În seria software-urilor CAD destinate arhitecturii, OpenBuildings Designer aparţine ,,generaţiei BIM'’ (Building information modeling), şi – dincolo de inspiraţia îndoielnică cu care a fost definit şi adoptat acronimul acesta în urmă cu două decenii – software-ul de la Bentley ni se arată a fi cât se poate de modern şi de potent.
De la AEC la BIM
La începutul mileniului trei piaţa software-urilor CAD-AEC (Architecture, Engineering & Construction) simţea nevoia unei schimbări de paradigmă care să promoveze explicit reformarea asistenţei informatice destinate arhitecturii şi construcţiilor, aşa că – în lipsa vreunui alt acronim mai sugestiv – majoritatea celor implicaţi (deopotrivă furnizori şi utilizatori de software CAD) au adoptat conceptul BIM mediatizat de Autodesk în anul 2002. Ce anume răsuflă la acest concept? Faptul că prin semantica abrevierii (,,modelarea informaţiilor despre clădiri’’) el nu se referă explicit la activitatea de concepere, de proiectare. La o primă întâlnire a conceptului, neiniţiatul îşi poate imagina că BIM se referă la scannarea 3D cu LiDAR (gen Google Street View) plus o componentă de ,,life-cycle management’’ pentru uzul primăriilor. Ce aduce bun conceptul BIM? Da, chiar acea sugestie de ,,administrare pe durata ciclului de viaţă a clădirilor", care – deşi nu e chiar obiectivul acestei activităţi CAD – impune o organizare unificată, o abordare integrată a tuturor activităţilor implicate în conceperea şi construirea de clădiri: proiectarea arhitecturală; integrarea în mediul înconjurător; analiza funcţiunilor/efectelor urbanistice; proiectarea şi detalierea structurilor; proiectarea instalaţiilor electrice, sanitare şi de climatizare; gestionarea costurilor; administrarea şantierului; ş.a.m.d..
Revenind la software-ul vizat de această recenzie, vom vedea că OpenBuildings Designer chiar atinge un nivel foarte înalt privind integrarea şi unificarea informaţiilor privind proiectele de construcţii, acesta fiind miezul conceptului BIM.
Proiectarea în mediu CAD
Pe vremea acelei schimbări de paradigmă, am scris deseori despre comparaţia celor două abordări manifestate de software-urile destinate proiectării arhitecturale: ,,soluţie AEC peste mediu CAD’’ versus ,,software AEC independent’’, punctând avantajele specifice fiecărei părţi. Deşi au trecut mulţi ani de atunci, nu s-a decantat un învingător net dintre cele două abordări. Astăzi avem atât soluţii BIM independente (precum Revit de la Autodesk, Allplan de la Nemetschek, sau ArchiCAD de la Graphisoft) cât şi soluţii BIM pe platforme CAD (AutoCAD Architecture; speedikon FM).
Software-ul din vizorul nostru, OpenBuildings Designer, rulează pe platforma CAD de la Bentley, adică pe MicroStation, despre care am scris în T&T nr. 6/2018 şi în T&T nr. 1/2017. Aşa cum este firesc pentru vremurile acestea, conceperea proiectului arhitectural se face direct în 3D, adică modelând tridimensional toate entităţile componente, şi chiar folosind contextul virtual al site-ului de amplasare a viitoarei clădiri, aspect care deja subliniază integrarea cu infrastructura urbană şi cu celelalte inginerii civile. (Şi notăm aici – pe lângă clasica folosire ca referinţe geometrice a desenelor vectoriale cu modelul realităţii înconjurătoare, precum DTM – şi posibilitatea de a folosi fişiere cu nori de puncte, de genul celor obţinute prin scannare LiDAR.)
Dacă ne referim la modelarea efectivă a clădirii (adică dincolo de macroconcepţia ei funcţional-estetică) vom vedea că OpenBuildings Designer lucrează cu entităţi de proiectare inteligente (pe care le vom alege şi insera evolutiv în modelul digital, şi care se recunosc între ele adaptându-se pentru închegare), sens în care ne pune la dispoziţie o bibliotecă substanţială de obiecte specifice (stâlpi, coloane, grinzi, ziduri, diafragme, cadre, uşi, ferestre, scări, balustrade, ş.a.m.d.). Inteligenţa obiectelor se manifestă şi la interacţiunile grafice ulterioare (modificări de poziţii/amplasări sau de dimensiuni), când vom vedea cum obiectele adiacente se adaptează automat la noile conformaţii. Astfel că modificările de proiect – atât cele asumate pe durata conceperii pentru a concilia funcţionalităţile spaţiilor interioare ale clădirii sau interacţiunile cu mediul exterior sau cu infrastructura urbană, cât şi cele apărute ulterior din cerinţe ale beneficiarului sau ale organismelor de avizare/certificare – se pot realiza destul de operativ şi fără a ameninţa coerenţa tehnică a modelului.
Cealaltă direcţie de manifestare a inteligenţei încorporate de entităţile de proiectare angrenează caracteristicile interne (non-vizuale) ale obiectelor reprezentate – materiale constituente, densităţi/ mase, proprietăţi fizico-mecanice, preţuri, standarde; … – şi vizează extragerea de informaţii sintetice sub formă de rapoarte şi devize, aspect vital în cazul proiectelor de clădiri mari. Atuurile mediului MicroStation OpenBuildings Designer se revelează şi prin facilităţile de exportare a acestor rapoarte (în formate standard, inclusiv Excel) şi de integrare a tabelelor în compoziţia grafică a desenelor tehnice de execuţie. (Şi facem aici o altă paranteză, pentru a menţiona o funcţionalitate BIM bidirecţională: eventualele modificări legitime făcute asupra datelor dintr-un tabel Excel se vor propaga înapoi în modelul proiectului.)
Concepte free-form şi proiectare generativă
Adesea proiectanţii de clădiri civile simt nevoia de abatere de la formele cubice, şi pentru aceste situaţii OpenBuildings Designer oferă mai multe facilităţi. În primul rând, dincolo de entităţile de proiectare din bibliotecile predefinite (a căror agregare păstrează inerent condiţionarea rectangularităţii), mediul MicroStation pune la dispoziţie unelte pentru crearea de suprafeţe 3D libere (conice, riglate, sau de tip mesh), care pot fi convertite în solide şi astfel se integrează atât în modelul grafic al proiectului cât şi în modelul informaţional (inclusiv ca participare consistentă la devize şi rapoarte). Să ne imaginăm de exemplu un acoperiş al unei staţii de transport (gară, autogară, aeroport), pe care proiectantul l-a conceput ca având o formă curbă, neconvenţională, şi care se aşază pe coloane de susţinere (acestea fiind create din biblioteca standard), şi pe a cărui margine se montează un sistem de balustrade, sau o tubulatură de colectare a apei pluviale. Orice modificare ulterioară (de amplasare a elementelor de structură; de ajustare a formei acoperişului; de redimensionare a balustradei; etc) trebuie să adapteze automat forma elementelor implicate (şi să actualizeze corespunzător rapoartele alfanumerice respective).
Pentru acele situaţii, tot mai frecvente în arhitectura modernă, în care se doreşte o fuzionare a structurilor repetitive cu formele neconvenţionale, producătorii de software CAD au propus conceptul de computational design, iar astăzi deja există soluţii aplicabile, precum cuplurile software Rhinoceros + Grasshopper (de la Robert McNeel & Associates) sau Revit + Dynamo (de la Autodesk). (Despre acestea am scris în T&T 1/2016 şi T&T 6/2019.)
Este vorba de o proiectare conceptual-parametrică, în care utilizatorul software-ului poate realiza o agregare liberă dar riguros controlată de entităţi de proiectare specifice (precum elementele de structură a construcţiilor). Proiectantul face aceasta combinând (într-o fereastră de lucru separată) elemente de programare vizuală (conţinând logici asemănătoare celor din algoritmii informatici de programare) cu avataruri ale entităţilor de proiectare (precum primitivele geometrice 3D) care apar (pe ecran) materializate de componenta/mediul CAD. Mai mult, utilizatorul va compune proiectul, prin agregarea entităţilor de proiectare, având în minte faptul că, odată definit conceptul, el va putea foarte ușor să modifice la respectivele entităţi: amplasarea spaţială, numărul/densitatea, dimensiunilecheie și chiar formele. Adică va putea obţine, cu o mare lejeritate, variaţii largi de concepţie, și astfel înţelegem de ce acest soi de soluţie software – numit şi proiectare generativă – a stârnit atât de mult interes.
Ei bine, software-ul OpenBuildings Designer conţine modulul “Graph’’ cu ajutorul căruia proiectantul poate genera forme neconvenţionale de construcţie prin concepţii parametrice. Poate că această facilitate de ,,computational design’' rulând pe MicroStation nu este la fel de potentă ca Grasshopper rulând pe Rhinoceros, dar ea este suficient de bună pentru a conduce la rezultate deosebite.
Facem aici o paranteză pentru a explicita această tehnologie. Ca şi în Grasshopper sau în Dynamo, în fereastra Graph avem o interfaţă bazată pe noduri, iar partea de „computational design'’ a proiectului se realizează prin conectarea concertată a mai multor noduri. Conceptul abstract de ,,nod’’ se referă la obiectele pe care le introducem în planşa Graph şi pe care le agregăm prin interconectare, şi fiecare nod are o funcţie: fie o funcţie logico-matematică, fie o funcţie de construcţie geometrică (care va avea efect în spaţiul virtual al mediului CAD). Ansamblul de relaţii pe care le stabilim între noduri ne va ajuta să definim partea de proiect vizată, pentru ca apoi, acţionând (vizual sau numeric) asupra parametrilor din funcţiile agregate, să putem obţine, în fereastra de lucru CAD, o miriadă de configuraţii dinamice ale formelor constituind acea parte de proiect arhitectural. Explorarea parametrică a diverselor opţiuni permite o rafinare iterativă a conceptului de proiectare.
Menţionăm aici şi tehnologia software GenerativeComponents, cu care putem agrega parametric în proiect şi forme complexe predefinite.
Facilităţi de proiectare a construcţiilor
Mediul OpenBuildings Designer pune la dispoziţia proiectanţilor unelte pentru gestionarea definiţiilor de etaj al clădirii (adică un concept de agregare specific arhitecturii/construcţiilor, diferit de cel de 'Level' din MicroStation). Tot aici menţionăm şi posibilitatea de a defini sisteme particulare de grid-uri (repere geometrice pentru definirea structurii clădirii), dar şi facilitatea de a gestiona spaţiile interioare ale construcţiei pentru conformare cu cerinţele beneficiarului. Şi, dacă tot am amintit de structuri, vom nota şi posibilităţile de a defini structuri complexe din oţel, beton-armat şi din lemn, inclusiv cu detalii tehnologice de asamblare/montaj (eventual prin modulele specializate ProSteel şi ProConcrete). Mai mult, avem aici şi facilitatea de a genera rapoarte analitice privind cantităţile de materiale necesare sau privind masa totală a structurii.
De asemenea, proiectanţii pot aici crea şi configura parametric modelele sistemelor pentru instalaţiile sanitare, de ventilaţie şi de climatizare, ceea ce presupune definirea componentelor, rutarea traseelor, stabilirea unghiurilor, realizarea îmbinărilor/conexiunilor dintre componente. Plus, similar, posibilitatea de a genera devizele de materiale necesare.
Şi, pentru că am tot vorbit de o mulţime de obiecte specifice inserate în spaţiul tridimensional virtual al clădirii, trebuie să amintim şi facilitatea de identificare şi de tratare a ,,coliziunilor’’, prin care putem localiza eventualele interferenţe nedorite între componentele modelului 3D şi putem verifica toleranţele de îmbinare.
O ultimă facilitate pe care o trecem în revistă aici este simularea comportamentului energetic al clădirii/construcţiei, care presupune că, înspre finalul proiectării, OpenBuildings Designer ne poate ajuta să analizăm distribuirea şi disiparea energiei, considerând atât componentele construcţiei cât şi spaţiile goale (deci un monolit compozit, alternând diverse materiale şi aer, şi fiecare având un comportament termic specific). Modelarea comportamentului energetic al clădirii virtuale se realizează aici cu ajutorul tehnologiei software EnergyPlus, tehnologie finanţată de Ministerul Energiei din SUA. Calculul termic foloseşte algoritmi şi funcţii acceptate ca standarde industriale, şi poate implica inclusiv factori externi, precum lumina solară sau umbrirea dată de clădirile din jur. Rapoartele şi graficele generate prin simularea energetică evidenţiază solicitările termice (cald, rece), conformitatea cu normele specifice sau cu cerinţele de certificare (precum LEED), dimensionarea echipamentelor pentru menţinerea unor condiţii ambientale, consumul energetic anual pentru climatizare, şi chiar eventualele emisii de CO2 implicate. Avem deci o unealtă cu care să evaluăm performanţa şi sustenabilitatea clădirii proiectate.
Ajutoare în activitatea de proiectare
În secţiunea finală amintim o serie de facilităţi şi de tehnologii încorporate de soluţia OpenBuildings Designer.
Menţionăm în primul rând abilitatea de a gestiona proiecte mari şi complexe (desigur, cu păstrarea caracterului unificator specific BIM), care poate cuprinde o mulţime de fişiere-desen (folosite direct sau ca referinţe externe) dar şi o sumă de date adiţionale. Pentru mediile de lucru distribuite (cu mai mulţi utilizatori, fie ei proiectanţi, colaboratori, subcontractanţi, beneficiari, auditori, etc), tehnologia ProjectWise Connection realizează diseminarea aplicaţiilor şi a informaţiilor de proiectare. Şi ne amintim că o bună colaborare constituie premisa esenţială pentru reducerea erorilor de proiectare şi a riscurilor.
La capitolul interoperabilitate vom observa că software-ul poate lucra (export/import) cu o mulţime de formate devenite standard în domeniul AEC: DWG/DXF/DWF (aşa cum ştiu mai toate soluţiile CAD), IFC (poate cel mai semnificativ pentru caracterul de deschidere), gbXML, Sketchup SKP, Rhino, Revit RFA, etc. Aici amintim şi abilităţile de publicare în formatele iModels (format ODBC promovat de Bentley) şi Adobe PDF (inclusiv 3D-PDF).
Una dintre facilităţile surprinzătoare din pachetul OpenBuildings Designer este Synchro – un set de servicii/unelte software destinat managementului proiectelor de construcţii. Focalizat în principal asupra organizării resurselor de timp necesare derulării fazelor de proiect, Synchro permite simularea modului în care vor avansa lucrările de şantier, dar şi asistarea/optimizarea deciziilor şi monitorizarea evoluţiei construcţiei.
Şi încheiem remarcând capabilităţile de randare din MicroStation / OpenBuildings Designer, atât la realizarea de imagini fotorealistice statice cât şi la generarea de animaţii sugestive pentru proiectul avut în lucru. Şi, apropo de randarea de filme, menţionăm facilitatea ,,Legion’’ prin care putem insera în contextul clădirii şi pietoni care se deplasează (animat) în conformitate cu funcţionalitatea proiectului. De altfel, randarea este o fază importantă a proiectului, asumată pentru comunicarea intenţiilor de proiectare, pentru câştigarea licitaţiei/contractului, sau pentru atragerea de finanţări.
