Интервью с Владимиром Александровичем Маслаком, генеральным директором ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс», компанией-первопроходцем в освоении 3D-моделирования в практике строительства метрополитена. В разговоре также принимает участие Ирина Чиковская, заместитель директора по развитию технологий автоматизации проектирования компании InterCAD.
– Владимир Александрович, что за ставило институт обратиться к технологии трехмерного проектирования, вы ведь, фактически являетесь пионерами в этом направлении? Это некая объективная необходимость или в значитель ной степени эксперимент?
– Владимир Маслак. Мы действительно оказались первыми на этом пути. Из проектных институтов в России, которые работают на метрополитен, никто пока не проектирует в трехмерке. Что касается применения в нашем деле 3D-моделей, то, хотя на данный момент жесткой необходимости как таковой в этом еще нет, такая потребность уже явно формируется, и мы ощущаем достаточно серьезный интерес к нашим разработкам со стороны потенциальных заказчиков. Вообще новейшие проектные и технические решения, разработка которых – дорогостоящее и во многих отношениях затратное мероприятие, появляются тогда, когда это нужно заказчику. Поэтому к 3D-проектированию мы присматривались довольно давно, так как преимущества данного подхода очевидны, и понятно, что рано или поздно рынок заставит применять эту технологию. То, что для института эта необходимость наступит в весьма недалеком будущем – факт предсказуемый, поскольку конкуренция на нашем поле постепенно обостряется, и институт, который в последнее десятилетие был фактическим монополистом в Санкт-Петербурге, таковым быть перестает. Вот к тому времени, когда пробьет «час икс», нам надо быть если не во всеоружии, то в достаточной степени готовыми к новым вызовам времени. Так что, пока есть возможность и средства, надо двигаться в этом направлении.
– С чего начинался проект, как, с каких сторон вы вообще подступили к этой теме?
– В. М. Вплотную к этой теме мы приступили два года назад. У нас есть проектно-конструкторский отдел и отдел автоматизации проектирования, возглавляемый Александром Авраамовичем Лянда, в задачи которого входит программное и техническое сопровождение деятельности проектировщиков, а также элементы разработки и поддержка ИТ- инфраструктуры, вот на этот отдел и была возложена данная миссия.
Поскольку специалистов по 3D у нас не было, мы понимали, что нам нужен сильный внедренец, обладающий соответствующим опытом и крепкой компетенцией в данной области. Поиски вывели на компанию InterCAD. Первые же контакты с руководством и представителями компании убедили в том, что мы попали в точку, особенно подкупила явная заинтересованность будущего партнера нетривиальностью предстоящей задачи. Была сформирована группа 3D-проектирования, в которую наряду с консультантами InterCAD и нашими автоматизаторами вошли инженеры по строительным конструкциям. Притирались друг к другу, насколько знаю, непросто, зато теперь – полное взаимопонимание и согласованность действий, и этот результат дорогого стоит.
– Насколько метод проектирования с созданием трехмерных моделей вписывается в существующий порядок разработки объектов метрополитена? Как конкретно и насколько гладко проходил процесс внедрения новой технологии?
– В. М. Применение данного метода меняет традиционный порядок проектирования. И, как это бывает практически везде, наибольшие сложности при внедрении новых технологий возникают со стороны персонала, которому трудно психологически перестроиться на непривычные методы работы. С точки зрения готовности технической базы никаких препятствий для перехода на трехмерное проектирование не было: в институте имеется грамотно организованная структура локальной вычислительной сети, мощные серверные ресурсы, необходимые для совместной работы большого количества сотрудников. Так что «торможение в умах» – основная проблема, с которой пришлось иметь дело нашимвнедренцам.
Таким образом, задача, поставленная перед группой внедрения, состояла, во-первых, в том, чтобы максимально сохранить традиционный порядок проектирования и позволить каждому участнику процесса выполнять привычную для него работу, но только в среде 3D. При этом сквозное 3D-проектирование должно объединять несколько отделов традиционной структуры, обеспечивать условия для совместной разработки и синхронизации работ, а также автоматизированного выпуска проектной документации и обеспечивать возможность в любой момент собрать полную 3D-модель (по текущему состоянию «как есть») для целей обсуждения и изменения проектных взаимоувязанных решений и выявления возможных ошибок и коллизий еще на стадии проектирования.
Было решено, что документация будет продолжать выпускаться традиционным образом, а технология создания 3D-модели с учетом высокой загруженности специалистов текущей работой будет отрабатываться на основе уже готовой документации. Первый опыт построения трехмерной модели было целесообразно проводить по уже спроектированному объекту, и в качестве такового был выбран сложный пересадочный узел Санкт-Петербургского метрополитена, включающий три станции метро. Проработка схемы коллективной работы над 3D-моделью была начата с основного выпускающего отдела – проектно-конструкторского и отдела разработки трасс. Сейчас разработанная схема используется и для других отделов института.
Мы отдаем себе отчет в том, что это временное решение, и по мере освоения навыков работы в 3D проектировщики сами осознают, что начинать проектирование сразу в 3D намного удобнее и эффективнее.
– Для каких именно объектов и задач применяется в институте данная технология и имеется ли специфика в 3D-проектировании подземных сооружений метрополитена?
– В. М. 3D-моделирование мы применяем для топологически сложных конструкций. В первую очередь это станции, у нас они называются станционные узлы. Проект обычно включает в себя построение трехмерной модели подземной трассы и наземного вестибюля станции. Особенности в проектировании таких объектов, несомненно, имеются и связаны они с тем, что эти объекты представляют собой тяжелые несущие круглые конструкции, и их топология гораздо сложнее, чем топология, например, у той же подводной лодки, с которой любят сравнивать тоннели метрополитена. Форма подлодки – это торпеда, сигара. В метро же в структуре одного станционного комплекса множество тоннелей – перегонные, эскалаторные, соединительные служебные, тупики и т. д., которые соединяются друг с другом в пространстве под всевозможными углами. С учетом пешеходных переходов и различного назначения притоннельных сооружений все это образует сложную многосводчатую конструкцию.
Помимо проработки схемы взаиморасположения всех частей этой конструкции при проектировании станции метро решается большое количество других пространственных задач с взаимоувязкой их друг с другом и с учетом ограничений по трассировке, инженерно-геологических условий и т. д. Вся эта компоновка осуществляется на предпроектном этапе, и оказалось, что ее очень удобно делать в 3D. С помощью укрупненных упрощенных модулей с истинными геометрическими размерами можно наглядно показать, как это все будет выглядеть в реальности.
Например, в ходе пилотного проекта по пересадочному узлу «Садовая» – «Сенная площадь» – «Спасская», на котором проходило апробирование технологии создания 3D-модели, в проекте нашли давнюю ошибку, которую уже на ходу исправляли строители.
Во-вторых, тут же появились хорошие демонстрационные материалы, которыми то же на всех городских встречах наши специалисты как-то могли оперировать. Вообще это многострадальный пересадочный узел – между станциями неудобные переходы, постоянные заторы пассажирских потоков. Там до сих пор нет прямого выхода на поверхность со станции «Спасская», в значительной степени потому, что снаружи много старинной застройки. Поэтому станцию проектировали долго, сложно.
Аналогичные проблемы были и со следующей станцией, промоделированной нами в 3D, – «Театральной», сооружение которой ведется в настоящее время в связи с открытием второй сцены Мариинского театра. Там все тоже самое. Место расположения станции находится в плотной городской застройке, где каждое строение является объектом исторического наследия, не говоря о самом здании театра, которое ни в коем случае не должно пострадать. Получается, один выход должен быть на Мариинку, площадь и консерваторию, второй должен идти куда-то в сторону Лермонтовского проспекта, и там тоже непонятно, что можно разрушить, а что нельзя. При этом приходится учитывать еще целый ряд новых требований, например то, что по недавно утвержденным правилам подземный переход не может быть длиннее 100 м, в противном случае должен быть предусмотрен траволатор (движущаяся лента).
С помощью специалистов InterCAD мы сделали геометрию, затем вписали в нее конструкцию и нашли наиболее приемлемое решение. Главный инженер проекта возил показать в Смольный даже несколько вариантов, изображенных на одном чертеже. Так что именно благодаря компоновке станции в 3D, позволяющей наглядно визуализировать различные конструктивные варианты, можно быстро разрабатывать оптимальные и эффективные решения.
Помимо сводов, стен и строительных конструкций метрополитен – это еще и электрическая железная дорога, для функционирования которой необходимы тяговые подстанции, сложная система эскалаторных устройств, в метро имеется гигантское количество инженерных коммуникаций, обеспечивающих пребывание и работу многочисленного обслуживающего персонала. И все это техническое насыщениенеобходимо компактно и корректно разместить в ограниченном замкнутом пространстве. Так вот в 3D также делать всю эту разводку гораздо удобнее, эффективнее и надежнее. Проектируя свои системы с помощью 3D-сборки, сантехники и электрики могут быть уверены, что какой-нибудь там кабельный коллектор не пересечется с воздуховодом, а технические отверстия случайно не придутся на то место, гдедолжны находиться двери, а будут там, где это нужно. Характерно, что проектировщики по этим дисциплинам и оценили намного быстрее других специалистов преимущества трехмерного проектирования.
– Можно ли считать технологию трехмерного проектирования подземных конструкций метрополитена достаточно проработанной или есть еще проблемы, которые требуют своего решения?
– В. М. Можно сказать, что к настоящему времени в институте практически завершены работы по созданию технологии 3D-проектирования строительных конструкций объектов метрополитена. Но технология по ряду причин, в том числе субъективного порядка, о чем уже шла речь, еще не запущена в практику. Для того чтобы трехмерное моделирование работало, надо иметь подготовленные модели и библиотеки конструкций и компонентов для каждого типа станций, а это объекты, практически не имеющие аналогов в массовом строительстве. К настоящему моменту такие библиотеки, по ка неполные, есть по двум типам станций. Однако процесс запущен, и если в начале проекта наполнением библиотек занималась непосредственно рабочая проектная группа, то теперь в этом деле активное участие принимают сами конструкторы.
Помимо формирования 3D-библиотек, которые содержат укрупненные элементы модели и не могут покрывать все потребности проектировщиков при создании рабочей чертежной документации, параллельно идут работы по созданию каталогов 2D-элементов.
Хочу отметить, что при разработке технологии помимо технических аспектов мы очень большое внимание уделили организационным моментам. Проработка процедур коллективной работы над 3D-моделью, осуществлявшаяся под непосредственным руководством Ирины Чиковской с участием представителей InterCAD, привела нас к пониманию необходимости введения в проект ответственного административно-технического сотрудника, на которого были бы возложены координирующие и контролирующие функции в части, касающейся работы с геометрией 3D-модели. На основании графика ГИПа менеджер проекта составляет индивидуальные графики, раздает задания, контролирует сроки выполнения работ, решает вопросы взаимодействия смежных отделов. Этот человек организовывает всю структуру проекта, ту среду, в которой в дальнейшем смогут четко и согласованно работать проектировщики – конструкторы, архитекторы, технологи. В функции этого сотрудника входит также такая важная часть общей работы над моделью, как компоновка из готовых элементов – 2D проектных решений отдельных частей проекта – пространственной 3D-модели и первичная проверка конструкций и инженерных систем на пересечение, а также устранение очевидных коллизий.
– Владимир Александрович, какими Вы видите перспективы применения трехмерного моделирования для целей подземного строительства в Санкт-Петербурге, возможно не только линий метрополитена?
– Думаю, развитие подземной инфраструктуры для осуществления транспортных коммуникаций в Петербурге – это неизбежность, и если в наши дни этот вопрос еще не встал со всей остротой, то пройдет, возможно, совсем немного времени, когда освоение подземного пространства города станет одной из самых первоочередных его задач. Очевидно, что транспортная напряженность будет непрерывно расти, и решать эту проблему без строительства развязок на разных уровнях на настоящий день непредставляется возможным. В центральной части города подобные надземные сооружения неприемлемы из соображений эстетики, экологии, исторической ценностизданий, сложностей технической реализации. Значит, это придется делать под землей, там же самое место для размещения парковок как решения проблемы дефицита автостоянок.
Задачи такого порядка потребуют активизации разработок по созданию трехмерной модели всего подземного пространства города, как его инженерно-геологического строения, так и пространственного расположения подземных и наземных сооружений. Эти работы уже ведутся, и соответствующие разработки были использованы при проектировании станций «Театральная», «Дунайский проспект», «Проспект Славы». Могу утверждать, что технология трехмерного моделирования будет последовательно внедряться в практику реализации подземных проектов, и 3D-проектирование подземного Петербурга – это, по всей видимости, уже близкая и реальная перспектива.
