ТИМатические метаморфозы

31.05.2024 00:00

Технологии информационного моделирования продолжают внедряться в проектирование, строительство и другие смежные отрасли. Однако есть определенные сложности в регуляции и стандартизации ТИМ, считают эксперты, что замедляет их более широкое проникновение и использование.

С 1 июля 2024 года все новые проекты в жилищном строительстве, реализуемые по 214-ФЗ, будут обязаны исполняться с использованием технологий информационного моделирования. С 1 января следующего года это же требование будет распространяться на все остальные девелоперские проекты. В целом, по мнению участников рынка, внедрение ТИМ (BIM) в проектную, строительную и другие отрасли растет. Многие заказчики и исполнители понимают значимость информационного моделирования в решении множества задач. Тем не менее, полагают эксперты, есть и сложности. Они связаны с противоречивым нормотворчеством, отсутствием ряда единых правил и стандартизации ТИМ.

На пути к национальным стандартам

По словам заместителя генерального директора АО «СиСофт Девелопмент» по науке Михаила Бочарова, сейчас правительство, профильные министерства, технические комитеты и отраслевые ассоциации активно работают над созданием стандартов для российских технологий информационного моделирования. «Основой остается Градостроительный кодекс РФ, но есть попытки исказить требования федерального закона и создать хаос в нормативном поле. И частично это удается. Амбициозные замыслы информационного моделирования включают и принципы управления данными, до сих пор не используемые в мировой практике. Что позволит в ближайшем будущем оптимизировать процессы взаимодействия, особенно на этапе эксплуатации объекта информационного моделирования, и обеспечивать процессы надежными данными информационной модели в машиночитаемых и машинопонимаемых форматах. Это длинный путь, но мы его пройдем быстро. Нам оказали неоценимую помощь западные вендоры, добровольно «отчистив» наш рынок от своего ПО, но пока оставив навязанные стандарты и форматы. Поэтому нам необходим, в частности, национальный формат хранения, передачи и управления данными ИМ, так как зарубежные форматы не отвечают сегодняшним российским отраслевым реалиям», — отмечает эксперт.

За последний год, подчеркивает Михаил Бочаров, развитие российских ТИМ и степень их внедрения вышли на новый уровень. Многие компании оценили преимущества отечественных разработок, а также осознали риски, которые несет дальнейшее использование импортного ПО. Полное понимание того, как работают ТИМ, есть у специалистов, работающих в сфере промышленного строительства, а также у крупных девелоперов, часть которых уже использует ТИМ на этапе строительства. Безусловно, понимание значимости и перспектив ТИМ имеется и у государства. Регионы-драйверы сейчас создают собственные проекты, направленные на внедрение российских технологий информационного моделирования, а также их популяризацию.

Схожие выводы делает и первый заместитель генерального директора АО «Управление строительства № 30» Павел Мирошниченко: «Говоря о внедрении ТИМ-технологий, я для себя провожу следующую аналогию: вспомните первую презентацию сотни одновременно включенных ламп Эдисона в конце ХIX века в Нью-Джерси. Газеты тогда раскритиковали проект — мол, дорого, сложно в изготовлении, нереалистично в повседневной жизни и так далее. При этом от газовых фонарей все же начали быстро избавляться, и электрические лампочки стали обыденностью. Так же — и с ТИМ, и с любой другой технологией. Сначала трудно, затем ахаем: как без этого обходились прежде? Не скажу, что сегодня внедрение технологий информационного моделирования переживает какой-то бум, и это, безусловно, не дань мировым трендам, а все же жизненная необходимость, к которой закономерно подошла наша строительная отрасль».

Цифровизация, добавляет Павел Мирошниченко, это уже не туманное будущее, а вчерашний и сегодняшний день. Поэтому BIM-технологии стали если не обыденностью, то, во всяком случае, понятным и принятым в работу аспектом нашей деятельности. «Уверен, что их внедрение в рутинные процессы происходило бы на порядок быстрее, если бы не история с санкциями и прочими разрывами деловых связей с нашими так называемыми партнерами. Не секрет, что раньше мы оперировали их программными продуктами при построении информационных моделей. Увы, по объективным причинам мы их лишились. И здесь я нахожу весомые плюсы: наши отечественные разработчики начали создавать вполне приемлемые аналоги — не хуже, а зачастую и где-то лучше западных», — констатировал он.

Внедрение технологий информационного моделирования в строительство набирает обороты, считает генеральный директор ООО «БИМПРО» Анна Николаева. Важным шагом стало введение обязательного ТИМ для бюджетных объектов и ожидаемое введение обязательного ТИМ для застройщиков этим летом. Эти государственные меры создали, с одной стороны, хаос в индустрии, особенно у тех, кто ранее не слышал про ТИМ и BIM, с другой стороны,  стали мощным импульсом в понимании, что цифровизация процессов неизбежна, и обратной дороги не будет.

«Мы видим на рынке серьезные изменения в части требований застройщиков/заказчиков — в технических заданиях появились ссылки на дополнительные нормативы или непосредственно требования к информационным моделям. Но, к сожалению, нарастает все бо́льший разрыв между пониманием целей и эффектов внедрения BIM, использованием информационных моделей у профессионального практикующего сообщества (застройщики, проектировщики) и государственным регулированием этих процессов. И там, где модели должны помогать и повышать эффективность, данные модели становятся обузой как для исполнителей, так и для принимающих сторон, а впоследствии ложатся в стол», — подчеркивает Анна Николаева.

На наш взгляд, темпы внедрения ТИМ-технологий снизились, полагает старший партнер, технический директор ООО «ПСС» Константин Биктимиров, особенно в проектировании. Тем не менее тренд на внедрение технологий информационного моделирования остается. Ощущается рост использования отечественных решений для ТИМ, особенно в части Сред общих данных (СОД), проверки информационных моделей, выгрузки физических объемов работ и материалов из модели. В этих областях отечественные решения ТИМ нарастили функционал, что очень радует.

«В части выстраивания стратегии перехода к ТИМ за последние два года подход не изменился. Есть определенные методики, при которых сначала формируются цели цифровизации проектной или строительной фирмы и задачи, которые надо реализовать, и исходя из целей и задач прорабатывается стратегия внедрения ТИМ-технологий. В последние два года одним из основных факторов внедрения стали требования государственных органов, но этот фактор пока не до конца формализован. Это накладывает свой отпечаток, так как наши заказчики очень часто запрашивают пояснения ТИМ-технологий с точки зрения регулятора», — отмечает эксперт.

По словам руководителя департамента информационного моделирования и автоматизации WE-ON GROUP Алексея Бабинова, внедрение технологий проходит посредством появления дополнительных требований к участникам процессов. Такие требования сейчас уже присутствуют практически у каждого крупного девелопера Москвы и у многих продвинутых девелоперах в регионах. «Государство также готовит свои собственные требования к цифровым информационным моделям, но, к сожалению, государственные стандарты по БИМ/ТИМ/ЦИМ в данный момент все еще уступают по проработке и практичности тому, что уже есть у частного бизнеса. Государству такая стандартизация в первую очередь нужна для применения цифровых информационных моделей в госзаказах. Текущая ситуация с существующими стандартами, например с СП-333, не позволяет применять эти требования на практике из-за сильного методологического уклона данных документов, а также перегруза их второстепенными задачами, которые на данном этапе цифровизации не представляется возможным выполнить, используя текущий технологический потенциал существующего программного обеспечения».

Мы будем говорить о нашей отрасли и инженерных изысканиях, продолжает тему технологий информационного моделирования генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник: «Я бы разделил их на два направления — это геодезические и геологические изыскания. С геодезическими изысканиями все обстоит неплохо, есть понимание у всех представителей отрасли, что входит в ТИМ по "геодезии", к тому же есть большое количество инструментов для работы с данными. Эта сфера показала стремительный рост в последнее время, в частности развитие БПЛА и система сканирования позволяют получать большое количество качественных данных (цифровые модели местности, рельефа, мониторинг и др). В части геологических изысканий все обстоит намного хуже. На сегодняшний день нет единого стандарта к цифровым данным по геологии, однако за последние два-три года в этом направлении развитие идет, в том числе и в части инструментов (специализированное ПО). В частности, на региональном уровне в Санкт-Петербурге и Москве создаются 3D-модели подземного пространства. Пока ни у геологов, ни у чиновников нет четкого представления, в каком формате или виде должны быть представлены цифровые данные в части геологических изысканий. Необходимо выработать единый стандарт по представлению цифровых данных геологических изысканий, с тем чтобы эти модели можно было использовать в проектировании и эксплуатации объектов», — считает он.

Оптимальный подбор

Очень важно, полагают эксперты, компаниям, внедряющим ТИМ, подобрать их наиболее оптимальный вариант. По мнению коммерческого директора компании «Ингипро» Вадима Пронина, этап выбора информационных систем является ключевым при переходе к оптимальному набору ТИМ-инструментов для предприятия. «Правильно организованный выбор позволит значительно упростить последующее внедрение информационной системы (ИС) и повысит эффективность ее использования. Сложности, с которыми можно столкнуться, связаны с недостаточно эффективным подходом к организации процесса выбора будущих информационных систем. Часто встречаются следующие ошибки: процесс выбора ИС и их сравнения не выделяют в отдельный вид деятельности, не выделяют команду выбора, работа ведется по “остаточному принципу”; сравниваются функции систем, часто в виде таблиц, без привязки к задачам, которые эти системы должны решать. Кроме того, бывает, что задачи для информационных систем не формулируются явно, а также не проводится полноценное тестирование выбранных систем на реальных проектах», — полагает он.

Самое первое, важное и основное в начале работы с ТИМ, считает Павел Мирошниченко,  это четко обозначить цели и задачи нашей будущей информационной модели, а их устанавливает заказчик. Будет это 3D-BIM — трехмерная пространственная модель объекта, которая включает в себя, кроме комплекса всевозможных чертежей, информацию об инженерно-геологических изысканиях, безопасности и обеспечении строительства, в этом случае работают одни специалисты, если заказчик хочет видеть 4D-BIM (ко всему вышеперечисленному добавляется, скажем, временное планирование) — привлекаются другие специалисты; если интересна 5D-BIM (учет финансовых затрат), то закономерно нужны экономисты в команде и т. д. Поэтому, рекомендует он, начинать надо все же с первой модели — 3D, освоить ее и постепенно наращивать информативность по мере обучения сотрудников.

«Выстраивать переход к оптимальному набору ТИМ нужно со стандартизации данных ИГИ. Должен быть единый для всех формат, чтобы независимо от инструмента (ПО) получаемые в процессе изысканий данные могли быть использованы в любом случае, будь то предпроектная оценка геотехнических решений либо расчеты. На первых этапах будут ошибки в различных коллизиях и нестыковки данных, но по мере накопления опыта они будут устранены», — обращает внимание Николай Олейник.

Касаясь оптимального для работы набора ТИМ, рассказывает Михаил Бочаров, подход нашей компании заключается в формировании индивидуального предложения для каждого заказчика, который обращается к нам, на основе оценки структуры, ресурсов и целей его предприятия: «Общая схема в этой ситуации едва ли возможна. Но аудит, о котором говорилось выше, — первый и необходимый шаг, который нужно сделать до приобретения и внедрения нового продукта. Именно он поможет избежать ошибок, связанных, например, с необходимой, но не проведенной на момент внедрения оптимизацией бизнес-процессов, или с отсутствием нужного количества специалистов для работы с ПО и т. д».

В теории и практике

Опрошенные эксперты также считают важным уделять серьезное внимание подготовке кадров, которые будут работать с ТИМ. Молодые специалисты — выпускники вузов должны иметь, полагают они, не только теоретические знания, но и практические навыки работы с различными инструментами для моделирования данных. Соответственно, важно организовывать стажировки и практику для студентов в компаниях, которые уже успешно используют ТИМ в своей деятельности.

По словам главного инженера-технолога строительства компании «Айбим» Андрея Андреева, появление новых правил и изменений в законодательстве РФ требуют формирования новых компетенций в области ТИМ, особенно это касается государственных организаций. Речь идет не только о создании нового направления в вузах, но и о его полноценном развитии. Это позволит быстрее внедрять цифровые технологии, повысить уровень прикладных компетенций, практически применять ТИМ в строительстве и использовать новые подходы в области подготовки квалифицированных кадров.

«Кроме того, важно эффективно применять полученные компетенции с учетом специфики деятельности своих организаций (застройщиков, проектных институтов, строительных и эксплуатирующих организаций). Таким образом, создание специализированных факультетов в образовательных учреждениях и центров компетенций в области информационного моделирования обеспечит научный подход и придаст значительный импульс для повышения цифровой зрелости, а также поможет решить проблему с отсутствием квалифицированных кадров, что в итоге приведет к ускорению цифровой трансформации строительной отрасли», — уверен Андрей Андреев.

Михаил Бочаров отмечает, что, безусловно, объем материала по ТИМ в профильных образовательных учреждениях необходимо увеличивать. Подготовка специалистов, компетентных в работе с российским инженерным программным обеспечением, — не только вклад в развитие строительной отрасли, но и необходимый шаг в формировании технологического суверенитета страны. Сейчас сложилась уникальная ситуация, когда два эти направления развиваются синхронно. Задача науки сейчас — внести вклад в унификацию понятий, терминов, определений, а также в разработку методик для ТИМ-сферы, что ускорит не только внедрение данных технологий, но и формирование бесшовной экосистемы создания, обращения, управления и применения информационных моделей в России.

Современные образовательные программы по ТИМ, считает Анна Николаева, большей частью состоят из теории, которая не очень-то помогает в практической деятельности: «Считаю очень важным поднимать научное направление ”информационное моделирование в строительстве” на уровень полноценных исследований ввиду отсутствия таковых в достаточном объеме. Предположу, что даже обязательное внедрение ТИМ в России было бы порядком эффективнее, если бы оно было основано на результатах исследований, научной аналитике проблем и выдержках из опыта зарубежных стран».

Похоже думают и другие эксперты. «Конечно, абсолютно согласен, что в образовательных программах необходимо больше давать знаний по ТИМ, научная составляющая должна быть, но более прикладная. Использование технологий информационного моделирования должно пересекаться с разработкой собственных решений, программированием. Будущим специалистам необходимо выходить не просто с научными знаниями, а в первую очередь с практическими», — полагает Константин Биктимиров.      

На сегодняшний день, отмечает Николай Олейник, во многие образовательные программы внедрены компетенции по ТИМ в виде отдельных дисциплин или практик: «На мой взгляд, относить информационное моделирование к научным направлениям не совсем корректно, здесь больше прикладные задачи исследования, а также кооперация с инновациями в ИТ-сфере».

В отдельном направлении по информационному моделированию есть один важный нюанс, считает Алексей Бабинов, который в данный момент уже начинает превращаться в определенного рода проблему. Заключается он в том, что очень велик соблазн начать выстраивать методологию исключительно вокруг процессов информационного моделирования, поскольку они достаточно понятны сами по себе, имеют заданные цели и способы их достижения, но такого рода методология очень быстро начинает отрываться от реальности и как будто даже забывать, для чего именно она создается. «Теряется принцип того, что это методология информационного моделирования в строительстве должна работать на нужды именно строительной отрасли, а не наоборот. Сейчас же все явственнее ощущается отрыв такого рода методологий от реальности, когда то, что в них постулируется и предлагается, все больше и больше оторвано от реальных задач в проектировании, строительстве, эксплуатации», — добавляет он.

По словам Павла Мирошниченко, отечественное образование в сфере строительной отрасли также трансформирует свои образовательные программы с учетом ветра ТИМ-перемен, в том числе во взаимодействии с бизнесом. В частности, наша компания активно сотрудничает с кафедрой «Строительство подземных сооружений и горных предприятий» НИТУ МИСИС. Вместе мы создали центр подготовки специалистов-проектировщиков, ознакомленных с инструментарием для комплексной цифровизации геологоразведки в стране и готовых выполнять сложные, даже уникальные задачи.

«А научное направление развития ТИМ уже есть: недавно создана ассоциация "Национальное объединение организаций в сфере технологий информационного моделирования" (НОТИМ), куда входят не только практикующие BIM-технологии застройщики, но и ученые, разработчики, инженеры. На этой площадке аккумулируются новинки и разработки, которые затем либо интегрируются в работу, либо уходят с рынка. Кроме того, в Москве традиционно проходит BIM-форум — главное научное и деловое событие, посвященное BIM-технологиям в проектировании и строительстве. Науку информационного моделирования пишем мы с вами даже в эту минуту», — резюмировал Павел Мирошниченко.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ, BIM-ТЕХНОЛОГИИ BIM БИМ-ТЕХНОЛОГИИ БИМ, BIM-МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЦИФРОВИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНАЯ ОТРАСЛЬ, СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТИМ
Подписывайтесь на нас:

Информационное моделирование

03.04.2023 09:00

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:

  1. 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.
  2. 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:

  1. Представление масштабных будущих проектов. Сюда может относиться план застройки жилого сектора или архитектурные особенности отдельного помещения.
  2. Показ сложнодоступной информации. Это касается макетов в биологическом кабинете.
  3. Проверка работы создаваемых в будущем агрегатов. Модель самолета проверяется в аэродинамической трубе с целью выявления всех недостатков на стадии проектирования.
  4. Для точного прогнозирования. Снимки, полученные из космоса, дают представление о перемещении воздушных масс.
  5. 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:

  1. 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
  2. Знаковые. Выглядят в виде формул, текста или написанной на определенном языке программы.
  3. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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:

  1. 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.
  2. Второй. Определяется степень важности входных параметров, которые разделяются по рангам.
  3. Третий. Ведется непосредственно разработка математической модели на основании имеющейся абстрактной формулировки.
  4. Четвертый. Подыскивается наиболее удобный способ исследования построенной модели. Оптимальным вариантом является численный метод, который хорошо поддается программированию.
  5. Пятый. Отлаживается разработанная программа.
  6. Шестой. Готовая программа тестируется на основании заранее известного результата. Если проверка проходит успешно, программа запускается в работу.
  7. 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:

  1. Увеличение численности населения. По статистике количество человек на Земле удваивается через каждые 40 лет. Это приводит к истощению источников, поддерживающих существование населения.
  2. Уменьшение природных ресурсов. Связано это с высокими темпами развития промышленного производства. К ним относятся полезные ископаемые и источники чистой воды.
  3. Повышенный процент в воздухе соединений углерода диоксида. Происходит это из-за уменьшения количества лесов на планете, поскольку их вырубка ведется в неконтролируемом порядке.
  4. 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:

  1. В мире существуют возобновляемые ресурсы, к которым относятся вода, лес или рыба. Необходимо их расходовать так, чтобы они успевали восстанавливаться.
  2. 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.
  3. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ, BIM-ТЕХНОЛОГИИ BIM БИМ-ТЕХНОЛОГИИ БИМ, технологии, IT-ТЕХНОЛОГИИ, НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ЦИФРОВИЗАЦИЯ, ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТИМ
Подписывайтесь на нас:

Электрические сети

31.03.2023 09:00

Электрическая сеть — это совокупность подстанций, распределительных устройств и линий, которые их соединяют. Располагают их на территории района, города, клиента. Очень важно, чтобы их монтаж прошел правильно, так как ошибки приведут к созданию опасных для жизни людей ситуаций.

Классификация электрических сетей по роду тока

По роду тока можно выделить сети переменного и постоянного тока. Если говорить о первом типе, то трехфазная разновидность 50 Гц имеет ряд преимущество по сравнению со вторым:

  1. Можно трансформировать напряжение с одного на другое в больших пределах.
  2. Можно передавать большие мощности на солидные расстояния. Достигаются такие результаты трансформацией напряжения генераторов в более высокое напряжение. Этот способ позволяет сократить потери в линиях.
  3. При трехфазном переменном токе нет нужды монтировать в конструкцию коллектор, что повышает надежность, а также упрощает работу.

Конечно, у переменного тока есть и недостатки. В первую очередь следует выделить необходимость выработки реактивной мощности, которая требуется для создания магнитных полей оборудования. Кроме того, для повышения ее коэффициента приходится брать конденсаторные батареи или синхронные компенсаторы. А это значит, что установка обойдется дороже по цене. Передача мощности на большие расстояния ограничиваются стойкостью параллельной работы систем.

Если говорить о постоянном токе, то он также имеет свои преимущества:

  1. В токе нет реактивной составляющей.
  2. Регулировка электродвигателей очень удобная и плавная.
  3. Имеется большой начальный вращаемый момент у сериесных двигателей, которые часто используются в кранах.
  4. Присутствует возможность электролиза.

При этом постоянный ток не позволяет простыми способами трансформировать одно напряжение в другое. Кроме того, передавать мощность на дальние расстояние не получится.

Переменный ток считается универсальным за счет обилия своих преимуществ. Его можно использовать в самых разных сферах, меняя напряжение в необходимую сторону посредством изоляторов.

Постоянный ток используется в основном для обеспечения стабильной работы промышленных предприятий, в которых питает цехи, печи и так далее. Кроме того, именно он позволяет ездить трамваям, троллейбусам, поездам в метро. На нем функционируют также и электромобили.

Классификация электрического тока по напряжению

По напряжению сети можно поделить на: до 1 кВ или выше 1 кВ. У каждой отдельной есть свои номинальные показатели, при котором оборудование работает стабильно и не тратит лишних ресурсов. Можно выделить такие варианты деления:

  1. Ультравысокое напряжение — от 750 кВ и более. Подобные линии обустраиваются на высоких и мощных столбах, по три провода на фазе. Минимальное число изоляторов — 20.
  2. Сверхвысокое напряжение — 750, 500, 330 кВ. Линии также устраиваются на высоких и мощных столбах, на каждой фазе — два провода. Минимальное число изоляторов — 14.
  3. Высокое напряжение — 220, 150, 110 кВ. В линиях применяют столбы из материалов высокой прочности, а между проводами делают изоляцию. Число изоляторов — от 6 до 9. ЛЭП дополняется тросами, защищающими от молний.
  4. Среднее первое напряжение — 35 кВ. Для обустройства применяют столбы из материалов высокой прочности, а между проводами делают изоляцию. Защита от молний необходима лишь на тех участках, которые находятся в опасных зонах.
  5. Среднее второе напряжение — 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ. Линии передач устраиваются на одиночных столбах увеличенного размера.
  6. Низкое напряжение — 0,38 кВ, 0,22 кВ, 0,11 кВ и менее. Это бытовая или промышленная проводка местного характера на одиночных столбах, установленных в земле.

Именно такой классификацией пользуются специалисты чаще всего.

Какие еще используются классификации

Помимо уже указанных классификаций, можно также применять для деления сетей такой критерий, как функциональная нагрузка:

  1. Общее электроснабжение: быт, промышленность, сельское хозяйство, транспорт.
  2. Автономные сети: мобильные и обособленные объекты, промышленная и оборонная инфраструктура.
  3. Промышленно-технологическое электроснабжение.
  4. Контактные сети: железнодорожный транспорт, электрический и гибридный транспорт и тому подобное.

Кроме того, электрические сети делятся на группе в зависимости от масштабных признаков и размеров:

  1. Магистральные. Для таких сетей типично очень высокое напряжение и огромная мощность.
  2. Региональные. Обеспечивают энергией города, районы и так далее.
  3. Районные. Электричество распределяется между малыми и средними объектами-потребителями.
  4. Внутренние. В таком случае сеть работает внутри маленьких локаций.
  5. Сети электрической проводки в отдельных зданиях или помещениях.

От принадлежности к конкретной группе зависит напряжение и прочие характеристики всей сети.

Как оптимизировать расходы электроэнергии

Бывают ситуации, когда домашние приборы тратят слишком много электроэнергии. На самом деле, ее можно экономить, при этом не жертвуя собственным комфортом. Эффективнее всего — снизить потребление. Банальный пример: многие люди не отключают зарядку смартфона от сети. На самом деле, она поглощает не так много энергии, но если умножить на 720 часов, то итоговая сумма выходит внушительной. Даже в спящем режиме приборы потребляют какое-то количество электричества. Вынуть шнур питания из розетки не так сложно.

Что касается бытовых приборов высокой мощности, здесь необходимо изучить инструкции по эксплуатации. К примеру, если разогревать в чайнике не полный объем воды, а ровно под пару стаканов чая, можно немного сэкономить. Чтобы холодильник потреблял меньше электричества, необходимо установить его дальше от источников тепла. При работе с утюгом следует подбирать оптимальную температуру, а не самую большую.

Ощутимый источник трат — техника, которая создает дома комфортный микроклимат. Чтобы тратить меньше денег на искусственный обогрев, рекомендуется хорошо продумать вопрос с утеплением. При использовании кондиционера рекомендуется следить за тем, чтобы прохлада не выходила за пределы жилища, а также важно вовремя обслуживать технику.

Грамотно продуманные и верно расположенные источники освещения также помогают сэкономить потребление энергии. Специалисты советуют покупать не лампы накаливания, а светодиодные. Также рекомендуется локализовать зоны комфорта с возможностью отключения общего освещения. Высокий потенциал энергопотребления есть у умных домов.

Помехи в электрических сетях

Периодически в сетях могут происходить помехи, которые возникают по разным причинам: природным явлениям (грозы, ионизация воздуха и так далее), техногенные воздействия, электромагнитные волны различного происхождения. Наличие импульсных токов отрицательно сказывается на работе современной технике, со временем она перестает работать стабильно, а также может вообще сломаться. Стоит отметить, что самые распространенные проявления помех такие:

  • неожиданные, но непродолжительные изменения напряжения;
  • отклонения от номинальных параметров;
  • изменение гармоники электричества;
  • колебания амплитуды;
  • импульсные всплески.

Конечно же, нельзя полностью управлять работой электросети, но все же реально защитить свою технику от поломок. Конкретный способ подбирается в зависимости от специфики прибора. Обычно для этого используют стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания, преобразователи частоты, регулируемые трансформаторы или сетевые фильтры. При этом отмечается, что именно бесперебойники являются самым надежным способом защиты. Техника будет снабжаться питанием в течение некоторого времени, что позволяет корректно все отключить.

Помехи можно «увидеть» только при помощи специализированной аппаратуру. С такой задачей справляется, например, осциллограф. У него есть экран, который выдает осцилограмму. На ее основе можно сделать соответствующие выводы.

Зачем нужны изоляторы

Электрические изоляторы — важная часть любой сети. Они представляют собой диэлектрические элементы установок из изоляции и армирующих материалов. Используются для крепления шин, проводов и прочих элементов к корпусу всей установки. В зависимости от назначения изоляторы можно классифицировать на такие типы:

  1. Стационарные. Применяются для механического крепления токоведущих стрежней и ошиновки в распределительных устройствах. Могут быть опорными и проходными.
  2. Аппаратные. Похожи на стационарные, но применение у них более широкое.
  3. Линейные. Подходят для установки на наружные конструкции. Отличительная черта — присутствие широких ребер или юбок.

Электрические изоляторы не только применяются для крепления, но еще и позволяют отделить установки друг от друга, а также выполняют прочие несущие функции.

Что такое короткое замыкание

Иногда в электросетях случается короткое замыкание. Это не самое приятное явление, которое визуально напоминает небольшую молнию, сопровождаемую хлопком. Возникает при случайном замыкании голых проводов, попадании сверла дрели в открытую проводку и так далее. На фоне этой проблемы часто наблюдаются повреждения самой сети, иногда горит изоляция или вспыхивают окружающие предметы.

По сути, короткое замыкание — это случайное соединение двух точек, представляющих единую цепь и имеющих при этом различные потенциалы. В роли источника нагрузки может выступать буквально что угодно, даже не вовремя подключенный к сети чайник. К сожалению, никто не застрахован от такого явления. Раньше для защиты использовались электрические щитки со специальными пробками. Сейчас для этой же цели применяются автоматические предохранители, которые отключают отдельные элементы сети при возникновении критической ситуации.

Как защитить электросеть в доме от пожара

Электросети, к сожалению, порой могут становиться причиной пожара. Большая часть возгораний возникает вследствие коротких замыканий, но на втором месте находится простая человеческая халатность, когда приборы остаются без внимания. Также иногда проблема состоит в излишней нагрузке на сеть. Хотя, конечно, изредка причиной пожара выступает низкое качество самой сети или ошибки при ее оборудовании.

Проще не допускать подобных ситуаций, а не разбираться с последствиями. При монтаже проводки следует помнить о следующем:

  1. Необходимо избегать прокладки кабелей под горючей отделкой. Лучше всего делать это под штукатуркой.
  2. Распределительные щитки должны быть из материалов, стойких к огню.
  3. Нельзя экономить на сечении проводов.
  4. Скрутки под запретом.

Во время ремонтных работ необходимо проверить состояние проводки, при необходимости ее починив. Важно проводить ревизию на предмет стабильности.

Для чего необходимо заземление

Ни одна электросеть не обойдется без качественного заземления. Несмотря на то, что современная техника абсолютно безопасна, порой все же могут возникать ситуации, когда высок риск получить удар током. Заземление призвано сохранить человеку жизнь. Принцип работы очень простой: корпус прибора, подверженный электрическому потенциалу, благодаря защитным контактам имеет надежное соединение с заземлителем. В опасной ситуации материал берет основную силу тока на себя.

По факту система включает три части: контур, шины и разводка проводов. Реализация происходит при помощи специальной конструкции, углубленной в землю. Для выведения наружу применяются специализированные шины.

Если прибор не заземлить, высок риск возникновения различных аварий. При соприкосновении человека с прибором он получит удар током, который может оказаться смертельно опасным. Кстати, достаточно часто подобные системы применяются и для защиты от молний.

Чем опасно поражение током

Человеческое тело, как известно, является хорошим проводником тока. При этом сопротивление электричеству абсолютно разное у разных людей (даже у одного и того же человека оно отличается в зависимости от ряда факторов). Большое влияние оказывает влажность в помещении, температура, состояние одежды, обуви и так далее.

Тяжесть поражения тела зависит от того, какой была сила и частота тока, как долго он воздействовал, насколько сильным было сопротивление, какова была площадь соприкосновения. Опасность резко возрастает при проведении таких работ, как починка колодцев и прочих резервуаров. Самыми опасными считают помещения, в которых влажность достигает показателя 100%. Специалисты выделяют четыре типа травм:

  1. Вспышка или короткий удар. Обычно у человека отмечаются только поверхностные ожоги. Ток не проходит сквозь кожу.
  2. Воспламенение. Такие травмы появляются, когда разряд провоцирует возгорание одежды. Ток или проходит, или не проходит через кожу.
  3. Удар молнии. Травма вызвана непродолжительным контактом с высоким напряжением. Ток проходит по телу.
  4. Замыкание цепи. Электричество входит в тело, а затем покидает его.

Удар током от розетки или небольших приборов редко приводит к серьезным последствиям. Но если контакт был продолжительным, то опасность действительно высока.

Стоит отметить, что симптомы поражения током зависят от многих факторов. Возможны ожоги, аритмия, судороги, чувство покалывания или онемения пораженных частей тела, боли в голове или обмороки. В самых тяжелых случаях возникает кома, остановка сердца и дыхания. В долгосрочной перспективе наблюдается амнезия, депрессия, постоянные боли, бессонница, панические атаки и так далее. При поражении током стоит как можно скорее вызвать на место происшествия скорую помощь, особенно если напряжение было очень высоким.

Прикасаться к пострадавшему не стоит, по возможности следует отключить источник электроэнергии. Как только контакт с током точно будет оборван, следует проверить, жив ли человек. Не стоит снимать с него одежду или прикасаться к ожогам. При необходимости — сделать непрямой массаж сердце и искусственное дыхание.

Электрические сети могут иметь разное напряжение, назначение и масштабы. От стабильности их работы зависит безопасность деятельности на предприятии или жизнь дома. Стоит знать о них все важные подробности, чтобы при возникновении сложных ситуаций правильно на них среагировать.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ, ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОСЕТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ, ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ, ЭНЕРГЕТИКА
Подписывайтесь на нас: