Информационная модель примеры

Контрольная работа № 1 по теме «Моделирование и формализация»
В – I
А1. Какая модель является вербальной?
План помещения
Дерево каталогов на компьютере
Инструкция к техническому устройству
Сиквейн.
А2. Какую модель можно рассматривать как информационную?
Характеристику с места работы
Стиральную машину
Игрушку
Глобус.
А3.Какая форма графической модели применима для отображения процессов, происходящих во времени?
Карта
Схема
Чертеж
График
А4. Визуальное представление информационной модели:
Словесная модель
Графическая модель
Логическая модель
Табличная модель
Дана табличная БД «Шедевры живописи»

п/п Автор Год Название Музей Страна
1 Э. Мане 1863 Завтрак на траве ОрсеФранция
2 А. Саврасов 1871 Грачи прилетели Третьяковская галерея Россия
3 И. Репин 1879 Царевна Софья Третьяковская галерея Россия
4 В. Васнецов 1881 Аленушка Третьяковская галерея Россия
5 П. Ренуар 1881 Девушка с веером Эрмитаж Россия
6 П. Пикассо 1973 ГерникаПрадо Испния7 И. Репин 1870 Бурлаки на Волге Русский музей Россия
8 Э. Мане 1863 Олимпия ОрсеФранция
А5. Определите ключевое поле таблицы.
Автор
Название
Музей

А6. Сформулируйте условие отбора, позволяющее получить названия картин всех художников, написанных после 1870 г. и хранящихся в Эрмитаже.
(Автор, Год=1870) И Музей=»Эрмитаж»
Год>1870 И Музей=»Эрмитаж»
Год<1870 И Музей=»Эрмитаж»
Музей = «Эрмитаж» ИЛИ Год >1870
А6. Записи отсортированы по некоторому полю в следующем порядке: 4, 7, 6, 2, 5, 1, 8, 3. Определите поле и порядок сортировки.
Автор (по возрастанию)
Страна (по убыванию)
Название (по убыванию)
Название (по возрастанию)
А7. Какие записи удовлетворяют условию отбора: Страна = «Россия» И Год >=1879?
2, 3, 4, 5, 7
3, 4, 5, 7
1, 6, 8
4,5
А8. База данных – это:
Специальным образом организованная и хранящаяся на внешнем носителе совокупность взаимосвязанных данных о некотором объекте;
Совокупность программ для хранения и обработки больших массивов информации;
Интерфейс, поддерживающий наполнение и манипулирование данными;
Определенная совокупность информации.
А9. Что является примером иерархической БД?
Страница классного журнала
Каталог файлов, хранимых на диске
Расписание поездов
Электронная таблица
А10. К какому типу данных относится значение выражения 0,7-3>2?
к числовому
к логическому
к строковому
к целому
А11. В чем состоит особенность поля Memo?
Служит для ввода числовых данных
Служит для ввода действительных чисел
Данные хранятся не в поле, а в другом месте, а в поле хранится только указатель на то, где расположен текст
Имеет ограниченный размер.
В1. К какому типу относится таблица «Спортивная секция», имеющая поля: Ф.И.О., Дата рождения, Рост, Вес, Артериальное давление?
В2. Какие поля должна иметь таблица, по которой можно определить:
Имена мальчиков, увлекающихся футболом
Возраст детей, увлекающихся англ.языкомФамилии всех детей, увлекающихся рисованием
В3. Произведите в БД «Шедевры живописи» сортировку по полю Музей + Название по возрастанию и укажите порядок записей.
С1. Что такое модель?
С2. Ситуация: чтобы смоделировать цветущую клумбу, вы вырезаете из картинок изображения растений. Укажите: объект моделирования, модель объекта, свойства объекта для моделирования, цель моделирования.

С3. Постройте модель генеалогического древа династии Романовых.(Михаил(1613-1645), Алексей(1645-1676), Фёдор(1676-1682), ИванV(1682-1696),ЕкатеринаI, Анна Леопольдовна, Анна(1730-1740), ИоаннVI(1740-1741), ПетрI(1682-1725), Алексей, ПетрII(1727-1730), Анна, ПетрIII(1761-1762), ЕкатеринаII(1762-1796), Елизавета(1741-1761), ПавелI(1796-1801), Александр(1801-1825), Константин, НиколайI(1825-1855), АлександрII(1855-1894), Николай, АлександрIII(1881-1894), НиколайII(1894-1917),МихаилII(1917), Алексей )
Контрольная работа № 1 по теме «Моделирование и формализация»
В – II
А1. Какая модель является графической?
глобус
Дерево каталогов на компьютере
Модель броуновского движения
Сиквейн.
А2. Какую модель можно рассматривать как натурную?
Характеристику с места работы
игрушку
техническую инструкцию к стиральной машине
портфолио учащегося.
А3.Какая форма графической модели применима для отображения составных частей изделия и связей между ними?
Карта
График
Чертеж
Схема
А4. Информационной моделью организации учебного процесса в школе является:
Школьный журнал
Расписание уроков
Список учителей школы
Перечень учебников
Дана табличная БД «Библиотека»

п/п Автор Название Год Выдано Остаток
1 Мюллер Р. БД и UML. Проектирование 1995 4 1
2 Кондзюба С. Delphi БД и приложения. Лекции и упражнения 2001 2 5
3 Кузьменко В. БД в Visual Basic и VBA: Самоучитель 2008 3 14
4 Грив Б. Когда тебе грустно… Как поднять настроение 1999 2 1
5 Грэй Д. Женщины с венеры, мужчины с Марса 2005 3 0
6 Хомоненко А. БД 2000 4 0
7 Хомоненко А. БД учебник для вузов 2006 3 2
8 Кондзюба С. Delphi БД и приложения 2010 2 6
А5. Определите ключевое поле таблицы.
Автор
Название
количество

А6. Сформулируйте условие отбора, позволяющее получить названия книг всех авторов, написанных после 2000 г. и которых осталось меньше 5.
(Автор, Год=2000) И Остаток <5
Год>2000 И Остаток <5
Год<2000 И Остаток <5″
Остаток <5 ИЛИ Год >2000
А6. Записи отсортированы по некоторому полю в следующем порядке: 4, 5, 7, 1, 3, 6, 8, 2. Определите поле и порядок сортировки.
Автор (по возрастанию)
дата (по убыванию)
Название (по убыванию)
Название (по возрастанию)
А7. Какие записи удовлетворяют условию отбора: Автор = «К*» И Год >=2006?
2, 3, 8
3, 8
3, 7, 8
2, 3, 5, 6, 8
А8.Примером фактографической База данных является:
БД, содержащая сведения о кадровом составе учреждения
БД, содержащая законодательные акты
БД, содержащая приказы по учреждению
БД, содержащая нормативные финансовые документы
А9. В какой из перечисленных пар данные относятся к одному типу?
12.04.98 и 123
«123» и 189
«Иванов» и «1313»
«ДА» и ИСТИНА
А10. СУБД — это?
Программная система, поддерживающая наполнение и манипулирование данными в файлах БД
Набор программ, обеспечивающий работу всех аппаратных устройств компьютера и доступ пользователя к ним
Прикладная программа для обработки текстов и различных документов
Оболочка ОС, позволяющая более комфортно работать с файлами
А11. В чем состоит особенность поля Счетчик?
Служит для ввода числовых данных
Служит для ввода действительных чисел
Имеет ограниченный размер
Имеет свойство автоматического наращивания.
В1. К какому типу относится таблица, отражающая наличие связей между объектами какой-либо системы?
В2. Какие поля должна иметь таблица, по которой можно определить:
Имена девочек, увлекающихся вязанием
Возраст мальчиков, увлекающихся футболом
Фамилии всех детей, увлекающихся англ. языком
В3. Произведите в БД «Библиотека» сортировку по полю Автор + Дата по возрастанию и укажите порядок записей.
С1. Укажите этапы моделирования.
С2. Ситуация: чтобы расставить в комнате мебель, предварительно вы вырежете ее из бумаги. Укажите: объект моделирования, модель объекта, свойства объекта для моделирования, цель моделирования.
С3. Постройте модель иерархической системы животного мира.(животные, членистоногие, иглокожие, моллюски, кишечнополостные, хордовые, птицы, рептилии, рыбы, млекопитающие, земноводные)

CADmaster » CADmaster №4(54) 2010 (октябрь-декабрь) » Архитектура и строительство Информационное моделирование зданий — современное понимание

Наше время ставит перед проектировщиками зданий и сооружений новые задачи и предъявляет совершенно иные, ранее не возникавшие требования. Даже если перечислить лишь основные, список получается весьма внушительный:

  • широкомасштабная реконструкция или реставрация ранее построенных объектов;
  • высокие темпы строительства и необходимость быстрого проектирования новых или реконструируемых объектов;
  • принципиальный рост внешнего объема вновь проектируемых объектов и уровня их сложности;
  • высокая насыщенность новых зданий и окружающей их инфраструктуры инженерными коммуникациями и оборудованием, высокая плотность строительства (рис. 1);
  • возрастающая важность юридического обеспечения проекта и увеличение объема рабочей документации;
  • необходимость энергоэффективного и экологичного проектирования с учетом постоянно возрастающих требований к создаваемым объектам, а также появления новых технологий и материалов;
  • необходимость рассчитывать при проектировании нового объекта его эксплуатационные (прежде всего экономические) характеристики;
  • обеспечение возможности будущей работы с проектом здания в период его эксплуатации и ремонта, оптимизация текущих расходов, достижение коммерческой эффективности проекта;
  • необходимость исследования и пересмотра в сторону усиления конструкции, устройства и коммуникаций уже существующих зданий в связи с возрастающими сейсмическими, террористическими и иными угрозами;
  • высокая информационная насыщенность зданий, широкое распространение и внедрение в строительную практику концепции «умного дома»;
  • необходимость быстрого и эффективного поиска, а также квалифицированного заказа оборудования, необходимого для оснащения здания;
  • оптимизация проекта по различным видам параметров;
  • возрастающая потребность в сносе и утилизации старых зданий;
  • интернационализация и международная кооперация в проектировании, когда благодаря компьютерным технологиям работа над общим проектом может продолжаться круглосуточно в разных точках земного шара;
  • высокая международная унификация проектирования; Рис. 1. Застройка в одном из районов Нью-Йорка (2009 г.)
  • резкое повышение цены ошибки, особенно уже просочившейся в проект и требующей исправления на стадии строительства или в процессе эксплуатации;
  • потребность сделать само проектирование менее затратным и более эффективным, более гибким и устойчивым к кризисным явлениям в экономике.

Все перечисленное логично приводит к пониманию, что в современных условиях требуется уже не просто проект возводимого здания, а содержащая всю необходимую информацию модель объекта, которая может быть востребована в течение всего периода его существования.

И эта модель должна быть не выполненным с помощью компьютера аналогом обычного картонного макета, дающего представление о формах объекта, а полноценной виртуальной копией здания со всей его начинкой, с количественными геометрическими и технологическими характеристиками конструкций, материалов и оборудования. Причем все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино (например, в виде некой таблицы или справочника), а являться параметрами модели, корректировка которых с учетом существующих между ними зависимостей влечет за собой автоматическое изменение всей модели.

Все эти, а также многие другие проблемы и призвано решать начавшее совсем недавно входить в реальную практику новое направление развития проектирования — информационное моделирование зданий.

Рубеж конца ХХ — начала XXI веков ознаменовался появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, в основу которого положено создание компьютерной модели здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте. Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни и следствием осознания невозможности эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный и неуклонно возрастающий поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование.

Причем этот поток информации не иссякает и после того, как здание уже спроектировано и построено. Так что возникшая в результате концепция информационного моделирования зданий — это намного больше, чем просто новый метод в проектировании. Это также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонта здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания. Это изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще. Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями — здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо организованное структурирование и достоверность используемых данных — залог успеха информационного моделирования.

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при такой концепции принципиальные решения по проектированию по-прежнему остаются в руках человека, а компьютер опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по обработке информации. Но главное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возникающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и самому человеку его уже не одолеть.

Новый подход к проектированию объектов и был назван информационным моделированием зданий или, сокращенно, BIM (Building Informational Modeling).

Это понятие появилось в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше: еще с конца ХХ века она постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся CAD-технологий.

Понятие информационной модели здания было впервые предложено в 1975 году профессором Чаком Истманом (ChuckEastman) в журнале Американского института архитекторов (AIA). Тогда же появилось и рабочее название: Building Description System (Система описания здания).

В конце 1970-х — начале 1980-х это понятие развивалось параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин Building Product Model, а в Европе (особенно в Финляндии) — Product Information Model. При этом в обоих случаях слово Product ориентировало внимание на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух определений и привело к рождению термина Building Information Model.

В середине 1980-х европейцы применяли также немецкий термин Bauinformatik и голландский Gebouwmodel, которые в переводе опять же соответствовали английскому Building Model или Building Information Model.

Лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий. С 1992 года в научной литературе термин Building Information Modelиспользуется в его нынешнем понимании.

Примерно с 2002-го Building Information Modelввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения, сделав это понятие одним из ключевых в своей терминологии. В дальнейшем, благодаря деятельности таких компаний, как Autodesk, аббревиатура BIM получила широчайшее распространение, и ее теперь знает весь мир.

Рис. 2. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение

Если перейти к содержанию, то сегодня информационная модель здания — это хорошо скоординированная, согласованная, взаимосвязанная, поддающаяся расчетам и анализу, имеющая геометрическую привязку числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте, которая используется для:

  • принятия конкретных проектных решений;
  • создания высококачественной проектной документации;
  • предсказания эксплуатационных качеств объекта;
  • составления смет и строительных планов;
  • заказа и изготовления материалов и оборудования;
  • управления возведением здания;
  • управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла;
  • управления зданием как объектом коммерческой деятельности;
  • проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания;
  • сноса и утилизации здания;
  • иных связанных со зданием целей (рис. 2).

Иными словами, BIM — это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса.

Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться для обозначения и самой информационной модели здания, и процесса информационного моделирования — никаких недоразумений при этом не возникает.

В ряде литературных источников употребляется «уменьшенный» вариант сокращения, bim (так называемое «малое BIM»): общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого BIM» — информационного моделирования зданий.

Исторически сложилось, что некоторые разработчики компьютерных программ, относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой пользуются еще и своей собственной терминологией. Например, компания Graphisoft, создатель широко распространенного пакета ArchiCAD, ввела понятие виртуального здания (VB — VirtualBuilding), которое в сущности перекликается с BIM. Иногда можно встретить сходное по значению словосочетание «электронное строительство» (e-construction). Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается в этой области основным.

Близка к BIM и сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) — управление жизненным циклом изделия, которой сегодня активно пользуется практически вся индустрия САПР, особенно в машиностроении. При этом в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т.п. Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три основных компонента создания чего-то нового по схеме «Продукт — Процессы — Ресурсы», а также связи между этими компонентами. Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку. Так что с большой долей уверенности можно говорить, что BIM и PLM — «близнецы-братья» или, более точно, что BIM является дальнейшим развитием и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности — архитектурно-строительном проектировании.

Однако терминология — это не главное. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед иными формами проектирования. Прежде всего оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, а также заранее проверить их жизнеспособность, функциональную пригодность, эксплуатационные качества и избежать самого неприятного для проектировщиков — внутренних нестыковок (коллизий) (рис. 3).

Рис. 3. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM (начало проектирования — 2006 г.). Отдельно показаны компоненты единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в два этапа. Сначала разрабатываются блоки (семейства) — первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при возведении объекта не делится на части.

Второй этап — моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и т.д. При этом предполагается широкое использование заранее созданных элементов — например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий ушла из области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить. Что существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей и эксплуатантов.

А деление на этапы (первый и второй) при создании BIM носит достаточно условный характер — вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем менять их, и в проекте будут появляться уже измененные окна.

Рис. 4. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony (начато в 2008 году) и его будущий внешний вид (окончание строительства планируется в 2010-м). Площадь здания — 10 000 м², зал рассчитан на 700 зрителей, приспособлен для проведения web-трансляций и записи концертов, а также видеопроекций на 360 градусов. На верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, двадцать шесть индивидуальных репетиционных аудиторий и шесть — для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта — 200 млн. долларов

Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта затем активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, а также для заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации (рис. 4).

Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания. Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3Dплюс время», часто называют 4D. Иногда, правда, под 4D понимают «3D плюс информацию» (в этой терминологии, как видно, тоже пока нет полного единства), но это очень близко по содержанию.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости и качества строительства, не говоря уже о значительной экономии бюджетных средств. Например, при строительстве сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон), а также при разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально созданная для этого информационная модель. По данным генерального подрядчика, такое чисто организационное применение BIM сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов (рис. 5).

Рис. 5. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С. Хэмилтона. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006 г.

Но одно из самых главных достижений BIM — возможность добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика. Технология BIM позволяет, с высокой степенью достоверности воссоздав и сам объект со всеми его конструкциями и оснащением, и протекающие в нем процессы, отладить на модели основные проектные решения.

Иными способами такая проверка неосуществима — пришлось бы просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило: правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания (BIM) — это виртуальная модель. В идеале BIM — виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется по мере ее поступления, и модель становится более насыщенной.

Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений». А сама информационная модель здания — весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью.

При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством той программы, в которой она была создана.

Рис. 6. Антон Столяров. Проект делового центра. Курсовая работа. Модель выполнена в Autodesk Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2008 г.

Результатом развития компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной. Спустя примерно 25 лет после своего появления формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место неофициального, но общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и начал жить независимой от своего создателя жизнью.

То же относится и к формату DXF, разработанному Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами и другими, в том числе вычислительными, комплексами.

Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних. Так что еще раз констатируем, что форматы файлов, создаваемых пакетом AutoCAD, стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего совещания разработчиков программного обеспечения, а определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире.

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым архитекторами (проектировщиками) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало (рис. 6).

Поскольку повсеместное внедрение технологии BIM в мировую проектную практику находится на начальной стадии, единый стандарт для файлов программных систем, создающих информационные модели зданий, еще не выработан, хотя понимание его необходимости назревает и попытки разработать единые «правила игры» уже предпринимаются.

Думается, должно пройти еще какое-то время, чтобы мировое сообщество проектировщиков выработало общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила передачи, хранения и использования информации. Возможно, решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда одна из BIM-программ станет наиболее популярной.

К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую без потери данных и существенных переделок (часто почти все надо повторить заново) пока невозможен. Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».

Конечно, такое положение дел не способствует развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от уровня развития, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Это плохо, но ничего другого пока нет.

С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей.

Напрашивается парадоксальный вывод: дальнейшее развитие проектирования будет зависеть от уровня развития программирования. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность.

Как и то обстоятельство, что задачи, возникающие в проектировании, стимулируют развитие программирования. Все взаимосвязано.

Рис. 7. Виды графического представления информационной модели здания (Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Autodesk Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 г.)

Информационная модель здания сегодня — это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа здания и всех входящих в него компонентов и систем.

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать ее в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования: предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными средствами.

Поэтому современные BIM-программы предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании можно получать для внешнего использования в большом спектре видов, минимальный перечень которых на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом и не вызывает никаких дискуссий (рис. 7).

К таким общепризнанным формам вывода или передачи содержащейся в BIM информации о здании прежде всего относятся:

  • чертежная 2Dрабочая документация и чертежные 3D-виды моделей;
  • плоские 2D-файлы и объемные 3D-модели для использования в различных CAD-программах;
  • таблицы, ведомости, спецификации;
  • файлы для использования в Интернете; Рис. 8. Леонид Скрябин. Этнографический центр на Камчатке. Дипломная работа. Модель выполнена в Autodesk Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.
  • файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций;
  • файлы-заказы на поставку оборудования и материалов;
  • результаты тех или иных специальных расчетов;
  • видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы;
  • файлы с данными для расчетов в других программах;
  • файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис. 8);
  • виды объемных разрезов и других полных или неполных фрагментов проектируемого здания (рис. 9);
  • файлы для трехмерной печати;
  • данные для изготовления модели или ее частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах;
  • любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания.

Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода к проектированию зданий и гарантирует ему в ближайшем будущем определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли.

Рис. 9. Игорь Козлов. Жилой дом с автоматизированной многоуровневой парковкой. Дипломная работа. Модель выполнена в Autodesk Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

В заключение хочется выразить глубокую благодарность компании Autodesk за бесплатно предоставленное программное обеспечение, на котором были выполнены все представленные в статье учебные работы.

Владимир Талапов,
зав. кафедрой архитектурного проектирования
зданий и сооружений
НГАСУ (Сибстрин)

Графические информационные модели. Многообразие графических информационных моделей

Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений. Графические информационные модели являются простейшим видом моделей. С их помощью передаются внешние признаки объекта – размер, форма, цвет. Графические модели несут в себе больше информации, чем словесные.

Для более наглядного и понятного представления информации в графических информационных моделях используются графические изображения (образные элементы), которые могут быть дополнены текстами, числами и символами. Примерами графических информационных моделей являются схемы, карты, чертежи, графики, диаграммы и много другое.

Разберёмся более подробно с каждой из них.

Cхема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы. Можно обратиться к ранее рассматриваемому примеру: две электрические схемы соединения переключателей.

Схема последовательного соединения переключателей

Схема параллельного соединения переключателей

На первой представлено последовательное соединение, а на второй – параллельное. Можно заметить, что с помощью схемы легче разбираться с такими задачами, нежели использовать словесное описание. Схемы используются на уроках биологии, истории и так далее.

Следующая графическая информационная модель – чертеж. Чертеж – это условное графическое изображение предмета с точным соотношением его размеров, получаемое методом моделирования. При построении чертежа используются изображения, числа, текст. С помощью изображений мы получаем представление о форме объекта, с помощью чисел – о размере, с помощью текста – о названии объектов, размерах, в которых выполнены изображения. Примером чертежа является изображение детали перед её изготовлением.

На чертеже изображена деталь в разрезе, чтобы лучше было видно все части, составляющие нашу деталь, присутствуют размеры (числа).

Рассмотрим такую графическую информационную модель как карта. Карта используется для отображения местности в уменьшенном масштабе, которая является для нее объектом моделирования. Например, с помощью карты мы можем узнать сколько километров от Москвы до Санкт-Петербурга, как добраться на метро или автобусе с одного остановочного пункта до другого, где находится Будапешт и много другое. Для различных целей используются разнообразные карты: политическая, географическая, тематическая и другие.

Перейдем к графикам. График – это графическое изображение, которое отображает зависимость одной величины от другой, динамику какого-либо процесса в течение какого-либо периода и много другое.

Например, Максим учится в девятом классе. В течение 8 лет учёбы в школе он получал следующие годовые оценки по математике: первый класс – 5, второй класс – 4, третий класс – 4, четвёртый – 5, пятый – 4, шестой – 3, седьмой – 4, восьмой — 3. Посмотрим, как это можно отобразить на графике. Ось X будет отображать классы с 1 по 8. Ось Y оценки с 1 до 5. Обратите внимание, что в данном графике за единицу будем брать две клеточки.

Расставим точки в соответствии с данными на координатной плоскости и соединим их линиями.

Мы получили необходимый график, с помощью которого можно сделать вывод, что знания Максима по математике ухудшились. Ещё одним примером графика является кардиограмма сердца. Кардиограмма точно определяет в каком ритме бьётся сердце.

Перейдём к диаграммам. Диаграмма – это графическое изображение, которое даёт наглядное представление о соотношении каких-либо величин или нескольких значений одной величины, об изменении их значений. Диаграммы бывают нескольких видов, но более подробно мы с ними познакомимся при изучении электронных таблиц.

А сейчас рассмотрим несколько примеров.

Первый: Наша планета состоит из воды и суши. Вода составляет семьдесят процентов от планеты, а суша – тридцать. Изобразим всё это с помощью круговой диаграммы. Нарисуем круг. Он будет изображать планету и соответственно будет равен ста процентам. Затем изобразим семьдесят процентов суши и тридцать процентов воды.

На данной диаграмме мы можем увидеть соотношение воды и суши.

Теперь рассмотрим ещё один пример. Саша тратит на дорогу от дома до школы 10 минут, Таня – 15 минут, Ира – 7 минут и Игорь – 20 минут. Давайте все это изобразим с помощью диаграммы. На оси X напишем имена учащихся, а на оси Y – время, затраченное на дорогу. Затем каждому учащемуся нарисуем столбик по высоте соответствующий времени его пути.

Таким образом мы получили столбчатую диаграмму.

Важно запомнить:

· Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений.

· Схема – это графическое отображение состава и структуры сложной системы.

· Чертёж – это условное графическое изображение предмета с точным соотношением его размеров, получаемое методом моделирования.

· График – это графическое изображение, которое отображает зависимость одной величины от другой, динамику какого-либо процесса в течение какого-либо периода и много другое.

· Диаграмма – это графическое изображение, которое дает наглядное представление о соотношении каких-либо величин или нескольких значений одной величины, об изменении их значений.

Знаковые модели, информационные примеры и схемы, виды

Электрические схемы

Компьютерные математические модели

Многие процессы, происходящие в окружающем нас мире, описываются очень сложными математическими соотношениями (уравнениями, неравенствами, системами уравнений и неравенств). До появления компьютеров, обладающих высокой скоростью вычислений, у человека не было возможности проводить соответствующие вычисления, на счёт «вручную» уходило очень много времени.

В настоящее время самые сложные математические модели могут быть реализованы на компьютере. При этом используются такие средства, как:

— системы программирования;

— электронные таблицы;

— специализированные математические пакеты и программные средства для моделирования.

математические знаковые модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются компьютерными математическими моделями.

Средства компьютерной графики позволяют визуализировать результаты расчётов, получаемых в процессе работы с компьютерными знаковыми моделями.

Особый интерес для компьютерного математического моделирования представляют сложные системы, элементы которых могут вести себя случайным образом. Примерами таких систем являются многочисленные системы массового обслуживания: билетные кассы, торговые предприятия, ремонтные мастерские, служба скорой помощи, транспортные потоки на городских дорогах и многие другие. Многим знакома ситуация, когда, придя в кассу, магазин, парикмахерскую, мы застаём там очередь. Приходится либо вставать в очередь и какое-то время ждать, либо уходить, т. е. покидать систему необслуженным. Возможны случаи, когда заявок на обслуживание в системе мало или совсем нет; в этом случае она работает с недогрузкой или простаивает. В системах массового обслуживания количество заявок на обслуживание, время ожидания и точное время выполнения заявки заранее предсказать нельзя — это случайные величины.

Имитационные знаковые модели воспроизводят поведение сложных систем, элементы которых могут вести себя случайным образом.

Имитационное моделирование — это искусственный эксперимент, при котором вместо проведения натурных испытаний с реальным оборудованием проводят опыты с помощью компьютерных моделей. Для получения необходимой информации осуществляется многократный «прогон» со случайными исходными данными, генерируемыми компьютером. В результате образуется такой же набор данных, который можно было бы получить при проведении опытов на реальном оборудовании или в реальной системе. Однако имитационное моделирование на компьютере осуществляется гораздо быстрее и обходится значительно дешевле, чем натурные эксперименты.

Ссылка на источник —

Типы информационных моделей

Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы. Для отражения систем с различными структурами используются различные типы информационных моделей: табличные, иерархические и сетевые.

Табличные информационные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств — в других столбцах. Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств — в последующих строках. Подобным образом организованы таблицы истинности логических функций, рассмотренные в главе 3. Перечень логических переменных и функций размещен в первой строке таблицы, а их значения — в последующих строках.

В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы.

Построим табличную информационную модель «Цены устройств компьютера». В первом столбце таблицы будет содержаться перечень однотипных объектов (устройств, входящих в состав компьютера), а во втором — интересующее нас свойство (например, цена) — табл. 2.1. Построенная табличная модель позволяет оценить долю стоимости отдельных устройств в цене компьютера и приобрести за минимальную цену компьютер в наиболее производительной конфигурации.

Таблица 2.1. Цены устройств компьютера на конец 2001 г.
Наименование устройства Цена (в у.е.)
Системная плата 80
Процессор Celeron (1 ГГц) 70
Память DIMM 128 Мб 15
Жесткий диск 40 Гб 130
Дисковод 3,5″ 14
Видеоплата 16 Мб 30
Монитор 15″ 180
Звуковая карта 16 битов 30
Дисковод CD-ROM x52 40
Корпус 25
Клавиатура 10
Мышь 5

Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать на компьютере с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных. Визуализируем полученную табличную модель путем построения диаграммы в электронных таблицах.

Визуализация табличной модели

1. Ввести наименования устройств и их цены в столбцы электронной таблицы.

2. Отсортировать данные по столбцу Цена в порядке убывания.

3. Построить круговую диаграмму.

Анализ модели показывает, что увеличение расходов на приобретение более быстрого процессора и увеличение объема оперативной памяти не приведут к заметному увеличению цены компьютера, но позволят существенно повысить его производительность.

Представление объектов и их свойств в форме таблицы часто используется в научных исследованиях. Так, на развитие химии и физики решающее влияние оказало создание Д. И. Менделеевым в конце XIX века периодической системы элементов, которая представляет собой табличную информационную модель. В этой модели химические элементы располагаются в ячейках таблицы по возрастанию атомных весов, а в столбцах — по количеству валентных электронов, причем по положению в таблице можно определить некоторые физические и химические свойства элементов.

На уроках химии часто используется печатный вариант периодической системы элементов. Компьютерная модель системы более удобна, так как в интерактивном режиме позволяет знакомиться с различными физическими и химическими свойствами химических элементов (атомная масса, электропроводность, плотность и так далее), уравнивать химические реакции, решать стандартные химические задачи на нахождение массы веществ, участвующих в реакции, и др.

Вопросы для размышления

1. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью табличных моделей?

Практические задания

2.2. Построить и исследовать табличную модель, содержащую цены на компьютерные комплектующие на текущий момент.

2.3. Ознакомиться с физическими и химическими свойствами элементов с использованием компьютерной модели периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева.

Иерархические информационные модели

Нас окружает множество различных объектов, каждый из которых обладает определенными свойствами. Однако некоторые группы объектов имеют одинаковые общие свойства, которые отличают их от объектов других групп.

Группа объектов, обладающих одинаковыми общими свойствами, называется классом объектов. Внутри класса объектов могут быть выделены подклассы, объекты которых обладают некоторыми особенными свойствами, в свою очередь подклассы могут делиться на еще более мелкие группы и так далее. Такой процесс систематизации объектов называется процессом классификации.

В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее.

Статическая иерархическая модель. Рассмотрим процесс построения информационной модели, которая позволяет классифицировать современные компьютеры. Класс Компьютеры можно разделить на три подкласса: Суперкомпьютеры, Серверы и Персональные компьютеры.

Компьютеры, входящие в подкласс Суперкомпьютеры, отличаются сверхвысокой производительностью и надежностью и используются в крупных научно-технических центрах для управления процессами в реальном масштабе времени.

Компьютеры, входящие в подкласс Серверы, обладают высокой производительностью и надежностью и используются в качестве серверов в локальных и глобальных сетях.

Компьютеры, входящие в подкласс Персональные компьютеры, обладают средней производительностью и надежностью и используются в офисах и дома для работы с различными приложениями.

Подкласс Персональные компьютеры делится, в свою очередь, на Настольные, Портативные и Карманные компьютеры.

В иерархической структуре элементы распределяются по уровням, от первого (верхнего) уровня до нижнего (последнего) уровня. На первом уровне может располагаться только один элемент, который является «вершиной» иерархической структуры. Основное отношение между уровнями состоит в том, что элемент более высокого уровня может состоять из нескольких элементов нижнего уровня, при этом каждый элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента верхнего уровня.

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

В рассмотренной иерархической модели, классифицирующей компьютеры, имеются три уровня. На первом, верхнем, уровне располагается элемент Компьютеры, в него входят три элемента второго уровня Суперкомпьютеры, Серверы и Персональные компьютеры. В состав последнего входят три элемента третьего, нижнего, уровня Настольные, Портативные и Карманные компьютеры.

Изображение информационной модели в форме графа. Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей. Вершины графа (овалы) отображают элементы системы.

Элементы верхнего уровня находятся в отношении «состоять из» к элементам более низкого уровня. Такая связь между элементами отображается в форме дуги графа (направленной линии в форме стрелки). Графы, в которых связи между объектами несимметричны (как в данном случае), называются ориентированными.

Изобразим иерархическую модель, классифицирующую компьютеры, в виде графа (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Классификация компьютеров

Полученный граф напоминает дерево, которое растет сверху вниз, поэтому иерархические графы иногда называют деревьями.

Динамическая иерархическая модель. Для описания исторического процесса смены поколений семьи используются динамические информационные модели в форме генеалогического дерева. В качестве примера можно рассмотреть фрагмент (X-XI века) генеалогического дерева династии Рюриковичей (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века)

Вопросы для размышления

1. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью иерархических моделей?

Практические задания

2.4. Построить компьютерную модель фрагмента иерархической системы животного мира.

2.5. Построить компьютерную модель генеалогического дерева династии Романовых.

2.6. Построить компьютерную модель генеалогического дерева вашей семьи.

Сетевые информационные модели

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская).

Построим граф, который отражает структуру глобальной сети Интернет (рис. 2.7). Вершинами графа являются региональные сети. Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линиями (ребрами), а сам граф поэтому называется неориентированным.

Представленная сетевая информационная модель является статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и так далее).

Рис. 2.7. Сетевая структура глобальной сети Интернет

Вопросы для размышления

1. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью сетевых моделей?

Задания

2.7. Построить информационную модель локальной сети школьного компьютерного класса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *