Введение

Начало XXI столетия ознаменовалось практически полным отказом от ручного проектирования как в машиностроении и строительстве, так и в любых других «неинженерных» отраслях промышленности. Любое промышленное предприятие, завод, конструкторское бюро или проектная организация сегодня, несомненно, пользуется различными программными разработками для автоматизации процесса проектирования, инженерных расчетов или документооборота (AutoCAD, КОМПАС-3D, ArchiCAD, Autodesk Revit Building, 3ds Max и пр.). Их к этому вынуждают неумолимые законы современного рынка, в условиях которого проекты нужно разрабатывать быстрее и качественнее, чем когда-либо, при этом всегда оставаясь готовым быстро внести любые изменения в модель конечного продукта по требованию заказчика. В противном случае данный сегмент рынка почти мгновенно будет занят другим предприятием или организацией.

Конечно, уровень автоматизации конструкторских и проектных отделов на различных предприятиях, равно как и уровень подготовки специалистов, сильно отличается. На одних предприятиях может существовать полностью внедренный и хорошо отлаженный механизм автоматизации, затрагивающий практически все этапы подготовки производства: конструирование, технологию изготовления, учет и контроль выполнения проектов. Для каждой сферы деятельности существует своя специализированная компьютерная система (программа). При этом, как правило, работа такого комплекса программ строится на основе единой базы данных документов и стандартов предприятия (архива), связь с которой обеспечивается посредством использования PLM-системы (Product Lifecycle Management – система управления жизненным циклом изделия). В этом архиве упорядоченно в цифровом виде хранятся все чертежи и модели, разработанные на предприятии, а также необходимая сопутствующая документация и информация. С другой стороны, существует еще очень много предприятий, использующих при проектировании лишь какую-то одну специализированную систему (например, только для промышленно-строительного проектирования (ПСП) или же только для инженерных расчетов). Отдача от такой «частичной» автоматизации, конечно, намного меньше, однако выгода все равно есть. Причиной использования таких отдельных систем чаще всего является недостаточное финансирование IT-сектора или же недостаточное внимание к новым технологиям и подходам в проектировании со стороны руководителей. Иногда, особенно для небольших предприятий, одной узкопрофильной системы может быть вполне достаточно для удовлетворения запросов проектировщиков.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что на сегодня актуальным является вопрос не о том, автоматизировать или нет процесс проектирования, а о том, как выполнить эту автоматизацию наиболее эффективно и с наименьшими затратами. Учитывая это, становится понятно, что выбор системы проектирования для любого предприятия очень важен. За последние несколько лет на рынке информационных технологий появилось множество различных – как отечественных, так и зарубежных – программных продуктов, автоматизирующих выполнение всех мыслимых и немыслимых задач, которые ранее приходилось решать вручную. С помощью таких программных пакетов вы, к примеру, легко и быстро сможете проводить бухгалтерские расчеты, привести в порядок систему документооборота на предприятии, создавать строительные чертежи и документацию к ним, выполнять сложные инженерные расчеты. Все эти продукты весьма различаются как по функционалу, так и по цене. Огромное преимущество такого большого количества программных средств для строительства, ремонта и дизайна в том, что у вас есть возможность выбирать именно то, что вам нужно, то есть такое приложение, которое удовлетворяет вас как функционалом, так и ценой.

Однако не всегда деньги, вложенные в программное обеспечение, окупают себя в скором времени. Иногда покупка того или иного продукта в итоге оказывается вообще нецелесообразной с экономической точки зрения. Почему? Все зависит от задач, которые ставит перед собой предприятие. Если производство и выполняемые проекты весьма разнообразны, сложны и многогранны, лучше потратить деньги на какой-нибудь дорогой и «тяжелый» графический редактор (к примеру, AutoCAD, ArchiCAD, 3ds Max и т. п.). С другой стороны, если ваша деятельность нацелена на выполнение каких-либо однотипных (пускай и сложных) задач, следует поискать специализированную программу, наиболее подходящую по функционалу, которая к тому же может оказаться дешевле своих «старших» собратьев. Неправильный подход к выбору графической проектной системы может обернуться большими проблемами в повседневной деятельности проектировщиков.

Кроме цены и базового функционала (согласитесь, эти два качества всегда являются определяющими), есть еще ряд свойств, которые в большей или меньшей мере определяют «пригодность» программы для решения ваших целей. Среди этих свойств можно выделить следующие:

• удобство интерфейса и легкость в освоении программы;

• надежность в работе (отказоустойчивость), причем как в нормальном режиме работы, так и при ошибочных (умышленных или неумышленных) действиях пользователя;

• возможность частично решать смежные проблемы при проектировании, не прибегая к другим специализированным системам. К примеру, после выполнения модели здания может понадобиться визуализировать его для представления заказчику или же провести упрощенный расчет на прочность и т. п.;

• возможность интеграции (обмена данными) с другими компьютерными системами такого же класса;

• наличие технической поддержки для лицензионных пользователей.

Сегодня имеется большое количество различных специализированных систем, в той или иной мере отвечающих перечисленным требованиям. Более того, в некоторых специальных системах радикально изменился даже сам подход к проектированию. Вполне очевидно, что вторым после качества критерием выполняемых проектов является скорость их выполнения. В этом отношении специализированные системы имеют значительное преимущество перед общеотраслевыми графическими или расчетными программами за счет того, что частично избавляют проектировщика от рутинной работы, которая производится автоматически «внутри» системы. Много конструкторских и строительных систем были созданы на основе нового, так называемого объектного или объектно-ориентированного подхода (более подробно об этом рассказано в начале первой главы). Кроме того, существует еще множество других подходов, применимых к различным отраслям промышленности, которые повышают удобство использования и практичность (в английском языке все эти качества удачно обозначаются одним словом – usability) узкоспециализированных программ.

Об одной из таких программ и пойдет речь в этой книге. Как вы уже поняли из названия, в книге будет описана работа с немецкой программой ArCon для автоматизации строительного проектирования, дизайна и визуализации архитектурных проектов.

От издательства

Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной почты dgurski@minsk.piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

На сайте издательства http://www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.

Глава 1
Знакомство с ArCon 2005

• Общий принцип работы с программой

• Интерфейс и возможности ArCon 2005

Программа ArCon является разработкой немецкой компании ELECO Software GmbH. В данной книге будет рассматриваться русифицированная версия программы ArCon+ 8.02.

Внимание!

Перевод подписей к элементам управления, а также текстов сообщений программы ArCon с немецкого языка на русский не всегда удачен, поэтому в тексте вы можете встречать названия кнопок, которые немного отличаются от их перевода в программе (смысл, однако, остается тот же, поэтому никакой путаницы возникнуть не должно). Кроме того, отдельные подписи не переведены (это вина не переводчика, а немецких разработчиков ArCon, которые не все строки вывели в файлы ресурсов, чтобы их можно было легко заменить при переводе). В этом случае после названия элемента управления или любой другой строки на немецком языке в скобках будет приведен русский перевод.

В этой главе вы сначала познакомитесь с общими принципами работы с программой, а также с подходом, реализованным в ней разработчиками. После этого вы начнете освоение интерфейса, что позволит в дальнейшем сконцентрироваться на собственно работе с программой, а не на поиске и изучении функционала требуемой команды.

Общий принцип работы с программой

Выше было отмечено, что весь принцип работы (проектирования и моделирования) с программой ArCon построен на объектно-ориентированном подходе. Попробуем разобраться, что именно подразумевается под таким названием.

Объектно-ориентированное моделирование

Общепринятой философией в большинстве современных графических систем при создании чертежей на компьютере является использование наипростейших геометрических примитивов: точек, отрезков и дуг. С помощью различных комбинаций перечисленных примитивов, посредством присвоения их геометрическим свойствам определенных значений (имеются в виду координаты характерных точек, длины, радиусы и т. п.), а также с помощью заложенных в программу команд редактирования пользователь может создавать сколь угодно сложное изображение. Вы можете возразить, что практически в любой графической системе присутствует также еще множество команд для построения, скажем, кривых Безье или NURBS-кривых. Однако пускай это не вводит вас в заблуждение: на аппаратном уровне все эти кривые и сплайны все равно переводятся в последовательный набор отрезков, аппроксимирующих реальную кривую (то есть максимально приближенных к действительному положению кривой). Примерно таков же подход в трехмерном твердотельном моделировании: сложный объемный объект создается посредством последовательных комбинаций различных базовых трехмерных фигур (куба, сферы, конуса, тора и т. п.), а также с использованием базовых формообразующих операций (выдавливание, вращение, булева операция и пр.).

В большинстве случаев такой подход вполне устраивает пользователей, поскольку позволяет формировать изображения и модели фактически любых форм. Однако за это приходится расплачиваться временем, потраченным на освоение функциональных возможностей графической системы, в равной степени как и временем на создание каждого такого чертежа или трехмерной модели. Плата, в сущности, не так и велика, однако в скором времени такой подход перестал устраивать пользователей. Причиной тому в первую очередь следует считать тот факт, что при проектировании пользователь создает модель или изображение реального (пускай еще и не существующего) материального объекта. Любой такой объект реального мира наделен вполне определенными свойствами, которые не всегда можно передать через изображение обычного чертежа или 3D-модель. Надо заметить, что такая возможность с развитием средств, а соответственно и требований в проектировании была бы далеко не лишней. Именно это и послужило толчком, заставившим отдельных разработчиков пойти немного другим путем, в результате чего и был придуман объектный подход.

При объектно-ориентированном моделировании пользователь оперирует не простейшими геометрическими примитивами, а конкретными объектами. К примеру, при построении плана этажа какого-либо здания теперь вместо точек, отрезков и дуг используются стены, окна, двери, отдельные помещения и т. п. Каждый такой объект наделен определенным набором свойств, которые задаются (или же присваиваются по умолчанию) при создании объекта и хранятся в файле документа вместе с изображением чертежа или геометрией трехмерной модели. Для окон эти свойства могут включать габаритные размеры и описание формы окна (прямоугольное, полукруглое, в форме арки или любой другой формы), оптические свойства застекления, материал и текстура рамы. Для стен – толщина, длина и высота стены, материал стены, текстура внешней и внутренней поверхности, факт наличия окон или дверей на данной стене, а также ссылки на объекты, соответствующие этим окнам или дверям.

При трехмерном моделировании 3D-сцена также строится из отдельных объектов, которые система предлагает пользователю на выбор. К примеру, если определенная программа предназначается для моделирования дизайна жилых комнат или коммерческих помещений, то база данных такой программы может быть представлена набором различной мягкой или офисной мебели, шкафов, столов и пр. Каждый трехмерный объект интерьера также владеет специфическими свойствами, позволяющими модифицировать его в определенных пределах (изменять цвет, конфигурацию, подбирать материал и другие свойства).

Применение объектного подхода дает множество преимуществ.

• На порядок возрастает скорость создания планов и чертежей.

• Чертеж или модель становятся более информативными: при выделении (или редактировании) того или иного объекта вы можете легко определить (заменить) его свойства, причем большинство этих свойств, как правило, на обычном чертеже или модели не смогут быть отображены.

• База данных объектов иногда наполняется не просто произвольными, ранее заготовленными, а вполне реальными объектами (к примеру, реально существующие экземпляры мебели от различных фирм, материалы от конкретных производителей и т. п.). В таких случаях в программе обязательно приводятся адреса фирм-поставщиков и производителей, по которым вы сразу после завершения проработки проекта можете обратиться и заказать необходимые материалы и прочие объекты.

• Объекты легко изменять и модифицировать, при этом программа отслеживает правильность задания значений определенных свойств (к примеру, вы не сможете создать окно, больше, чем габариты стены, на которой оно размещено). Это облегчает работу и позволяет избегать неумышленных ошибок.

• Построенная модель (чертеж) может быть представлена в виде иерархического дерева (рис. 1.1), что облегчает навигацию по проекту, поиск и редактирование его отдельных частей.

Рис. 1.1. Пример иерархического представления строительного плана, созданного на основе объектного подхода

Примечание

Иерархическое представление – далеко не новость в автоматизированном проектировании. Однако в данном случае узлами дерева являются не отдельные части графического изображения, которые, как правило, неинформативны и не несут никакой смысловой нагрузки, а конкретные объекты, разделенные по определенному признаку.

• Одним из главных, но вовсе не очевидных преимуществ объектно-ориентированного подхода при создании графических изображений является возможность быстрого и полностью автоматического перехода к трехмерному изображению (другими словами, возможность автоматической генерации трехмерной модели спроектированного объекта). С учетом того, что набор объектов, которыми может оперировать пользователь, в любом случае ограничен, а также учитывая то, что в свойствах каждого объекта можно заложить достаточно информации, чтобы получить полное представление о его форме, становится возможным реализация «поднятия» графического изображения в 3D без каких-либо усилий со стороны пользователя (именно такой подход и реализован в системе ArCon). В итоге пользователь почти мгновенно получает трехмерное представление своего проекта, при этом не затратив практически никаких усилий. Полученную трехмерную модель далее можно будет визуализировать и получить реалистичную картинку или передать в другую систему для дальнейшего редактирования или проведения инженерных расчетов. Более того, в таком случае пользователю вообще не нужно никаких специальных навыков трехмерного моделирования.

Примечание

На это свойство следует обратить больше внимания, поскольку генерация трехмерной модели по чертежам давно является камнем преткновения для всех разработчиков инженерных графических систем. В действительности на практике реализован прямо противоположный принцип – генерация чертежа (по существу – проекции 3D-модели) по готовой модели. Попытка реализовать обратное действие (переход из двухмерного изображения в 3D) имела место в некоторых известных CAD-системах (в частности, в SolidWorks), однако успешной ее назвать сложно. На двухмерное изображение налагаются слишком жесткие ограничения, что не позволяет применять заявленный функционал повсеместно. Объектный подход предоставляет возможность получения завершенной трехмерной модели, конечно, с учетом специфики конкретных объектов.

Несмотря на большое количество преимуществ, перечисленных выше, объектно-ориентированный подход имеет и недостатки.

В первую очередь (и это очевидно) это ограниченность набора готовых объектов, а также невозможность произвольного их изменения. Это отбирает гибкость у программы, из чего следует, что принцип объектного проектирования может быть применен только в специализированных системах (таких, к примеру, как ArCon, Professional Home Design Platinum и пр.). Разработчикам таких систем необходимо основательно учитывать специфику отрасли, для автоматизации и решения задач которой предназначается программный продукт, а также максимально расширять возможность настройки свойств предлагаемых объектов.

Здесь на первый план выходит вопрос стоимости и функционала системы. Если вы на 100 % уверены в том, что та или иная специализированная программа подходит для ваших целей, сомнений при ее покупке не должно возникать. В противном случае вам необходимо более подробно изучить функционал, чтобы убедиться, можно ли будет решать поставленные задачи или же, в худшем случае, придется потратить деньги на «обычный» и дорогой CAD-редактор.