Генеративный дизайн revit реферат

Обновлено: 05.07.2024

Генеративный дизайн (Generative design) — это командная работа человека и компьютера. Обычно программы используются только как инструменты, но в генеративном дизайне они — полноценные участники творческого процесса.

Это не значит, что программа может обойтись без участия человека — над проектом все равно должен работать опытный инженер.

Создание решения с помощью генеративного дизайна происходит так:

Генеративный дизайн — пример синергии человека и компьютерной программы. Тем, кто боится развития технологий из-за возможного восстания машин с искусственным интеллектом, рекомендую присмотреться к этому методу.

Здесь программы не соревнуются с людьми за работу, а помогают формулировать промежуточные решения. Формулировать техническое задание, придумывать изначальную идею проекта и доводить его до идеала — привилегия человека.

Решения, сделанные при помощи генеративного дизайна, напоминают природные формы, но доработанные и завершенные.

Пользователям результат такого подхода, часто кажется причудливым на вид. Несмотря на это, генеративный дизайн дает преимущества исполнителю проекта и создает новую эстетику.

Чем так хорош генеративный дизайн

С помощью генеративного дизайна проектируют оптимизированные объекты. Он позволяет без временных потерь учитывать свойства материалов, нагрузки на изделие и другие параметры.

При помощи генеративного дизайна получаются такие решения, до которых человек вряд ли бы додумался самостоятельно.

Генеративный дизайн дает инженеру гарантию, что на основе виртуального прототипа детали можно сразу отправлять в производство.

В других подходах, чтобы быть уверенным в валидности прототипа, его нужно отдельно протестировать (Stress–strain analysis). Так генеративный дизайн сохраняет время проектировщика и деньги компании.

С помощью генеративного дизайна можно создать новый проект или оптимизировать уже существующий.

Благодаря генеративному дизайну, свойства материалов учитываются уже на этапе создания проекта. Подходящий прототип создается безошибочно, с первого раза, также программа подсказывает, как уменьшить вес или объемы изделия, без потери его свойств.

Если полученный результат требует изменений, проектировщик просто вносит в программу новые ограничения. Каждый представленный программой вариант в любом случае будет на 100% соответствовать заданию, которое внесли изначально.

С помощью генеративного дизайна, инженер выходит за рамки привычного восприятия и работает с решениями, которые ранее не создавались.

Каждый проект, который создали с помощью такого подхода, уникален. У программы нет шаблонов, стереотипов или готовых решений — только ограничения, которые проектировщик задает на первом этапе работы.

Топологическая оптимизация и генеративный дизайн: в чем разница?

Генеративный дизайн использует топологическую оптимизацию (проще говоря, совершенствование конструкции с помощью специального алгоритма), но не каждый проект, созданный с учетом оптимизации топологии, пример генеративного дизайна.

До промышленного использования generative design принципы топологической оптимизации применялись для создания теоретически максимально удачного проекта.

Вот только на практике реализовать такой вариант в некоторых случаях было невозможно.

Каждый проект, который создали с помощью генеративного дизайна, оптимизирован на 100% и идеален с точки зрения соответствия ограничениям.

Это технологический прорыв. Теперь инженерия не должна выбирать между функциональностью и экономичностью.

Кроме того, топологическая оптимизация требует наличия готовой 3D-модели.

Чтобы оптимизировать прототип, проектировщик вводит в программу необходимые условия, и она просчитывает варианты оптимизации изделия внутри этих ограничений.

Затем инженер возвращается к проекту, вносит изменения, которые рекомендовала программа, и проверяет, чтобы в результате этих изменений физические свойства объекта не отклонились от нужных значений.

Генеративный дизайн не требует готовой 3D-модели. Программа создает прототип с нуля по ограничениям, заданным проектировщиком.

Генеративный дизайн позволяет заменить узел из нескольких деталей, на узел из одной детали, который будет работать как минимум не хуже, а то и лучше.

Топологическая оптимизация предлагает единственный вариант оптимизации одной модели, а генеративный дизайн предлагает до десяти вариантов изделия — на выбор.

Какие программы использовать?

Fusion 360

Программа работает просто:

Инженер задает ограничения, внутри которых система будет искать решения;
Проектировщик указывает зоны, которые надо оставить в первоначальном виде, рабочие и крепежные участки детали, препятствия, которые нужно огибать, действующие на деталь нагрузки и закрепления;
Задача отправляется в облако, программа ищет решения и передает их проектировщику, когда находит.
Эти решения будут отличаться друг от друга, а пользователь выбирает из них нужный вариант или варианты (и дорабатывает в САПР если необходимо).

Creo Generative Design

Программа работает по тому же принципу, что и Fusion 360.

Ее особенность — облачный модуль GDX, с помощью которого можно параллельно создавать несколько конструкций из разных материалов и с использованием разных сценариев производства.

Также Creo предлагает специальный модуль для топологической оптимизации — Creo Topology Optimization.

nTop Platform

Эта платформа была разработана компанией nTopology в 2017 году. Она подходит для коллаборации команды инженеров в одной среде.

Ее можно использовать не только для генеративного дизайна, но и для топологической оптимизации. Программа постоянно получает обновления и дополняется новыми функциями.

Siemens NX

В NX можно работать как с 2D, так и с 3D моделями, она позволяет без потерь переносить информацию из других CAD-систем.

Генеративный дизайн и 3D печать

3D-печать открывает новые возможности для генеративного дизайна, она воплощает в жизнь решения, которые до этого невозможно было реализовать из-за особенностей оборудования.

3D-печать совершила прорыв в изготовлении изделий из металла или полимеров.

Прежние технологии литья и механической обработки не справлялись с созданием геометрических форм, созданных с помощью генеративного дизайна.

Теперь эти формы делают из пластика, сплава или металла на 3D-принтерах. У полимерных принтеров даже есть возможность менять материалы в процессе печати, чтобы деталь функционировала еще лучше.

Еще 10 лет назад многие современные решения в разных сферах, от строительства до медицины, казались невозможными.

Модели, которые создают с помощью генеративного дизайна и 3D-печати эффективны, а в некоторых случаях и сравнительно дешевы по сравнению с традиционными методами производства.

Пример синергии 3D печати и генеративного дизайна в японском электромобиле WHILL: был уменьшен вес емкости для батареи — самого тяжелого участка в портативной автономной коляске для инвалидов.

В 2015 году New Balance и студия дизайна Nervous System разработали новый материал, максимально оптимизированный для бегунов. Из него сделали кроссовки, а подошвы для них напечатали на 3D-принтере.

Кому нужен генеративный дизайн?

Автомобильной промышленности.

Аэрокосмической промышленности.

Медицине.

В стоматологии и в протезировании генеративный дизайн позволяет создавать легкие, почти неощутимые, но функциональные конструкции.

В перспективе он поможет в разработке искусственных внутренних органов и точного воссоздания тканей. Возможно, эта технология поможет и протезированию сосудов.

Решения генеративного дизайна для конечных потребителей очень функциональны, и привлекают внимание за счет необычного внешнего вида.

Им почти не нужен маркетинг, а их срок эксплуатации выше в сравнении со стандартно изготовленными изделиями.

Генеративное проектирование позволяет создать идеальную планировку помещений, сократить количество сотрудников, занятых проектом и оптимизировать затраты.

Генеративный дизайн позволяет воплощать оптимальные целевые решения: например, построить оперный театр с лучшей акустикой в мире.

Я считаю, за генеративным дизайном будущее. Он позволяет выйти за рамки стандартных подходов и при этом получить оптимизированный результат благодаря взаимодействию человека и программы.

Человечеству пора привыкнуть к необычным формам результатов генеративного дизайна. В них есть своя эстетика, хотя ее пока нельзя считать базовой для потребителя.

Но если генеративный дизайн продолжит показывать отличные результаты, применять его станут еще чаще, так что образ продукта генеративного дизайна рано или поздно прочно войдет в массовое сознание.

Представляем вашему вниманию информационную статью о новых технологиях проектирования от наших коллег из Siemens PLM Software.

Эта технология уже начинает применяться в качестве основного инструмента автоматизированного проектирования. Причиной тому рост вычислительных возможностей и чрезвычайно быстрое развитие 3D-печати – технологии, в полной мере способной к производству деталей и объектов, разработанных с помощью нового инструмента.

Взглянув хотя бы на несколько объектов, смоделированных с помощью генеративного дизайна и воплощенных посредством аддитивных технологий (рис. 1-3), в это совсем нетрудно поверить.

Рис. 1. Пешеходный мост через канал в Амстердаме. Проект компании MX3D

Рис. 2. Кроссовки известного бренда. Распределение и форма пор рассчитаны по технологии генеративного моделирования

Рис. 3. Элемент конструкции швейной машины Bernina (красный цвет). Форма оптимизирована

синтез формы;
оптимизация поверхностей и структуры трехмерных решеток;
оптимизация топологии (в соответствии с указанными параметрами убирается все лишнее);
трабекулярные структуры (генеративный дизайн точно масштабирует и распределяет крошечные поры во всех твердых материалах, создает шероховатость поверхности).

