بخشی از مقاله
چکیده
پوسته های هوشمندی که - حساس به نور خورشید - در سطح خارجی ساختمان قرار می گیرند تا مناسب ترین رفتار را در مقابل جذب انرژی و عبور یا عدم عبور نور از خود نشان دهند ، به یکی از شاخصه های طراحی همساز با اقلیم تبدیل شده اند .این پوسته ها از اجزاء ریزتری به نام مدول تشکیل شده اند که نیاز به طراحی هندسی دقیق و اصولی ، بررسی نحوه قرارگیری،تکنولوژی ساخت ، مراحل طراحی ، مراحل نصب ، بررسی رفتار آنها پس از نصب و روشهای تعمیر و نگهداری آنها و... دارند
با روش های طراحی سنتی در نظر گرفتن تمامی پارامترهای ذکر شده به دلیل عدم امکان بررسی برهم کنش آنها نسبت به یکدیگر پیچیدگی های فراوانی به همراه دارد.روش طراحی - - بی آی ام - - 1 یا مدلسازی اطلاعاتی ساختمان به دلیل یکپارچگی در طراحی و ارائه یک مدل مجازی کنترل شده و همه جانبه امکان کنترل پیچیدگی ها و بررسی اکثر پارامترهای فیزیکی را فراهم می کند .
هدف از این مقاله بررسی میزان کنترل سیستم بی آی ام بر پیچیدگی های طراحی است .در بخش اول مقاله با روش تحلیلی Bتوصیفی به بیان مبانی نظری طراحی پرداخته خواهد شد و در بخش دوم با راهبرد شبیه سازی رایانه ای و نرم افزارهای - - رویت - - 2 و - - داینامو - - 3 به طراحی - - پنل های هوشمند - - 4 پرداخته خواهد شد .این مقاله به این نتیجه خواهد رسید که طراحی در سیستم بی آی ام به دلیل ارائه یک مدل فیزیکی دقیق ضریب خطا را به میزان زیادی کاهش خواهد داد.
مقدمه
- - طراحی پارامتریک5 - - با کامپیوتر روشی در طراحی است که مبنای آن پارامترهای موثر بر طرح و روابط میان آنهاست [1] و مدل هندسی به دست آمده از آن تابعی است از مجموعه متناهی از پارامتر ها .[2]بر همین اساس سیستم مدل سازی اطلاعات ساختمان بی آی ام زیر مجموعه ای از طراحی پارامتریک محسوب می شود . مدل حاصله از طراحی در این سیستم یک ارائه دیجیتالی غنی از اطلاعات ،شی گرا ، هوشمند و پارامتری، از ساختمان است [3] بی آی ام یک فناوری است که عملیات طراحی در زمینه های متفاوت ، اجرا ، ترمیم و بهره برداری از ساختمان را توسط نرم افزار در محیط مجازی ارائه می کند .
نرم افزارهای متفاوتی بر مبنا مدلسازی اطلاعات ساختمان کار می کنند و شرکت - - اتودسک6 - - یکی از شناخته شده ترین تولید کنندگان نرم افزارهای بی آی ام است .طریقه به کارگیری بی آی ام در شرکت اتودسک - - روش مخزن گسترده - - 7 است که برای هر بخش طراحی از جمله معماری یک نرم افزار در نظر گرفته می شود و در نهایت همه آنها بر روی یک فایل مرکزی منتقل می شوند
به دلیل گسترگی مدل سازی اطلاعات ساختمان در این مقاله فقط به بخشی از این سیستم در نرم افزارهای رویت آرکیتکچر و داینامو استودیو اکتفا خواهد شد که ، در حوزه معماری جای می گیرند . اکثر پژوهش های انجام شده در زمینه بی آی ام بیشتر به حوزه نظری پرداخته اند و یکی از اهداف ارائه این مقاله پررنگ تر کردن بخش طراحی همگام با بیان مبانی نظری سیستم بی آی ام است ، تا در بعد عملی نیز به خوبی معرفی شود .
بدنه اصلی مقاله -1 مبانی نظری طراحی
-1-1طراحی پارامتریک در دنیای دیجیتال
طراحی پارامتریک زیر مجموعه ای از - - طراحی دیجیتال8 - - است . و نوعی تفکر سیستمی است که به کمک آن اطلاعات پایه ، از منظر تک بعدی خارج شده و تبدیل به پارامترهای معادلاتی می شوند.[5]یک پروسه تفکر ، که متشکل از مجموعه ای از متغیرها و روابط میان آنهاست که یک فرم را تعریف می کند و این فرم می تواند با تغییر هر پارامتر موثر بر طرح تحت تاثیر قرار گرفته و تغییر کند .
-2-1 طراحی پارامتریک ساختاری
محیط نرم افزارهایی را شامل می شود که دارای اجسام سه بعدی از پیش ساخته شده است که توسط پارامترهایشان کنترل می شوند از جمله طول،عرض ، ارتفاع و....[6] در این مدل طراحی به جای ترسیم خط و... معماران با اجسام از پیش تعیین شده مانند دیوار ، در ، پنجره و.... مدل سازی میکنند[7] نرم افزارهای سیستم بی آی ام از جمله مجموعه رویت بر اساس این سیستم کار می کنند . و اساسا سیستم بی آی ام زیر مجموعه ای طراحی پارامتریک است.
-3-1 مدلسازی اطلاعات ساختمان - بی آی ام -
اصطلاح بی آی ام اولین بار درسال - - 1970 - - در مقاله ای از - - جی. ای. ون.ندروین - اف.پی.تولمان - - 1 پدیدار شد . - - جری لایرسرین - - 2 تحلیلگر سیستم و پژوهشگر سرشناس تکنولوژی های آینده، نرم افزار آرشیکد محصول شرکت - - گرافیسافت - - 3در سال 1987 را اولین نرم افزار بر اساس سیستم بی آی ام می داند . - - استاندارد ملی بی آی ام ایالات متحد آمریکا4 - - ، بی آی ام را یک ارائه دیجیتالی از خصوصیات فیزیکی و عملکردی ساختمان و یک منبع دانش اشتراک گذاری شده برای تصمیم گیری های قابل اطمینان در طول عمر ساختمان - از طرح اولیه تا تخریب - تعریف می کند .
مدل سازی اطلاعات ساختمان روند توسعه و استفاده از یک مدل شبیه سازی از برنامه ریزی ، طراحی، ساخت و بهره برداری از ساختمان است که مجموعه ای از داده ها و اطلاعات غنی از تمام اجزای مربوط به ساختمان در طول چرخه حیات آن و ارتباط هوشمند تمام اعضاء با یکدیگر را داراست .به طوری که با ایجاد تغییر در یک عضو کوچک از این مجموعه تمامی اعضای دیگر خود را با آن مطابقت می دهند و به این ترتیب این تکنولوژی برای تصمیم گیری ها در جهت بهبود روند ساخت و بهره برداری مورد استفاده قرار می گیرند.به عبارت بهتر بی آی ام یک مدل سه بعدی - - کد - - 5 است که به پایگاه داده متصل است و به عنوان یک منبع مشترک اطلاعات بین کل تیم طراحی ساختمان عمل می کند . در بی آی ام به دلیل متصل بودن تمام اجزای ساختمان به پایگاه داده؛ هر جز کوچک تمام مشخصات مربوط به خود را در خود گنجانده
به بیان کلی بی آی ام شبیه سازی پروژه در محیط مجازی است و هدف از به کارگیری بی ای ام تنها ایجاد یک مدل ساختمان نیست بلکه هدف اصلی درک پروژه از طریق ایجاد مدل و همچنین بهره برداری از مزایای استفاده از اطلاعات است که از طریق بی آی ام حاصل می شود [9].در این سیستم فرایند طراحی با ساخت یک مدل ، متشکل از اجزاء هوشمند که معرف در و پنجره ، سقف ، تیرها ، پلکان ، سیستم تهویه مطبوع ،سیم کشی و... می باشد،شروع می شود . این اجزا هم خودشان و هم ارتباطشان با بقیه اجزاء را می شناسند . بنابراین برای کسب اطلاعات در مورد یک جزء مشخص مثل پنجره از قبیل اندازه ، جنس شیشه ، چهارچوب و... لازم نیست چندین نقشه پلان ، برش،نما ،... را زیر و رو کنیم ،کافی است مستقیما به خود جزء مراجعه کرد . زیرا تمام اطلاعات مربوط به ویژگی هایش را در خودش ذخیره کرده و با اعمال هر تغییری در خواص آن ، خودش را با طرح جدید تطابق می دهد
در جمع بندی نکات بالا می شود بی آی ام را یک فرایند طراحی ساختمان معرفی کرد که هندسه بنا ، ارتباطات فضایی، اطلاعات جغرافیایی ، مقدار و ویژگی های اجزاء ساختمانی ، تخمین هزینه ها،لیست موارد مورد نیاز و جداول پروژه را مشخص میسازد.این مدل می تواند کل چرخه حیات ساختمان - طراحی<ساخت<نگهداری - را پوشش دهد.در حقیقت بی آی ام یک مدل پنج بعدی است که علاوه بر - - طول ، عرض ، عمق - - که ابعاد سه گانه فضایی محسوب می شوند بعد - - زمان - - و - - هزینه - - را به عنوان ابعاد چهارم و پنجم به فرایند طراحی افزوده است .[4]جهت بهره برداری از بی آی ام دو روش وجود دارد که در بخش بعد به آن پرداخته خواهد شد .
-4-1 روش های به کار گیری مدل سازی اطلاعات ساختمان
-1-4-1روش مخزن مرکزی6
تمام اطلاعات پروژه در یک فایل ذخیره می شود به نام - - واحد پایگاه داده - - 7 و معمولا به دلیل سنگین بودن اطلاعات و قرارگرفتن در یک نرم افزار روش کم کاربردی است .
-1-4-1روش مخزن گسترده8
در این روش، مدل بی آی ام به دسته ای از پایگاه داده های جداگانه که توسط برنامه های مستقلی ایجاد شده اند ، دسترسی دارد به عنوان مثال اطلاعات مورد نیاز جهت تخمین مالی پروژه در برنامه مستقل مربوطه قرار دارد . اما به دلیل خاصیت - - تعامل پذیری - - 9تمام اطلاعات ، گروه های مختلف در گیر در پروژه می گردند . به این ترتیب گروه های طراحی شامل ، معماری ، سازه ، تاسیسات برقی ، تاسیسات مکانیکی ، مدل های خود را به صورت جداگانه در نرم افزارهایی از قبیل رویت - رویت شامل 3 نرم افزار جداگانه برای معماری ، سازه و تاسیسات است - تهیه نموده و در نهایت به کمک نرم افزارهایی مانند - - ناویس ورک منیجر - - 10 روی هم گذاری شده تا مدل یکپارچه بی آی ام به دست آید .[4] و در این مقاله از روش دوم استفاده خواهد شد .و تمام تمرکز بر روی بخش معماری بی آی ام خواهد بود .
-5-1 رویت معماری : این نرم افزار بر اساس سیستم بی آی ام و روش مخزن گسترده و برای معماران تولید شده است . و تمام نیازهای معماری را پوشش می دهد . به عبارت بهتر یک نرم افزار کاملا تخصصی معماری است .
-5-1 افزونه داینامو در رویت : یک افزونه14است که به نرم افزار رویت اضافه میشود و توانایی برنامه نویسی بصری15 را به نرم افزار رویت اضافه می کند .البته این افزونه خود به تنهایی نیز یک نرم افزار به نام داینامو استودیو دارد اما در این مقاله از افزونه آن بر روی رویت استفاده خواهد شد .
-6-1 افزونه
بعد از نصب یک نرم افزار به صورت عمومی ضعف هایی در آن مشاهده می شود که در نرم افزار رویت ضعف بزرگ نداشتن توانایی برنامه نویسی بصری در آن است، که بعد از نصب افزونه داینامو این ضعف برطرف خواهد شد .
-7-1 برنامه نویسی ویژوال
یک روش از برنامه نویسی کامپیوتری است که در حقیقت ساده ترین آن محسوب می شود و از منابع کدهای خودکار استفاده می کند که نیاز به دانش برنامه نویسی نوشتاری پیچده ندارد و کد ها دارای پیش فرض هایی هستند که با اتصال آنها به یکدیگر یک الگوریتم تولید خواهد شد. [6] پلاگین داینامو بر این اساس کار می میکند . در حقیقت این روش برنامه نویسی بر مبنای الگوریتم های مولد که دارای پیشفرض هستند شکل میگیرد .[6]
-8-1 الگوریتم
دستورالعمل های مرحله به مرحله که منجر به حل یک مسئله می شود . [6] در حقیقت یک فرآیند محاسباتی است که بر اساس پارامترها - 2 وظیفه ذخیره اطلاعات را دارند - و کامپوننت ها - 3توابعی هستند که بر روی پارامترها تغییرات مشخص اعمال می کنند - به جود می آید [10] در این فرایند با تغییر یک پارامتر از نظر مقدار ، اندازه و... تمامی الگوریتم دچار دگرگونی خواهد شد .در حقیقت یک الگوریتم در برنامه نویسی بصری کاملا پارامتریک است.
-9-1 پوسته هوشمند باز و بسته شونده
پوسته هوشمند، پوسته است که مجهز به یک زیر ساختار ارتباطاتی قوی بوده و میتواند به صورت مستمر نسبت به وضعیتهای متغیر محیط عکس العمل نشان داده و خود را با آنها وفق دهد .در حقیقت زمان مناسب بازو بسته شود .
-9-1 فرایند یک پروژه بی آی ام
برای داشتن این سطح از هوشمندی در فرایند بی آی ام در روش مخزن گسترده نیاز است یک معمار ، یک مهندس سازه های مدرن ، یک مهندس برق ، یک مهندس انرژی ، یک مدیر پروژه ، سرپرست کارگاه و کارگران ماهر در این پروژه مشارکت کنند . مهندسین سازه ، برق و انرژی در نرم افزار مربوط به خود بعد از ارائه طرح اولیه توسط مهندس معمار شروع به کار و برنامه ریزی در هماهنگی با یکدیگر می کنند.بعد از پایان کار طراحی در تمام زمینه ها ، مدیر پروژه ، برنامه ریزی خود را در نرم افزار ناویس ورک منیجر پیاده کرده و در اختیار سرپرست کارگاه جهت اجرا ارائه خواهد کرد .
در این مقاله به دلیل گستردگی فرایند بی آی ام تنها بخش مربوط به معمار - - موضوع طرح اولیه - - با کمک نرم افزارهای رویت و داینامو پرداخته خواهد بود .
-2طراحی
1-2 راهبرد طراحی
طراحی با راهبرد شبیه سازی رایانه ای در نرم افزار رویت و افزونه داینامو توسط نگارنده انجام خواهد شد .
-2-2 شرح فرایند طراحی
ابتدا مدول و شکل پنل با توجه به ابعاد و اندازه ها روی کاغذ طراحی خواهد شد سپس در رویت پنل با ابعاد و اندازه طراحی خواهد شد و مدول نیز به صورت ریاضی وار و پارامتریک در بخش طراحی مدول ساخته خواهد شد . در مرحله بعد مدول روی سطح قرار خواهد گرفت. و بعد از آن در داینامو الگوریتمی طراحی خواهد شد و تاثیر مسیر حرکت خورشید بر روی پنل ها و باز و بسته شدنشان بررسی خواهد شد .
-2-2 طراحی پنل روی کاغذ
ابتدا شکل مدول مورد نظر را پیدا می کنیم - شکل - 1 پوسته مورد نظر باید ابتدا به صورت بصری روی کاغذ طراحی شود . سپس برای وارد شدن به رویت به زبان ریاضی پارامتریک رویت ترجمه شود
.شرکت اتودسک زبان ریاضی پارامتریکی را برای طراحان در نظر گرفته است که نرم افزار بر اساس آن کار می کند - شکل. - 2
شکل :1 شکل مدول مورد نظر و طریقه بازو بسته شدن آن .
شکل :2 طراحی بصری روی کاغذ و نوشتن فرمول طراحی مدول برای وارد شدن به رویت .
