BIM – คำตอบสำหรับทุกความต้องการของเรา (ในงานวิศวกรรมโครงสร้าง) หรือไม่?

Building Information Modeling (BIM) อยู่กับเรามานานกว่าทศวรรษ แต่ยังคงถูกมองว่าเป็นอุปสรรคต่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพบ่อยกว่าที่เราต้องการ มีหลายสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังการสังเกตนี้ แต่ส่วนใหญ่เป็นเพราะฉันได้รับฟังและเห็นวิธีที่วิศวกรจำนวนมากทำงานและร่วมมือกับผู้อื่น

เมื่อกว่าสิบปีที่แล้ว ฉันเสนอว่ามี การสร้างแบบจำลองสามประเภท:

1. การสร้างแบบจำลองเพื่อการจัดทำเอกสาร
2. การสร้างแบบจำลองเพื่อการวิเคราะห์และออกแบบ
3. การสร้างแบบจำลองเพื่อการก่อสร้าง

ประเภทแรก ผู้สนับสนุน Structural BIM จำนวนมากคุ้นเคยและหลายคนเห็นด้วยว่ามันช่วยปรับปรุงกระบวนการทางธุรกิจของพวกเขาให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น 

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีทรัพยากรมหาศาลจากผู้ผลิตรายใหญ่ แต่ไม่มีหลายรายที่บูรณาการแบบจำลองเรขาคณิตกับแบบจำลองการวิเคราะห์ มีประโยชน์อย่างมากหากนำสิ่งนี้ไปใช้ 

ระดับที่สามคือเมื่อแบบจำลองโครงสร้างได้รับการพัฒนาต่อไปเพื่อสะท้อนไม่เพียงแค่ว่าจะสร้าง อะไร แต่ยังรวมถึง วิธีที่ จะสร้างด้วย มีวิศวกรน้อยมากที่ไปถึงขั้นนี้ และผู้ที่ทำได้มักทำงานอย่างใกล้ชิดกับผู้รับเหมาหลัก

สำหรับบทความนี้ ฉันจะมุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนที่สอง เนื่องจากฉันแน่ใจว่าขั้นตอนแรกได้รับการกล่าวถึงซ้ำแล้วซ้ำเล่า ขั้นตอนที่สามจะเป็นหัวข้อสำหรับวันอื่น แต่พอจะกล่าวได้ว่าการพัฒนาของแบบจำลองเป็นแบบเชิงเส้น และข้อมูลไม่ควรสูญหายแต่ควรได้รับการเพิ่มเติมและพัฒนา

วิศวกรควรปฏิบัติตามแนวทางใด?

มีหลายแนวทางในการบูรณาการแบบจำลองการวิเคราะห์โครงสร้างกับแบบจำลองเรขาคณิต โดยทั่วไปแนวทางเหล่านี้แบ่งออกเป็นสามประเภท: แบบตรง แบบใช้ไฟล์ และแบบ middleware

ตัวอย่างของทั้งแนวทางตรงและแนวทางใช้ไฟล์คือ Autodesk Revit ซึ่งมีแบบจำลองการวิเคราะห์และเรขาคณิตรวมกัน Tekla Structures บูรณาการผ่านการถ่ายโอนไฟล์ ผู้มาใหม่คือจาก Nemetschek Group ด้วยโซลูชัน middleware บนคลาวด์ - SCIA AutoConverter - ซึ่งได้แนะนำรูปแบบไฟล์ใหม่ (SAF) ที่อิงจาก Microsoft Excel 

ทุกแนวทางมีข้อดี ข้อเสีย และข้อจำกัด ไม่ว่าจะเลือกเส้นทางใด สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจกระบวนการทำงาน มิฉะนั้นแนวทางนั้นจะกลายเป็นซอฟต์แวร์ที่ไม่ได้ใช้งาน 

ฉันเห็นสิ่งนี้หลายครั้งแล้ว!

หากการออกแบบการเชื่อมต่อจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ BIM อย่างมีประสิทธิภาพ ก็ควรมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะเข้ากับแนวทางใดก็ได้ บริษัทที่ฉันทำงานอยู่ – IDEA StatiCa – มีโซลูชันที่ทำการตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็ก (รวมถึงโซลูชันอื่นๆ) โดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า Checkbot 

Checkbot ตอบสนองความต้องการในการสร้างแบบจำลองเพื่อการวิเคราะห์ การออกแบบ และการก่อสร้าง เทคโนโลยีนี้ได้รับการออกแบบให้มีความยืดหยุ่นพร้อมศักยภาพในการรวมกระบวนการทำงานในอนาคต

ข้อกำหนดสำหรับการออกแบบการเชื่อมต่อ

วิศวกรออกแบบการเชื่อมต่อเป็นสาขาหนึ่งของกระบวนการออกแบบโครงสร้าง ซึ่งหากขาดไปโครงเหล็กก็จะไม่สามารถยืนหยัดได้ การออกแบบการเชื่อมต่อได้รับการพิจารณาในกระบวนการทำงานที่ใด? โดยปกติจะอยู่ในช่วงท้ายของการออกแบบ ชิ้นส่วนเหล็กชิ้นใดที่สัมผัสกับฐานรากก่อน? การเชื่อมต่อแผ่นฐาน

ในอดีต นักออกแบบการเชื่อมต่อพึ่งพาวิศวกรในการให้ข้อมูลที่ต้องการผ่านแบบที่มีการทำเครื่องหมาย บ่อยครั้งที่แรงที่ส่งมาไม่มีความสัมพันธ์กับกรณีแรงและการรวมแรงที่ใช้ในการตรวจสอบตามมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนจริง 

ฉันยอมรับว่าฉันเป็นหนึ่งในนั้น ฉันคิดว่าวันที่ใช้โมเมนต์สูงสุดร่วมกับแรงเฉือนสูงสุดและแรงตามแนวแกนสูงสุด (ปัดขึ้นเป็นทวีคูณของ 25kN/kNm ที่ใกล้ที่สุด) ได้ผ่านพ้นไปแล้ว แต่น่าเสียดายที่ยังไม่เป็นเช่นนั้น

นักออกแบบการเชื่อมต่อต้องการ ผลลัพธ์การรวมแรงชุดเดียวกัน เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อรับทุกความเป็นไปได้ ไม่ใช่เพียงกรณีเลวร้ายที่คาดไว้ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าการบันทึกผลลัพธ์การรวมแรงทุกกรณีสำหรับทุกชิ้นส่วนในการเชื่อมต่อนั้นเต็มไปด้วยความเสี่ยง: มีความเสี่ยงเพิ่มเติมที่ตัวเลข (และเครื่องหมาย) อาจผิดพลาด 

บางโซลูชันสามารถส่งออกไปยังสเปรดชีตเช่น Microsoft Excel แต่แม้แต่แนวทางนี้ก็ยังต้องมีการเตรียมข้อมูลเพื่อให้ข้อมูลอยู่ในรูปแบบที่ถูกต้อง

แนวทางของเรา

ที่ IDEA StatiCa เราได้พัฒนา ชุดของ BIM Links (โดยใช้ Checkbot) ที่เชื่อมต่อโซลูชันการออกแบบการเชื่อมต่อของเรากับระบบนิเวศของโซลูชัน FEA และ BIM (CAD) พันธมิตรบางรายของเราได้พัฒนาลิงก์จากโซลูชัน FEA และ BIM ของพวกเขาไปยัง IDEA StatiCa โดยใช้ IOM (IDEA Open Model) ของเรา 

วิธีการนี้ช่วยให้สามารถแบ่งปันข้อมูลและลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดพร้อมกับเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมาก สำหรับวิศวกร การแบ่งปันแบบจำลองมีความหมายมากกว่าแค่แบบจำลองเรขาคณิต

แต่ หากแบบจำลองการวิเคราะห์จะถูกแบ่งปัน ก็ต้อง ถูกต้องและสามารถคำนวณได้ 

ฉันหมายความว่าอะไรด้วยคำว่าสามารถคำนวณได้? 

ประการแรก ต้องประกอบได้อย่างถูกต้องโดยไม่มี node ที่ลอยอยู่ ชิ้นส่วนต้องเชื่อมต่อกับ node ที่ถูกต้อง อาจเป็นแบบจำลองที่ง่ายขึ้น (วิศวกรชอบให้สิ่งต่างๆ ง่ายขึ้น) โดยมีชิ้นส่วนหลายชิ้นมาบรรจบกันที่ node ที่กำหนดในขณะที่ในความเป็นจริงไม่ได้เป็นเช่นนั้น ชิ้นส่วนควรอยู่ในระนาบที่ถูกต้องและไม่เอียง เพราะสมมติฐานการจัดแนวผิดพลาด นอกจากนี้ควรมีสมดุลของแรงซึ่งควรได้รับโดยตรงจากผลการวิเคราะห์

แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากเรามีทั้งแบบจำลองเรขาคณิตและแบบจำลองการวิเคราะห์ (อาจมาจากวิศวกรคนละคน)? มีแนวทางแบบผสมที่เราสามารถใช้ประโยชน์ได้ โดยสร้างสองโปรเจกต์ใน IDEA StatiCa โดยใช้เรขาคณิตจากแบบจำลองหนึ่งและผลการวิเคราะห์จากอีกแบบจำลองหนึ่ง นี่คือ แนวทางแบบจำลองผสาน อย่างไรก็ตาม ต้องการให้ทั้งสองฝ่ายมีแบบจำลองที่ซิงโครไนซ์กันพร้อมชิ้นส่วนที่ถูกต้องในตำแหน่งที่ถูกต้อง

สรุป

กฎที่วิศวกรควรปฏิบัติตามเพื่อการใช้ข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพมีอะไรบ้าง?

1. แบบจำลองที่สอดคล้องกัน สำหรับกระบวนการทำงานทั้งหมด – ชิ้นส่วนวางอย่างถูกต้องในทุกแบบจำลอง
2. แบบจำลองที่สามารถคำนวณได้ – ต้องสามารถทำการวิเคราะห์ได้
3. วัสดุควร ตรงกับภูมิภาค และสอดคล้องกันในทุกแบบจำลอง
4. ขนาดหน้าตัดควร สอดคล้องกัน ในทุกแบบจำลองตามหลักการ
5. หลีกเลี่ยงการใช้ หน้าตัดพิเศษหรือหน้าตัดประกอบ หรือจัดทำเอกสารไว้
6. ทำงานร่วมกัน

ข้อมูลที่ IDEA StatiCa สร้างขึ้นเป็นพื้นฐานสำหรับขั้นตอนที่ 3 – การสร้างแบบจำลองเพื่อการก่อสร้าง เนื่องจากป้อนเข้าสู่กระบวนการผลิต แต่ใช้ข้อมูลที่พัฒนาจากขั้นตอนที่ 1 และ 2 เพื่อผลักดันการออกแบบต่อไป

ฉันไม่ได้บอกว่าอุตสาหกรรมทั้งหมดเป็นแบบนี้ เราชอบคิดว่าเราอยู่ล้ำหน้าและไม่กลัวที่จะลองสิ่งใหม่ แต่พูดตรงๆ ฉันยังคงได้ยินคำตอบเดิมต่อความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทำงานที่มีอยู่: "เพราะนั่นคือวิธีที่เราทำมาตลอด…"

มีสิ่งที่เราสามารถทำได้อีกมากในฐานะอุตสาหกรรมเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียเวลาและวัสดุ หรือลดรอยเท้าคาร์บอนของการออกแบบ 

และในฐานะวิศวกร เราสามารถนำทางได้ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่แนวคิดใหม่