Специализированное ПО для генеративного дизайна отличается высокой мощностью и может применяться в различных отраслях производства. У него много плюсов, но не менее перспективны и приложения, встроенные в функционал САПР. Такие решения позволят проектировщикам получать результаты быстро и на качественно новом уровне, но оставаясь при этом в своей системе моделирования. Свой вариант такого функционала предложила компания Siemens PLM Software.

Генеративное моделирование в Solid Edge ST10

Для машиностроения особый интерес представляет оптимизация топологии – она приносит мгновенный эффект в виде экономии материалов и энергоресурсов, а также увеличения производительности. Именно этот вид генеративного дизайна реализован в Solid Edge ST10.

Топологическая оптимизация представляет собой поиск оптимальной формы детали при заданных условиях закрепления и нагружения. Подчеркнем, что оптимальной в данном случае считается форма, обеспечивающая наименьший вес.

В Solid Edge ST10 при запуске генеративного проектирования конструктор указывает область, в пределах которой будет формироваться деталь. Для этого задается ее приблизительная форма. На ней фиксируется расположение элементов крепления; указываются области, которые не должны меняться, и нагрузка. Далее с помощью открывающегося диалогового окна конструктор задает процент снижения массы, коэффициент запаса по прочности.

Рис. 4. Топологическая оптимизация в Solid Edge ST10. С помощью генеративного моделирования создается деталь с минимальной массой, отвечающая исходным требованиям по прочности и схеме крепления

В этом же окне задается еще один важный параметр генеративного моделирования – время работы программы. От него зависит точность получаемой модели, поскольку именно он ограничивает количество итераций.

Таким образом, Solid Edge ST10 не просто обеспечивает применение качественно новой технологии генеративного моделирования, но еще и предлагает удобную возможность модификации результата.

Компьютерная оптимизация топологии дает удивительные и совершенно необычные варианты геометрии. Она позволяет снизить вес изделий без ухудшения прочностных характеристик, оптимизировать расход материала, соответственно снижая стоимость изделия. Однако при всем этом сразу же возникает вопрос о технологичности продукта.

Действительно, даже беглого взгляда на оптимизированную модель (рис. 4) достаточно, чтобы убедиться в неприменимости здесь традиционных способов обработки металлов резанием и давлением. Единственное, на что можно рассчитывать, – это литье, технологию весьма энергоемкую и проблемную с точки зрения экологии. Есть ли смысл в такой оптимизации и в чем революционность Solid Edge ST10?

уже в пределах ближайшего десятилетия увеличит свои возможности и станет массово доступна 3D-печать;
генеративный дизайн дает лучшие решения, но они требуют именно 3D-печати;
применение генеративного дизайна и 3D-печати качественно изменит продукцию машиностроения, строительства и других отраслей, но нужны САПР, обеспечивающие их интеграцию в обычный процесс проектирования.

Уже сейчас можно сделать вполне обоснованный прогноз, что производство без лучших технологий цифрового моделирования и 3D-печати обречено на проигрыш в конкурентной борьбе. В таких обстоятельствах применение топологической оптимизации становится даже не преимуществом, а скорее условием выживания компаний.

Сказанное можно дополнить еще одним аргументом в пользу топологической оптимизации. Дело в том, что она дает наилучший по заданным условиям вариант, а такой вариант всегда интересен и полезен разработчику – даже в отсутствие возможностей его реализации. Пусть идеала достичь нельзя, но можно к нему приблизиться, создавая модели под традиционные технологии. Для этого Solid Edge ST10 располагает одним из самых эффективных в мире арсеналов проектирования.

Здравствуйте, я - Катерина Подобед, эксперт по Revit MEP ГК “Инфарс”.

На днях вышла 21-я версия Revit и сегодня я хочу поговорить об изменениях, которые она содержит.

Модуль Fabrication

За годы работы с Revit я нередко сталкивалась с тем, что появляется перспективный функционал, но его применение в реальной жизни затруднительно. Во-первых, это модуль Fabrication (Базы данных производителя).

Согласитесь, что возможности специфицировать воздуховоды или трубы отрезками по 0,5 м, 1 м, 2м и т.д. в Revit очень не хватает. Модуль Fabrication ориентирован на создание деталировочных чертежей и некоторыми аддонами, типа расстановки опор. Идея отлична, но как минимум, нужен дополнительный софт (не бесплатный), да и работает Fabrication не со стандартными семействами Revit, а со своими, специализированными. Вполне возможно, в России есть компании, у которых есть базы элементов под Fabrication, но я с такими не сталкивалась. В результате, эта идея с созданием деталировочных чертежей получается настолько трудозатратной, что в широкие массы этот модуль пока не пошел. Вполне возможно, это вопрос времени, потому что делить воздуховоды и трубопроводы на отрезки, нам все-таки нужно. Желательно без применения программирования.

Модуль P&ID

Второй модуль, на который я давно возлагаю надежды.

Проще говоря, автоматизация сверки элементов принципиальной схеме и модели. Это упоминается в контексте раздела ТХ, но этот алгоритм был бы полезен и при моделировании тепловых пунктов и водомерных узлов. Аналогично модулю Фабрикейшн, такой алгоритм возможно использовать, но, опять-таки нужен дополнительный софт, а количество трудозатрат настолько большое, что проще это высечь на скале камнем без автоматизации. Получится проще.

Модуль Generative Design

21-я версия Revit содержит новый модуль Generative Design (Генеративное проектирование).

Есть предположение, что он пополнит группу двух предыдущих. Поясню, что такое Генеративный Дизайн, это моделирование/проектирование, ориентированное не некоторые особенности, как правило геометрические. Например, у вас есть земельный участок сложной формы и ограниченный другими строениями. С помощью Генеративного Дизайна вы сможете рассмотреть варианты расположения одного здания или нескольких в автоматическом режиме. Однако, для использования данного модуля нужен дополнительный софт, и подозреваю, процесс не ограничится нажатием одной кнопки. По моему мнению разделение воздуховодов и трубопроводов на участки и связка модели с принципиальной схемой намного актуальнее.

Электрические цепи

Значительных улучшений не заметно.

Кабели. 3D кабели как были видны только в режиме эскиза, так и остались.

Поэтому оптимальный способ моделирования кабелей в Revit так и остался аннотациями (варианты моделирования кабелей коробами или трубами, или даже 3D линиями или 3D-сплайнами я не рассматриваю. В конце такого моделирования опять-таки хочется взять камень и вернуться к скале).

Схема щита в табличной форме. Мы привыкли обсуждать, что моделирование в Revit не соответствует российским нормам. Вот конкретно в данном случае, в Revit можно выполнять схемы в соответствии с действующими российскими нормами, точнее, ГОСТ 21.613-2014. Выглядит это приблизительно вот так:

Но схемы в таком виде не хотят принимать Заказчики. Гипотетически, можно доказать, что данная форма является нормативной в России, но не думаю, что из-за этого стоит конфликтовать с Заказчиком. Мы можем делать такую схему, но в реальности это редко кому-то нужно. То, что алгоритм создания данной схемы был 21-й версии Revit апгрейдирован, конечно хорошо. Но кроме то, что порадоваться за наших зарубежных коллег, нам ничего не остается. На всякий случай уточню, что случаи применения такой схемы при проектировании в реальности у нас в России существуют, просто это бывает настолько редко.

Итого, панель схемы щита в табличной форме в 20-й была вот такая:

В 21-й версии они изменилась вот так:

В свойствах электрических цепей добавилась функция нумерации цепей:

В свойствах электрооборудования добавилось свойство максимального количества цепей.

В итоге, нововведения по электрической части для нас, по большому счету, несущественные.

Механические цепи

Изменений не обнаружено.

Приятные мелочи

Возможность включения/выключения фильтров напрямую. Непривычно, но удобно:

Иллюминирование строчек в спецификациях. Само иллюминирование появилось еще в прошлой версии, тогда оно было черно-белое и не было возможности выбирать из четных или нечетных строчек. Теперь и выбирать из строчек возможно и иллюминирование цветное:

Улучшение работы с PDF файлами и растровыми линками. Подгружение PDF-файлов появилось еще в прошлой версии, но в диспетчере связей мы его увидим только в 21-й версии.

Улучшенная работа при создании семейств с полыми объектами. Это самое лучшее нововведение последней версии, на мой взгляд.

Теперь можно управлять видимостью полых объектов. Вот простенький полый объект:

В 20-й версии работа в семействах с полыми объектами была управляема вот настолько:

Зато в 21-й версии возможности значительно расширились за счет вот этого чекбокса:

Из проекта это более наглядно. Создадим параметр “Да/Нет” и наложим его на видимость отверстия. Подгрузим в проект. Есть отверстие:

И нет отверстия:

При таком векторе, у нас появляются реальные шансы получить возможность управлять видимостью соединителей. Хотя, не будем пока забегать вперед.

Прилагаемые библиотеки. В списке приложенных шаблонов семейств исчезли многие, в том числе простая типовая модель и типовая модель на основе грани. Хотя, на мой взгляд, они самые популярные из трехмерных. В 20-й версии библиотека шаблонов семейств выглядела вот так:

В 20-й версии выглядит так:

С библиотеками что-то не очень понятное. У меня вся библиотека семейств выглядит вот так вот:

Так что библиотеки и семейств, и шаблонов семейств теперь нужно догружать. Не очень удобно.

Перечислю еще несколько новых функций:

Новое европейское хранилище для моделей;
Улучшенная связка с Inventor;
Улучшенная работа с BIM 360;
Более корректный захват элементов при работе с рабочими наборами;

Хочу поздравить наших коллег архитекторов, которые получили возможность делать наклонные стены. Раньше это было муторно. Я уверена, что красивое здание должно быть правильной прямоугольной формы с техническими чердаками и подвалами, но архитекторы, как правило, мою позицию не разделяют.

Также хочу пожелать всем нашим читателям и не только, чтобы 22-ю версию Revit мы встретили в офисе, без масок, перчаток и QR-кодов на передвижение.

— Что представляет собой технология генеративного дизайна? В чем его отличие от традиционного подхода?

— Больше не нужны люди, документирующие идеи — нужны те, кто смотрит на проблему аналитически, кто умеет переводить идеи на язык математических формул. Представьте, что я прошу вас измерить комфорт этой комнаты. Очевидно, что помимо света и температуры существует масса других нюансов. Скажем, если бы вместо этой стеклянной стены был бетон, вы бы почувствовали себя, как в тюрьме. Или, если при включенном кондиционере ощущались бы потоки воздуха, вам было бы менее комфортно даже при оптимальной температуре. Просчитать все эти параметры архитектору будет непросто, а компьютер прекрасно с этим справится. Но и это еще не всё. Помимо комфорта, существуют еще затраты, выручка, другие характеристики, которые вы хотите проанализировать. Словом, генеративный дизайн — это способ взглянуть на здание не с точки зрения его эстетики, а с точки зрения всевозможных исчислимых параметров.

— Получается, что генеративный дизайн полностью нивелирует творческую составляющую профессии архитектора?

— Это резонный вопрос. Генеративный дизайн не используется, чтобы получить финальный облик здания. Эта технология применяется на стадии концепции. Например, с помощью генеративного дизайна мы можем вычислить оптимальный объем здания с точки зрения экологии, комфорта, экономики и пр. А вот уже в рамках этого объема архитектор может творить.

— Подавляющее большинство примеров генеративного дизайна — это планировки. Мы сами использовали генеративный дизайн, чтобы сделать план офиса Autodesk в Торонто. Применение математических инструментов для расчета огромного числа параметров дало нам на выходе абсолютно нестандартное расположение рабочих мест. Но оно в полной мере отвечало всем нашим требованиям к комфорту, эргономичности и т.п.

— Я бы сказал, что все участники процесса проектирования. Вопрос в софте. Сейчас мы больше сфокусированы на архитекторах, поскольку для автоматизации деятельности инженеров-конструкторов пока недостаточно программных инструментов.

— Какие преимущества генеративный дизайн дает инвесторам? Позволяет ли эта технология сократить затраты или сроки проекта?

— Что касается сроков, то временные затраты, скорее, перераспределяются. Если сейчас основная часть времени уходит на оптимизацию уже построенных зданий, то в случае генеративного дизайна более длительной оказывается предпроектная стадия, когда мы просчитываем, как выбор того или иного типа здания повлияет на его итоговую стоимость и прочие исчислимые параметры. Однако именно это и позволяет в конечном итоге максимизировать отдачу от проекта. При традиционном подходе инвестор обычно выбирает из 3-4 проектных вариантов. Но что если наибольшую выручку дает вариант номер 67?

Компьютерно сгенерированные варианты планировки / Autodesk

— Исходные данные для генеративного дизайна могут импортироваться из BIM-модели. И, соответственно, когда процесс проектирования завершен, полученная геометрия загружается обратно в модель, и с ней можно работать уже в Revit.

— Я думаю, что со временем генеративный дизайн будет использоваться во всех отраслях строительного рынка, поскольку его цель — дать нам больший результат за меньшее время. Параллельно будут улучшаться и сами алгоритмы — здесь будущее принадлежит технологиям машинного обучения.

Читайте также: