Информационное моделирование
Процессы, приходящие в окружающем мире, настолько сложны и многогранны, что для их изучения используется метод информационного моделирования. С помощью создания моделей появляется возможность представить реальность в упрощенном виде. Удобнее всего вести ее формирование с помощью компьютера. В результате появляется реальный образ объекта, позволяющий понять основные его свойства и использовать информацию для решения конкретной задачи. Построение и использования моделей ведется практически во всех социальных и естественных науках.
Назначение информационного моделирования
С помощью моделирования ведется познание окружающего мира путем создания заместителей исследуемых объектов, которые получили название моделей существующих прототипов или оригиналов. Примером могут служить имена реальных людей, манекены человеческие фигур, макеты действующих самолетов, парков или мостов. Сюда же можно отнести глобусы или карты.
Все выпускаемые модели не могут полностью отразить характеристики оригинала и только указывают на часть его свойств. Примером является модель автомобиля без двигателя и остальных агрегатов. При этом некоторые объекты сразу могут отражать несколько оригиналов, предоставляя информацию о присутствующих у них свойствах. Мяч можно сравнить с планетой, указывая, что она круглая. Если рассмотреть глобус, то здесь появляется информация о расположении материков.
Наиболее качественной моделью считается та, которая с максимальной полнотой отражает признаки объекта. При этом полностью охарактеризовать свой прототип не может ни одна модель. Однако часто этого и не требуется. При создании модели самолета, которая предназначается для коллекции, главным является воспроизведение его внешнего вида, а не летных характеристик.
При изготовлении модели необходимо заранее знать предъявляемые к ней требования, и какие признаки оригинала она должна отражать. Исходя из этих условий, модели бывают двух видов:
- Натурная или материальная. К ним относятся макеты или муляжи, которые являются уменьшенными копиями воспроизводимого объекта. В данном случае идет обычное копирование внешних признаков оригинала. При этом копии могут иметь разные размеры отличные от прототипа. Хорошим примером является модель солнечной системы, которая во много раз меньше реальных параметров объекта.
- Информационная. Сюда относится словесное описание, схема, чертеж или формула. В данном случае ведется предоставление набора признаков об объекте с содержанием всей необходимой информации.
Предназначения моделей состоят в следующем:
- Представление масштабных будущих проектов. Сюда может относиться план застройки жилого сектора или архитектурные особенности отдельного помещения.
- Показ сложнодоступной информации. Это касается макетов в биологическом кабинете.
- Проверка работы создаваемых в будущем агрегатов. Модель самолета проверяется в аэродинамической трубе с целью выявления всех недостатков на стадии проектирования.
- Для точного прогнозирования. Снимки, полученные из космоса, дают представление о перемещении воздушных масс.
- С целью получения необходимой информации. Наглядным примером является места указания движения поездов или автобусов.
Разновидности информационных моделей
Информационные модели отражают свойства объекта в определенной форме. По способу представления они делятся на виды:
- Образные. Такие модели несут в себе информацию об объекте с помощью зрительных образов. Это могут быть рисунки или фотографии, расположенные на носителе информации. Классическими примерами являются бумага с нанесенным на нее изображением, фотографии или спутниковые снимки. Образные модели широко используются в учебных заведениях. Здесь они присутствуют в учебниках или как иллюстрации на плакатах
- Знаковые. Выглядят в виде формул, текста или написанной на определенном языке программы.
- Смешанные. В таких моделях присутствуют как образные, так и знаковые элементы. Сюда относятся географические карты, различные диаграммы или графики.
Информационные модели широко применяются при разработке чертежей для строительных и механических конструкций, а также при формировании электронных схем.
Графические модели
С помощью графического моделирования есть возможность представить объект в виде различного вида изображений. К ним относятся:
- Схема. Это графическое изображение объекта, выполненного с помощью условных линий. В результате появляется информация о структуре системы, ее внешнем виде и данные о некоторых характерных признаках. При этом она носит ограниченный характер, поскольку схема не обладает рельефностью. Если речь идет о блок-схемах, то их задача состоит в предоставлении алгоритма определенных действий для решения проблемы.
- Карта. Здесь идет описание местности в виде ее моделирования. Карта выглядит как уменьшенное изображение участка поверхности Земли разной по размеру территории. В результате появляется наглядная информация о рельефе местности, расположении населенных пунктов, проложенных автомагистралях и расстояний между объектами.
- Чертеж. Это нанесенный на бумагу в уменьшенном виде объект. Особенность проекта заключается в том, что он ведется методом проецирования детали в определенном масштабе. Для предоставления более полной информации в чертеже присутствуют размерные линии с нанесенными числами и текст. Их созданием занимаются проектировщики, которые работают в конструкторских бюро.
- График. Сюда включаются диаграммы, содержащие статистические данные об исследуемом явлении. График представляет собой разного вида линии, отражающие тенденцию развития процессов, их рост или падение.
На бумагу можно наносить объемные изображения узлов и деталей. Это значительно облегчает восприятие модели предмета.
Математические модели
Любые процессы можно описать с помощью математической символики. Сюда относятся разной сложности уравнения или любые типы неравенств. Существенную помощь в создании математических моделей оказало появление ЭВМ. С использованием электронно-вычислительной техники появилась возможность не только убыстрить расчеты, но и значительно их углубить. Это дало мощный толчок для формирования таких видов моделей, которых раньше невозможно было создать на практике.
Компьютерное математическое моделирование проводится в 7 этапов:
- Первый. Определяются цели моделирования, и ведется понимание структуры будущего объекта, а также взаимодействия его с окружающей средой. Определяется способ управления процессом на основании существующих целей и прогнозирование будущих последствий такого воздействия.
- Второй. Определяется степень важности входных параметров, которые разделяются по рангам.
- Третий. Ведется непосредственно разработка математической модели на основании имеющейся абстрактной формулировки.
- Четвертый. Подыскивается наиболее удобный способ исследования построенной модели. Оптимальным вариантом является численный метод, который хорошо поддается программированию.
- Пятый. Отлаживается разработанная программа.
- Шестой. Готовая программа тестируется на основании заранее известного результата. Если проверка проходит успешно, программа запускается в работу.
- Седьмой. Начинается непосредственно эксперимент и если точность полученных результатов не соответствует ожидаемым реальным процессам, модель отправляется на доработку.
Основным преимуществом математических моделей является универсальность, поскольку их можно использовать на разных явлениях, а иногда даже на целом классе.
Моделирование глобальных процессов
Во время моделирования процессов, проходящих в отдельно взятых науках, решаются локальные задачи. При этом перед человечеством стоит цель получения информации о ближайшем своем будущем. Здесь рассматривается не политическая и экономическая ситуация в отдельных государствах, а развитие человечества в целом.
Такая необходимость заключается в том, что из-за непродолжительности жизни человека, изменения, которые наблюдаются в мире, малозаметны. На развитие человечества и планеты влияет огромное количество проходящих процессов, которые взаимосвязаны между собой, но конечные результаты их деятельности предсказать невозможно. Человеческому уму не под силу решить такую проблему и только с помощью компьютерного моделирования можно спрогнозировать итог взаимодействия глобальных факторов на ближайший период и сделать относительно верный прогноз.
Возможные трудности
Причиной нестабильности могут стать следующие факторы:
- Увеличение численности населения. По статистике количество человек на Земле удваивается через каждые 40 лет. Это приводит к истощению источников, поддерживающих существование населения.
- Уменьшение природных ресурсов. Связано это с высокими темпами развития промышленного производства. К ним относятся полезные ископаемые и источники чистой воды.
- Повышенный процент в воздухе соединений углерода диоксида. Происходит это из-за уменьшения количества лесов на планете, поскольку их вырубка ведется в неконтролируемом порядке.
- Глобальное потепление на Земле. Причиной является неправильное хозяйствование человечества.
Трудности ведения отслеживания проблем состоят в том, что все происходящие на Земле процессы необходимо рассматривать в комплексе. С одной стороны рост производства относится к положительному фактору. Однако он за собой тянет негативные последствия в виде загрязнению почвы и атмосферы, а также повышенному расходу невозобновляемых энергоресурсов. Увеличение численности людей позволяет развивать нашу планету, но это влечёт за собой ухудшение состояния атмосферы.
Чтобы хорошо понимать и прогнозировать будущее развитие человечества, возникает потребность в моделировании всех процессов.
Соблюдение правил
В результате моделирования появляется возможность избежать будущих катастроф. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:
- В мире существуют возобновляемые ресурсы, к которым относятся вода, лес или рыба. Необходимо их расходовать так, чтобы они успевали восстанавливаться.
- К невозобновляемым ресурсам относятся различные виды руд, нефть или уголь. В процессе их потребления необходимо соблюдать меру, чтобы постепенно осуществлялся переход на потребление возобновляемых ресурсов, таких как солнечная энергия, или ветер. При организации научного подхода после исчезновения невозобновляемых видов природных источников произойдет плавный переход к использованию энергии от новых ресурсов.
- Загрязнение природы должно вестись такими темпами, чтобы она успевала очищаться. С этой целью на промышленных предприятиях обязательно требуется устанавливать очистительное оборудование.
Для охвата всех глобальных процессов ведется их моделирование, которое известно под названием WORLD. Полученные данные дают возможность наметить пути развития человечества для достижения благополучия и стабильности.
Современное строительное моделирование
Проектирование строительных объектов осуществляется с помощью цифрового моделирования. Обеспечивается это применением технологии BIM. Ее эффективность дает возможность существенно сэкономить финансовые и временные затраты. Такая технология позволяет создавать модели для ведения строительства объектов любой сложности, к которым относятся тоннели, мосты, высотные дома и скоростные трассы. BIM напоминает 3D моделирование с расширенной базой данных.
При создании модели 3D-объекта используются компоненты, загруженные в электронную базу. Сюда включаются стоимость используемых материалов, их физико-механические характеристики, данные инженерных изысканий. В том случае, когда параметры изменяются, программой в схему автоматически вводятся поправки.
С помощью моделирования BIM обеспечивается возможность архитекторам, проектировщикам, дизайнерам, коллективное ведение работы. Все вносимое ими данные тут же распределяются программой в нужные ячейки. Создание такой модели выражается в следующих преимуществах:
- комплексный расчет всех характеристик строительного объекта;
- устранение ошибок, которые возможны на стадии проектирования;
- выявление отклонений в заложенной технологии при ведении строительных работ;
- полная синхронизация всего процесса;
Любая задумка заказчика перед началом возведения объекта за счет использования системы моделирования предварительно просматриваются на экране. Это позволяет устранить все недопонимания между участниками проекта еще на стадии его разработки.
Функционирование модели BIM осуществляется на всех этапах:
- Проектирование. Сначала создается непосредственно 3D-модель. Это все подробные чертежи, спецификации и расчеты. Затем данные заносятся в программу, и после обработки формируется список предстоящих работ. Кроме того, на этой стадии с помощью компьютера проект дополняется такими данными как устройство подъездных путей, площадок для разгрузки и хранении, а также обслуживание спецтехники.
- Строительство. Наличия созданной 3D модели позволяет на этом этапе вести полный контроль возведения объекта. В случае выявления отклонений происходит их фиксации и корректировка. Такая работа ведется всеми участниками: заказчиком, застройщиком, инвестором и контролирующими органами.
- Эксплуатация. Технологии BIM даже после сдачи строительного объекта обладают возможностями контроля состояния строения в последующий период. Обеспечивается это наличием датчиков, подающих необходимую информацию на компьютерное оборудование.
Использование моделирования BIM позволяет сэкономить на постройке объекта до 20% средств. При этом время на его возведение сокращается на 12%, что придает проекту повышенную привлекательность.
Информационное моделирование относится к процедуре формирования и построения моделей различного формата, которые представляют собой хранилища, легко воспринимаемые человеком. Разрабатываются они абсолютно для всех сфер жизни и дают возможность получить данные о наиболее слабых сторонах объекта или текущего процесса, что позволяет принять меры для исправления ситуации.
Таисия Селедкова: «Российские стройматериалы стали полностью конкурентоспособны»
Большинство российских производителей строительных материалов в настоящее время активно внедряет в свою деятельность новые технологии и улучшает качество выпускаемой продукции. В этом уверена директор по маркетингу и коммуникациям ООО «Парок» Таисия Селедкова. В интервью «Строительному Еженедельнику» она рассказала о сформировавшихся тенденциях в отечественной строительной отрасли и новых направлениях работы компании PAROC, являющейся крупнейшим мировым производителем теплоизоляционных материалов.
– На Ваш взгляд, активно ли новые технологии применяются в настоящее время в строительстве и в производстве строительных материалов в России?
– Безусловно, активно. Внедрение новых технологий происходило постепенно в течение 20-25 последних лет – и сейчас многие российские строительные материалы обладают хорошими качествами, стали конкурентоспособны, востребованы на рынке.
Изначально помогли перенастроить отечественную строительную отрасль зарубежные игроки рынка, которые в 1990-х годах пришли в Россию. Среди них была и компания PAROC, крупнейший мировой производитель теплоизоляционных материалов. В России не только появились новые технологии, но за последние два десятилетия изменилась и сама культура производства.
Можно констатировать, что к сегодняшнему дню поменялась практически вся строительная отрасль. И она в технологическом плане продолжает активно развиваться. Например, сейчас уже многие проектировщики, девелоперы начинают задействовать в своей работе BIM-моделирование. В ближайшие год-два оно уже будет обязательным для всех бюджетных заказов и госэкспертизы. Хочется верить, что вслед за этим BIM-моделирование будет применяться повсеместно, ведь оно снижает трудозатраты и повышает контроль качества того или иного проекта.
– Необходима ли поддержка государства производителям инновационных строительных материалов? В чем она должна выражаться?
– Поддержка необходима. Причем работать она должна в различных формах. Во-первых, если материалы действительно инновационные, то государство могло бы предоставить определенные субсидии, налоговые льготы его производителям. Это даст стимул для работы компаний в данном направлении, апробации инновационной продукции на рынке.
Во-вторых, что тоже очень важно, помощь государства может выражаться и в своевременной коррекции законодательной и нормативной базы. Зачастую компаниям приходиться ориентироваться на устаревшие СНиПы и ГОСТы, которые ограничивают использование современных технологий. Как участники профессионального сообщества, мы помогаем обновлять данные стандарты, но считаем, что государственные органы должны этим заниматься более активно.
– А насколько широкое распространение получили в отрасли стандарты энергоэффективности?
– В принципе, к энергоэффективным можно отнести множество современных строительных материалов. Но если говорить в целом об отрасли строительства и ЖКХ, то внедрение стандартов энергоэффективности только начинается. Еще есть куда расти. Российские власти это понимают. Поэтому была создана «дорожная карта» по повышению энергоэффективности, утверждена стратегия, в соответствии с которой все жилые дома к 2030 году должны быть доведены до серьезного уровня энергосбережения.
На мой взгляд, также многое зависит от того, как в данном направлении работают органы власти на местах. Уже сейчас есть регионы-первопроходцы в реализации программ повышения энергоэффективности и улучшения качества капитального ремонта, в том числе за счет применения современных утеплителей кровли и фасадов.
– Какие новые технологии задействуют в своей работе производители теплоизоляционных материалов и, в частности, компания PAROC?
– Технологически само производство теплоизоляционных материалов за последние годы существенно не менялось, оно по себе достаточно консервативно. Тем не менее, многие игроки рынка пытаются задействовать в производстве новые возможности, которые улучшают характеристики продукции.
У компании PAROC есть свое ноу-хау в волокнообразовании каменной ваты. Добавлю, что у нас самый современный завод. Наши материалы соответствуют всем европейским и российским стандартам качества и экологической безопасности.
– Какой объем продукции вы производите в настоящее время в России?
– Наш завод был открыт в Тверской области в 2013 году. Его производственная мощность предполагает выпуск 50 тыс. т продукции в год. В настоящее время мы загружены практически на 100%. Видим востребованность всей линейки наших продуктов, как строительной, так и технической изоляции.
– И кто является приобретателем ваших материалов?
– Основная наша специализация b2b, т. е. работа для бизнеса. Заказчиками нашей строительной изоляции являются в первую очередь застройщики. Материал они задействуют при возведении жилых домов, коммерческих, социальных, спортивных объектов. Наш продукт использовался при реконструкции стадиона «Лужники» и строительстве нового стадиона на Крестовском острове в Санкт-Петербурге.
Техническую изоляцию приобретают компании нефтехимической отрасли, судовую – судостроители. В частности, наш изоляционный материал применялся при строительстве атомного ледокола «Арктика».
Сейчас компания начала более активно работать и с частным потребителем. Наша изоляция задействуется в индивидуальном домостроении. Из новинок – материал PAROC Sonus Plus, предназначенный для звукоизоляции внутренних перегородок, PAROC Smart Sauna – он с одной стороны покрыт алюминиевой фольгой и предназначен для теплоизоляции саун и бань.
– Какие перспективные направления деятельности Вы можете выделить?
– Сейчас мы очень плотно начинаем развивать производство ламельной изоляции. Хотим стать лидерами в выпуске данного материала. Ламель обладает множеством положительных потребительских характеристик, подходит для любых типов зданий, очень легко монтируется и позволяет решать многие архитектурные задачи. В частности, ламель можно задействовать в реновации жилых многоквартирных домов, тем более что она имеет отличные энергоэффективные свойства.
H+H выходит на новые сегменты рынка
В июне 2019 года компания H+H отмечает свое десятилетие. О том, с какими достижениями ведущий производитель автоклавного газобетона на Северо-Западе России встречает юбилейный год, рассказывает директор по продажам H+H Сергей Терехов.
– Что компания H+H приготовила в качестве подарка своим клиентам?
– Мы готовим несколько интересных новинок. Планируем выйти на новые для себя сегменты рынка – и по ряду направлений станем первопроходцами, поскольку будем формировать их практически с «нуля». Мы заинтересованы в продажах не только газобетона, но и других сопутствующих товаров, которые будем предлагать нашим клиентам.
С другой стороны, можно сказать, что сам рынок подготовил нам подарок. Этот строительный сезон уникален по нескольким причинам. Во-первых, строительная отрасль готовится к переходу на «новые рельсы». По этой причине часть застройщиков стремится завершить свои объекты до 1 июля, что вызвало рост спроса на стеновые материалы.
Во-вторых, один из крупных игроков на нашем рынке перезапускает свою производственную линию. Так что у нас есть отличные возможности закрыть этот сезон с максимальными продажами, о чем говорят и результаты первых 5 месяцев года. Продажи H+H выросли на 40% в сравнении с тем же периодом 2018 года. Фактически мы вышли на уровень 2015 года, что в нынешней ситуации строительного рынка можно оценить как очень серьезный задел.
– Как развивается региональный рынок газобетона?
– Мы видим пусть небольшой, но все-таки рост в 4%. Это вселяет осторожный оптимизм. Объемы продаж стабильны. Доля проникновения газобетона на строительный рынок растет. Этот материал все больше ценится за удобство, доступность, скорость строительства, экологичность, надежность и долговечность. К этому «послужному списку» газобетона сейчас добавились и его энергосберегающие свойства.
– Газобетон в тренде энергоффективности?
– Более чем. Мы это видим по 40%-ному росту продаж блока H+H Severin D300, который является самым энергоэффективным блоком на региональном рынке. Компания H+H – единственный производитель в СЗФО, который выпускает газобетон такой плотности. Стены из этого материала без какого либо утепления сохраняют больше тепла (в ряде случаев на 30%), чем стены из газобетона более высоких марок плотности или из других каменных материалов.
Поведение потребителей становится все более рациональным. Люди не только хотят знать, из каких материалов построен их дом, но и понимать, сколько они будут платить за его содержание в будущем. В первую очередь это касается расходов на отопление и обогрев. Это сильный аргумент. У нас были случаи, когда, сделав соответствующие расчеты, заказчики меняли продукт на более энергосберегающий уже на этапе реализации проекта.
Сегодня H+H Severin D300 востребован не только в малоэтажном домостроении, у нас много заказов и в многоэтажном строительстве. Да, это может быть монолитная конструкция, но наружные стены при этом будут выполнены из блоков D300.
В ближайшие 3–5 лет тренд на использование газобетона именно как энергоэффективного материала будет только возрастать. На рынке появятся блоки еще более низкой плотности, такие эксперименты уже идут.
– Как меняются требования потребителей к строительным материалам и как игроки рынка подстраиваются под них?
– Потребитель становится более образованным и грамотным. Сегодня он подходит к выбору продукта для строительства очень осознанно, со своим сформировавшимся мнением. От профессионализма компании, которая продает ему продукт или услугу, зависит его дальнейший выбор. Либо потребитель в силу своей осведомленности покупает то, зачем он пришел, либо он, получив доступные разъяснения, делает переход в сторону более качественного продукта.
Грамотный клиент – это очень хорошо для конкурентного рынка, ведь в этом случае цена уже не является определяющим фактором. Грамотный потребитель помимо приемлемой цены хочет получить качественный продукт и отличный сервис. В этом направлении и работает H+H. Например, у нас очень качественная техническая поддержка. Мы бесплатно консультируем наших клиентов по вопросам любой сложности.
– За счет чего H+H удается выдерживать конкуренцию с другими производителями?
– Во-первых, это четкая и понятная ценовая политика для всех наших потребителей. Мы много сделали и делаем, чтобы разъяснить нашим клиентам, в чем преимущества газобетона H+H.
Во-вторых, для нас стратегически важно прямое взаимодействие с конечным потребителем. Без разницы, работаем ли мы с клиентом через дилера или он обратился к нам сам. С конечным потребителем объекта мы всегда работаем напрямую, он получает полное техническое сопровождение.
В-третьих, это сервис в доставке. Мы полностью ушли от возможных «самовывозов», что существенно сократило вторичные рекламации из-за некачественной доставки. Сегодня мы плотно работаем с транспортными компаниями, которые доставляют продукцию H+H. Они знают, как грузить и разгружать продукт, как его везти, как крепить.
И главное. Несмотря ни на какие изменения рынка, H+H Россия сохраняет высокое качество своей продукции.
– Насколько важны для современного производителя инновации?
– Строительный процесс становится все более быстрым. Застройщики хотят строить быстро, чисто и качественно. Это стимулирует спрос на новые технологии и продукты. В нашем случае рынок оценил блоки с уменьшенной толщиной для возведения перегородок, которые позволяют значительно увеличить площадь будущего здания, не меняя при этом границ застройки. Спрос на такой продукт толщиной всего 75 мм и высотой 250 мм вырос в три раза. Мы единственный производитель в регионе, который выпускает такой тонкий блок.
Другой пример – всесезонный клей LimFix, при применении которого скорость кладки увеличивается на 30% и нет никаких мокрых процессов. Для использования LimFix нужен качественный продукт с идеальной геометрией, так как только в этом случае строительный процесс будет по-настоящему быстрым. Все это важно для застройщиков, это то, что требует рынок. В этом случае мы даем и идеальную геометрию блока, и качественный сопутствующий продукт, тот самый LimFix.
– Строительная отрасль на пороге цифровизации. Что делает в этом направлении H+H?
– В этом году мы перешли на электронный документооборот со всеми поставщиками. Мы работаем над тем, чтобы перевести всю бизнес-работу в формат CRM. Это будет касаться взаимодействия с клиентами, планирования, закупок и расходов сырья, отгрузок. Процесс идет.
– Что сегодня можно построить из газобетона? Знатоки говорят, что из этого материала получаются отличные бани и мангалы.
– Сложнее сказать, чего нельзя построить из газобетона. Этот материал применяется как для гражданских целей (жилые дома, бизнес-центры, общественные и промышленные здания), так и при строительстве военных объектов, а также таких уникальных сооружений, как «Лахта Центр», «Зенит-Арена».
Газобетон позволяет строить быстро, легко и относительно недорого. Так как данный материал является несгораемым и при воздействии на него огня не выделяет абсолютно никаких вредных веществ, это делает его популярным для устройства мангалов, инсталляций для барбекю. Востребован газобетон и для возведения бань и саун. Причина все та же – материал не горит, в отличие от дерева, и довольно хорошо сохраняет тепло внутри помещения бани.
– С какими мифами о газобетоне при всей его популярности еще приходится сталкиваться?
– Чаще всего природа образования мифов связана с отсутствием знаний о материале, его свойствах и возможностях применения. Всех желающих узнать больше о качествах газобетона приглашаем зайти на наш сайт HplusH.ru, где в разделе «Полезная информация» есть все ответы на все вопросы.