Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzędziach specjalistycznych

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 3

Kolizje występujące podczas budowy są rzeczą w praktyce częstą, ich źródła rozmaite, a koszt ich usunięcia bywa znaczący. W niniejszym artykule omówiono te kolizje, które w dużej mierze można wyeliminować na etapie projektowym. Temat kolizji był już obecny w w wielu publikacjach, a niniejszy tekst uwzględnia pewne doświadczenia z kontaktów z projektantami, którzy zgłaszają szereg problemów i uwag związanych z identyfikacją kolizji w różnych programach. Uwagi te dotyczą narzędzi do wykrywania kolizji w systemach Archicad i BricsCAD oraz modułu Clash Detection – wtyczki do BIMvision.

Jak wiemy, przy użyciu technologii BIM wykorzystując wirtualne modele – ewentualny błąd można łatwiej i szybciej wykryć niż w przypadku dokumentacji rysunkowej. Zdefiniowana geometria w określonym położeniu przestrzennym pozwala komputerom przetworzyć informacje na temat interakcji obiektu z innymi elementami w danym – wirtualnym – środowisku.

Oczywiście sposób działania poszczególnych systemów jest zbliżony – choć mogą różnić się funkcjonalnością, złożonością i intuicyjnością. Możemy mówić o zakresie możliwości (główne i dodatkowe opcje) oraz logice działania (zamysł funkcjonalny).

Kiedy sprawdzane są kolizje?

Kolizje w modelu są szczególnie ważne na etapie porównywania plików pochodzących od różnych dostawców informacji. Modele przygotowane w technologii BIM mogą reprezentować np. różne branże – jest to szczególnie częsty, a zarazem istotny przypadek.

Kolizje mogą być również wykrywane zarówno w pojedynczym modelu na przykład dotyczącym jednej, konkretnej branży, jak i pomiędzy branżami. Zdarza się, że występują błędy, które wynikają ze złego czy też nie dość szczegółowego wymodelowania (np. brak uwzględnienia powiązań między elementami czy brak otworów). Czasem są to drobne niedociągnięcia, i mogą być „nie zauważalne”. Warto jednak unikać takich sytuacji, gdyż kolizje tego typu mogą zaciemniać obraz np. w przypadku chęci porównywaniu modelu z innymi plikami branżowymi dotyczącymi projektu (czy też w przypadku chęci dalszego wykorzystania pliku do zliczania danych ilościowych, które w takiej sytuacji będą generować niewłaściwe wyniki). Słowem łatwiej jest „rozeznać się” w kilkunastu faktycznych kolizjach, niż w kilkudziesięciu – częściowo nie istotnych.

Wtyczka Clash Detection to rozszerzenie do darmowej platformy BIMvision, która oferuje intuicyjny interfejs do wykrywania kolizji. Dzięki jej zamysłowi działania, pozwala na wykonanie szeregu sprawdzeń według własnych kryteriów. Platforma BIMvision pozwala na pracę z wykorzystaniem modeli zapisanych w otwartym formacie wymiany danych .ifc (do tego formatu można wygenerować pliki utworzone w programach modelujących BIM). Dzięki temu wystarczy, że wykorzystamy model zapisany jako plik IFC, aby mieć zapewniony dostęp do zawartych w nim informacji geometrycznych i właściwości.

Najpowszechniejszą metodą wykrywania kolizji jest zdefiniowanie dwóch grup elementów, między którymi kolizje te będą wyszukiwane. Chcąc wykorzystać ten sposób działania należy określić grupy w dwóch dedykowanych im zakładkach. W celu sprecyzowania, które elementy chcemy włączyć do poszczególnych zbiorów, możemy posłużyć się jedną z pięciu opcji: uwzględnianie wszystkich elementów, wliczanie jedynie aktywnych (zielony znacznik w drzewie struktury IFC), według zaznaczenia, poprzez utworzenie listy obiektów, a wreszcie na podstawie ustawienia selektora – czyli definicja warunków jakie muszą spełniać elementy aby były włączone do grupy.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 1
Rysunek 1 Okno wtyczki Clash Detection. Widoczne zakładki definiowania grup, oraz dostępne opcje wyboru elementów.

Po aktywacji obliczeń kolizji (Calculate) wtyczka sprawdza wskazane dwie grupy elementów i pokazuje wyniki. Rezultat operacji jest widoczny w trzeciej zakładce. Wykaz może zostać zaprezentowany na dwa sposoby, może być to lista poszczególnych elementów z całkowitą liczbą kolizji dotyczących każdego z tych obiektów lub lista konkretnych, pojedynczych kolizji. W tym drugim przypadku, który jest zarazem domyślnym sposobem reprezentacji rezultatów, w każdej linijce znajdziemy parę obiektów. Każdą z takich kolizji możemy również od razu zobaczyć w głównym oknie przeglądarki. Dzięki opcji „powiększ do kolizji”, wystarczy kliknięcie w wiersz dotyczący wykrytej nieprawidłowości aby program od razu wyświetlił jej powiększony i wycentrowany widok. Można również określić sposób reprezentacji kolidujących obiektów – mogą być one wyizolowane, lub też model może wyświetlać się w sposób transparentny, tak aby było widać cały kontekst.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 2
Rysunek 2 Reprezentacja kolizji. Opcja widoku – “Pokaż: tylko kolidujące obiekty”.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 3
Rysunek 3 Reprezentacja kolizji. Opcja widoku – “Pokaż: Reszta przezroczysta”.

Po kliknięciu elementu w przestrzeni modelu można przyglądnąć się wszystkim zawartym o nim informacjom. Są one wyświetlane w panelu właściwości.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 4
Rysunek 4 Zaznaczony jeden z kolidujących obiektów. W panelu z prawej strony widać właściwości wskazanego elementu.

Wyniki pracy można zapisać jako szablon. Dzięki temu nie tylko łatwo go przesłać innym uczestnikom projektu (aby mogli go załadować i samodzielnie zobaczyć efekty), ale również może posłużyć do ponownego sprawdzenia modeli w celu weryfikacji kolejnych wersji plików modeli. Dzięki umożliwionej współpracy między wtyczkami platformy BIMvision wykazany zestaw kolizji może zostać wyeksportowany do wtyczki IFC Comments – która pozwala na tworzenie tematów wraz z możliwością wymiany komentarzy, czy też na eksport do wtyczki Gallery – która zachowuje poszczególne widoki i umożliwia ich ponowne przywoływanie w modelu. Sam wykaz wykrytych kolizji wraz z miniaturami ich wizualizacji można również zapisać do pliku Excel.

Wykrywanie kolizji w systemach do modelowania BIM

Niektóre oprogramowania modelujące również oferują funkcjonalność wykrywania kolizji geometrycznych czy też przenikania brył. Nie są one tak rozbudowane jak opisana powyżej wtyczka do BIMvision – Clash Detection, a ich funkcjonalność została ograniczona do celów potrzebnych projektantom do uniknięcia podstawowych błędów na etapie modelowania.

Omówimy sposób działania programów do modelowania na dwóch przykładach – BricsCAD BIM oraz Archicad.

W przypadku narzędzia wykrywania kolizji w BricsCAD BIM, aplikacja przeszukuje wskazane grupy elementów w poszukiwaniu przenikających się/nachodzących na siebie elementów. Wszędzie tam gdzie wystąpi taka sytuacja zostanie utworzona nowa bryła reprezentująca geometrię kolizji. Część wspólna kolidujących elementów automatycznie trafia na nową, oddzielną warstwę „Interferences”. Dzięki temu, że kolizje tworzone są niejako „fizycznie” w pliku – jako bryły 3D, możemy szybko do nich przejść i dokładnie zbadać na czym polegają i gdzie leży problem.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 5
Rysunek 5 Widok wykrytej kolizji. W miejscu przenikania się obiektów została utworzona nowa bryła na specjalnej warstwie.

W poniższym przykładzie program BricsCAD BIM wykrył kolizję dwóch ścian. W tym przypadku błąd powstał poprzez niedokładne wymodelowanie styku ścian. Wzajemne najście na siebie elementów jest tak niewielkie, że byłoby trudne do wychwycenia bez tego typu narzędzia jak „Przenikanie”. Po odsunięciu powierzchni jednej ze ścian, widzimy dokładnie czerwoną bryłę utworzoną na podstawie błędnego połączenia między dwoma oryginalnymi ścianami. Aby naprawić tego typu problem wystarczy odsuniętą krawędź dochodzącej ściany wewnętrznej ponownie połączyć ze ścianą zewnętrzną na przykład przy użyciu funkcji „połącz z najbliższym”. Zapewni nam to idealny styk dwóch ścian, tak aby idealnie do siebie przylegały, ale nie nachodziły na siebie tworząc błąd wynikający z niepoprawnego zamodelowania.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 6
Rysunek 6 Przykład kolizji wynikającej z błędnego wymodelowania połączenia ścian.

W przypadku Archicada definiowanie sprawdzanych grup wygląda podobnie jak we wtyczce Clash Detection przy użyciu opcji „ustawiania selektora”. W przykładzie poniżej zostały zdefiniowane dwie grupy: pierwsza to elementy dowolnego typu należące do zdefiniowanej branży MEP, natomiast druga grupa to elementy konstrukcyjne budynku – ściany, słupy i stropy. Po zaakceptowaniu dwóch grup, kolizje są automatycznie zaznaczane kolorystycznie w modelu. Na widokach widać, że w tym przykładzie kolizja jest spowodowana brakiem utworzenia otworu w ścianie. Kolidujące elementy mają zmienioną barwę zarówno na rzutach jak i w przestrzeni 3D modelu. Okno oferuje dodatkowe opcje takie jak wprowadzenie opisu czy dodanie widoku do kolizji, a wyniki mogą zostać wyeksportowane do formatu .bcf.

Wykrywanie kolizji w systemach modelowania i narzedziach specjalistycznych 7
Rysunek 7 Przykład kolizji wynikającej z braku utworzenia otworu w ścianie w miejscu przebicia instalacji.

Jak widać, wiele błędów o charakterze kolizji geometrycznych może zostać wyeliminowanych podczas modelowania. Jednakże sprawdzenie kolizji w modelu zintegrowanym pochodzącym z wielu branż wymaga narzędzi specjalistycznych w rodzaju opisanego Clash Detection, które mogą być wykorzystywane przez Koordynatora czy Menadżera BIM.

Co wybrać?

Czytelnik powinien wiedzieć, że są także inne specjalistyczne, podobne narzędzia; najbardziej znane to Solibri oraz Navisworks. Porównanie ich może dotyczyć zarówno funkcjonalności, efektywności jak i …. ceny. Częściowe porównanie pomiędzy Navisworks i Clash Detection w pracy [1], pokazuje, że dla większości przeciętnych (niezbyt dużych) modeli zarówno czas obliczeń jak i skuteczność były zbliżone, ale dla dużych modeli Navisworks miał kłopoty z ich wczytaniem. Porównanie Clash Detection z Solibri na kilku przykładach wskazuje, że nie odbiegają od siebie gdy idzie o czas obliczeń i zakres wykrytych kolizji.

Jednakże dla użytkownika interesująca może być cena tych specjalistycznych narzędzi:

Z cennika Solibri (https://solibri.pl/cennik/) wynika, że koszt licencji Solibri Office wynosi 27 900 PLN (5 580 opł. roczna obowiązkowa)*[1].

W przypadku Navisworks, koszt rocznej subskrypcji wynosi 6 015 zł netto* (wg https://www.autodesk.pl/products/navisworks/overview?term=1-YEAR)

Wtyczka Clash Detection do bezpłatnej przeglądarki BIMvision to koszt 139 Euro*, a Basic Clash Detection Bundle obejmujący Clash Detection, Multifile Module (połączenie wielu modeli branżowych) i Gallery to koszt 195 Euro*.

Przed zakupem oprogramowania warto skorzystać z wersji trial, sprawdzić oferowane narzędzia i dokonać właściwego wyboru.

*Podane ceny wg. oficjalnych cenników z dnia 10.06.2021r.

Literatura cytowana w tekście:

  1. Anna Dzienniak PRACA DYPLOMOWA Kraków 2020, DETEKCJA KOLIZJI W MODELACH BIM Z WYKORZYSTANIEM NARZĘDZI KOMPUTEORWYCH NA PRZYKŁADZIE BIM VISION ORAZ NAVISWORKS ||(dostępna w bibl. Politechniki Krakowskiej)
  2. Andrzej Tomana BIM INNOWACYJNA TECHNOLOGIA W BUDOWNICTWIE – podstawy, standardy, narzędzia, BUILDER WYDANIE SPECJALNE 2016

[1] Wg tabeli w https://simbim.es/en/solibri/24-148-solibri-model-checker.html najtańszym modułem z wykrywaniem kolizji i dostosowaniem reguł to Solibri Office