркасных конструкций и других видов сборно-монолитного строительства, а также формировать все необходимые монтажные планы, списки, чертежи деталей и стеновых конструкций и т. д.

Каждый рабочий проект проходит в cadwork все стадии архитектурной проработки, конструирования, изготовления и передачи данных на оборудование, при этом все участники проектных работ используют одну и ту же базу данных, что исключает проблемы согласования и потери информации. Отличительными чертами cadwork являются высокая степень автоматизации в сочетании со свободной последующей обработкой, работа со вспомогательными линями и вспомогательными уровнями, свободное резание, растягивание, копирование, зеркальное отражение любых деталей или целых модулей и узлов.

В cadwork имеются обширные библиотеки со всеми важными элементами чертежей - это, например, архитектурные компоненты, мебель, электрические символы, соединительные элементы и т. д. В ней автоматически выполняются операции разбивки стен и потолков на элементы с учетом всех граничных условий, например устройства углов или соединения внутренних стен. Правила автоматической разбивки на элементы могут быть приняты из входящих в комплект стандартных деталей либо определены пользователем и изменены с учетом специфики конкретной фирмы.

Все разработанные элементы проекта можно заносить в каталоги и в дальнейшем использовать при работе над новым проектом. В качестве выходной документации формируются планы, аксонометрические изображения, покомпонентные чертежи, спецификации, производственные списки и списки соединительных элементов. Помимо этого реализовано прямое управление всеми распространенными видами оборудования по автоматическому изготовлению конструкций и универсальными шлюзами.

Еще одна достойная разработка - программное обеспечение немецкой фирмы SEMA для проектирования деревянных домов и лестниц, которое ориентировано как на небольшие домостроительные фирмы, так и на крупные компании. Оно позволяет автоматизировать все работы, начиная от совместного с заказчиком проектирования дома с активным применением библиотек типовых элементов и проектов до его производства.

В результате проектирования рассчитывается точная цена дома, и формируются различные варианты проектов и планов, которые можно использовать для получения разрешения на строительство. Помимо этого генерируется качественное трехмерное изображение и технические данные, на основе которых автоматически генерируются спецификации типов древесины, панелей, обработок и т.д. В дальнейшем вся информация объединяется в проект таким образом, что ее можно использовать для подготовки технологического процесса, включая передачу данных на автоматизированные центры обработки древесины и производственные линии.

Среди отличительных черт программного обеспечения SEMA следует отметить:
• простой и понятный интерфейс;
• наличие обширных библиотек часто используемых компонентов и конструктивных деталей, которые могут пополняться в процессе работы;
• разнообразие областей применения - дома из оцилиндрованного и профилированного бруса, каркасно-панельной конструкции, кирпичные дома и т. д.;
• удачное сочетание стандартизации проектов со свободой проектирования;
• наличие мастер-программ проектирования одно- или многослойных стен и перекрытий, окон, дверей и ряда других элементов;
• специальный модуль проектирования лестниц, позволяющий интегрировать их в модель здания;
• автоматическое выполнение многих операций - подсчет площадей всех поверхностей, создание заказов, списков материалов и спецификаций, оптимизация древесины по длине и т. д.;
• экспорт данных во все популярные деревообрабатывающие станки с ЧПУ.
Как видим, САПР деревянного домостроения представлены на отечественном рынке достаточно широко.
Как выбрать ту из них, которая в максимальной степени будет отвечать потребностям конкретного производителя?
Это тема отдельного разговора, но, по крайней мере, ознакомиться перед принятием решения как минимум со всеми перечисленными системами просто необходимо.
Вениамин САПРОНОВ,
компания «МедиаТехнологии»,
по заказу журнала «ЛесПромИнформ»