Откуда взялся BIM: история виртуальной архитектуры

Если подробно изучить детали строительства большинства архитектурных «икон» последних десятилетий, то окажется, что, не будь в распоряжении Фрэнка Гери и Захи Хадид самых передовых технологий автоматизированного проектирования, то вряд ли бы мы увидели Центр Гейдара Алиева в Баку, концертный зал Уолта Диснея в Нью-Йорке или музей фонда Луи Виттона в Париже такими, какие они есть. Продолжая серию публикаций, посвященных информационному моделированию зданий, разбираемся, кому и чему мы обязаны появлением BIM.

Откуда взялся BIM: история виртуальной архитектуры

Фрагмент информационной модели музей фонда Луи Виттона в Париже, арх. Фрэнк ГериФрагмент информационной модели музей фонда Луи Виттона в Париже, арх. Фрэнк Гери

Вопрос, что такое, собственно, Building Information Model (BIM), мы уже затрагивали неоднократно — в частности, в статье, в которой заодно объясняли, как его использование помогает архитектору экономить деньги. Важно понимать, что BIM — это не название компьютерной программы или семейства программ (в Zaha Hadid Atchitects, например, используют около десятка продуктов от разных производителей): это именно метод проектирования, при котором учитываются все параметры, связанные с жизненным циклом здания, начиная от затрат на строительство до последующих ежемесячных расходов на электроэнергию. Все эти данные — наряду с ТЭПами и прочими физическими характеристиками — и формируют так называемую информационную модель, в которой изменение одного параметра приводит к автоматическому перерасчету всех остальных. В этом принципиальное отличие BIM от обычной 3D-визуализации. Причем работать с единой информационной моделью могут одновременно несколько групп специалистов — архитекторы, инженеры, конструкторы и т. п. Возникновение такой технологии рано или поздно — было предрешено. По мере ускорения компьютерных процессов и усложнения социальных запросов к архитектору (так, одним из главных драйверов развития BIM стала идеология «зеленого строительства»), менялся и инструментарий проектирования. История его эволюции интересна сама по себе и позволяет сделать прогнозы на будущее.

Фасады в информационной модели Dominion Tower в Москве, Zaha Hadid ArchitectsФасады в информационной модели Dominion Tower в Москве, Zaha Hadid Architects

Фрагмент информационной модели. Сантехника и коммуникацииФрагмент информационной модели. Сантехника и коммуникации

Начало

Мы опустим описание того славного периода, когда архитектор должен был героически вычерчивать каждый план от руки, а единственным средством наглядной визуализации здания был макет. Хотя уже тогда, измученные чертежной рутиной и вдохновленные теми изменениями, которые компьютеры начинали оказывать на все сферы человеческой жизни, многие архитекторы предчувствовали и предвосхищали объектно-ориентированное проектирование и программирование. В 60-е годы стали появляться первые программы для моделирования, и уже в 70-80-е годы все они — по методу отображения и способу записи данных о форме — четко разделились на две группы: конструктивная стереометрия (CGS) и представление в границах (brep).

Программы первой группы (Constructive Solid Geometry) оперировали набором примитивных элементов (которые могли быть и пустотами): любая форма представлялась в виде объединения и наложения этих элементов друг на друга. Метод brep (boundary representaion), напротив, проводил между пустотами и «твердыми телами» четкую границу — она и служила для обозначения формы. Так или иначе, программы обоих типов положили начало эпохе CAD — computer-aided drawing, «рисования с помощью компьютера».

Проектирование зданий на основе «базы данных»

Первая программа, в которой здание можно было собирать из конкретных архитектурных элементов, — BDS (Building Description System, «система описания здания»), — появилась в начале 1970-х. Более того, программа давала возможность добавлять к модели объекта такие параметры, как материал изготовления или имя поставщика. Ее придумал архитектор Чарльз Истман, выпускник университета в Беркли, — сейчас он профессор Технической архитектурной школы Джорджии и эксперт по BIM-проектированию. В то время, по подсчетам Истмана, применение BDS уменьшало стоимость проектирования на 50%. Но проблема была в том, что программа создавалась еще до распространения персональных компьютеров, и воспользоваться ею могло лишь очень ограниченное количество архитекторов. Зато в следующем проекте Истмана 1977 года — GLIDE (Graphocal Language for Interactive Design) — уже были заложены все основные черты современных платформ для BIM.

BIMМодель третьего терминала аэропорта Хитроу в Лондоне

Разработки в этом направлении велись и в Англии. В 1980-е там было создано целое семейство программного обеспечения: GDS, EdCAAD, Cedar, RUCAPS, Sonata, Reflex. Например, в программу RUCAPS, разработанную в 1986 году компанией GMW Computers, впервые была заложена концепция фазированного строительства, что очень помогло при возведении третьего терминала аэропорта Хитроу в Лондоне.

Чуть позже, параллельно с исследованиями, как за счет компьютерного моделирования увеличить эффективность строительства, стали пытаться симулировать определенные сценарии и проводить над моделью виртуальные «испытания». Одна из первых программ, позволяющих анализировать трансформации проекта в зависимости от материалов, конструкций, местоположения и ориентации, называлась Building Design Advisor. Ее разработали в 1993 году опять же в Беркли, в Национальной лаборатории Лоренса.

«Виртуальное здание»

Отнюдь не все технологические прорывы совершались в Америке или Западной Европе: вы удивитесь, но родоначальниками хорошо всем известных сегодня программ ArchiCAD и Revit были уроженцы стран социалистического лагеря. Так, ArchiCAD вышел в свет в 1982 году благодаря будапештскому физику Габору Бохару. Пойдя на открытый конфликт с коммунистическим правительством, Бохар лишился возможности заниматься своей основной профессией: когда он писал первые строчки программного кода, единственным источником дохода для его семьи была контрабанда компьютеров Apple (ввозить их в Венгрию легально не позволял «железный занавес»). Именно под операционную систему Apple — Lisa Operating System — и взяв за основу BDS Истмана, Бохар ввел понятие «виртуального здания» и разработал RADAR CH, позже переименованную в ArchiCAD: так эта программа стала первой в своем роде, которую можно было использовать на персональном компьютере. А сам Бохар со временем возглавил корпорацию Graphisoft — крупнейшего игрока на рынке программного обеспечения для архитекторов. И хотя активно ArchiCAD стали применять только в 2000-е годы, по подсчетам Graphisoft она помогла создать уже более 1 миллиона проектов по всему миру.

Модель, созданная с помощью программ Grasshopper и ArchiCADМодель, созданная с помощью программ Grasshopper и ArchiCAD

Что касается Revit, то авторство этой программы и вовсе принадлежит нашему соотечественнику Леониду Райзу, хотят тот и работал в основном за границей. В 1988 году он и Ирвин Юнграйс отделились отделились от PTC — Parametric Technology Corporation — и основали в Кембридже, штат Массачусетс, собственную компанию Charles River Software. Чтобы написать программу, которая могла бы работать с более сложными и комплексными проектами, нежели ArchiCAD, они наняли единственного сотрудника — действующего архитектора Дэвида Конанта. Он отвечал за дизайн интерфейса и переделывал его 9 раз, но к 2000 году написанная на языке объектно-ориентированного программирования C++ программа Revit была готова. Спустя два года ее выкупила компания Autodesk, и с тех пор продвигает как собственный программный продукт и популяризует сам термин BIM.

Революционность Revit состояла в том, что в процесс моделирования был включен параметр времени. Можно было просчитывать сроки строительства, симулируя его процесс. Один из ранних примеров использования Revit — башня Свободы в новом комплексе зданий Всемирного торгового центра в Нью-Йорке: ее спроектировал Даниэль Либескинд. Правда, строительство, вопреки всем компьютерным расчетам, затянулось по политическим причинам и было завершено только пару лет назад, но благодаря Revit были сделаны довольно точные расчеты по расходу материалов и их общей стоимости.

Небоскреб One WTC, арх. Даниэль Либескинд, SOM, фото Michael MaheshНебоскреб One WTC, арх. Даниэль Либескинд, SOM, фото Michael Mahesh

На сегодняшний день это одна из основных платформ для BIM-проектирования. На ней могут объединяться архитекторы, конструкторы и инженеры, причем работать автономно друг от друга и с разными правами доступа (можно менять параметры только в подведомственной твоему уровню группе). Плюс с каждым годом появляется все больше приложений-симуляторов для расчета освещенности, инсоляции, акустических свойств пространства и т. д.

Альтернативная история

Отдельно стоит сказать про программы, сфокусированные прежде всего на математически точном представлении сложных криволинейных форм и поверхностей, получившие название параметрических. Так, в 2003 году вышла популярная Generative Components, разработанная Bentley Systems. А в 2006-м — ее аналог Digital Project, которую, на основе одной из первых CAD-программ CATIA французского производителя самолетов Dessault Systems, разработали в Gehry Technologies — компании, специально созданной Фрэнком Гери для технологического сопровождения своих проектов. Ведь его совсем не случайно называют чуть не отцом-основателем BIM — Гери использовал информационное моделирование, еще когда не существовало самого термина.

Скульптура рыбы в Олимпийской деревне в Барселоне, арх. Фрэнк Гери

Помните знаменитую «рыбу» у береговой линии Олимпийской деревни в Барселоне? Работу над этим проектом Гери начал в 1990 году, более четверти века назад. И быстро понял: чтобы создать скульптуру длиной 55 м и высотой 35 м столь сложной формы, без современных технологий не обойтись. Каждая деталь конструкции должна была быть трехмерной, изогнутой, и типичная 2D-документация для ее производства едва подходила, не говоря уже о дороговизне изготовления для каждой такой детали целого комплекта чертежей. Тогда-то архитектор и поставил перед своими сотрудниками задачу найти подходящее программное обеспечение. Произошла встреча с Dessault Systems и CATIA для моделирования самолетов. И расчеты те произвели с такой точностью, что всю «рыбу» собрали без каких-либо погрешностей согласно составленному программой графику — всего за шесть месяцев. А Гери с тех пор стал ярым адептом новых технологий в проектировании и все последующие свои шедевры строил только с помощью Digital Project.

Эту же программу — наряду с другими — активно использует и бюро Захи Хадид. Ведь фактически параметрические программы породили новый, параметрический формат архитектуры. В 2008 году Патрик Шумахер, партнер Zaha Hadid Architects, писал в своем «Манифесте параметризма»: «Параметризм может существовать только благодаря соответствующим инструментам проектирования. В конечном счете, вычислительно продвинутые методы — такие как скриптинг (с помощью Rhino-script или Mel-script) и параметрическое моделирование (с Digital Project и Generative Components) становятся повседневной реальностью. И сегодня, не владея этими техниками, невозможно быть в авангарде архитектуры».

Информационная модель комплекса SOHO в Пекине, арх. Zaha Hadid ArchitectsИнформационная модель комплекса SOHO в Пекине, арх. Zaha Hadid Architects

РАССЫЛКА arch:speech
 
Свежие материалы на arch:speech


Загрузить еще