Методы «беспрерывного» проектирования на ранних стадиях создания архитектурного проекта. Grasshopper - как связующая платформа в учебном проектировании.

В современном архитектурном проектировании весомую роль играет компьютерный инструментарий. При создании концепций приходится собирать необходимую исходную информацию имеющую разное визуальное, графическое, цифровое выражение. Для презентации концептуальных архитектурных решений и проектной документации необходимо ее графическое представление в требуемом формате (презентации чертежей, графиков, таблиц).

Компьютерные программы для архитекторов чаще всего направлены на выполнение задач профессионалов, архитекторов, фирм, корпораций. Студенческие и пробные версии САПР продуктов таких как ArchiCAd, AutoCAD, программ 3D моделирования (3Ds Max, Rhinoceros и др.) и аналитических программ (Ecotect, DesignBuilder, и др.) – это необходимость вызванная как проблемой распространения продукта, так и более комфортным и быстрым обучением, получением навыков работы с подобными продуктами. В данном контексте нарастающая тенденция использования BIM программного обеспечения, приводит к более интегрированному подходу при проектировании, что в свою очередь позволяет использовать один программный пакет практически с самого начала и до конца проектного процесса (например: Revit, продукты Bentley Systems).

В нашей работе представлен обзор компьютерных инструментов способных устанавливать между собой связь для осуществления «беспрерывного» процесса проектирования на стадии концептуальных решений.

На ранних стадиях проектирования, при определении концептуальных решений компьютерный инструментарий является более гибким, предполагает более широкий спектр программ и приложений. Данные о природном окружении, о рельефе, параметры климата, так же как и геоподосновы, кадастровые отметки, объемно пространственная картинка окружающей застройки и многое другое - все это информация, представленная в цифрах, чертежах, графиках. В качестве варианта для «беспрерывного» проектирования на ранней стадии нами выделена связка программ, использующая приложение Grasshopper как объединяющую платформу.

Нами рассмотрены следующие связи: Rhinoceros + Grasshopper, Excel + Grasshopper, Grasshopper + Ecotect, Revit Architecture + Grasshopper.

Grasshopper – приложение для Rhinoceros 3d, позволяющее использовать алгоритмы при создании 2D и 3D геометрии. Его открытый программный код позволяет расширять его возможности и увеличивать количество его операций. Его интерфейс позволяет на более комфортном уровне алгоритмов, блоков операций, программировать и задавать необходимые взаимосвязи между элементами, объектами 3D редактора – Rhinoceros, а так же связываясь с другими программами преобразовывать цифровую информацию в определенный и необходимый вид (геометрии, графика, линий чертежа, 3D объема).

Связь между программами и Grasshopper осуществляется за счет мини-программ, открывающим прямой доступ к другому программному пакету.

Связь Grasshopper - Rhinoceros

Rhinoceros 3D – инструмент моделирования и редактирования 3D геометрии, работающий на базе NURBS[1] геометрии. Grasshopper же представляет собой графический редактор алгоритмов интегрированный в Rhinoceros 3D. В отличие от RhinoScript, Grasshopper не требует знаний программирования или сценариев, но все же позволяет архитекторам и дизайнерам создавать вариации и семейства, поколения форм, создавая их по принципу «от простого к сложному».

Связь Grasshopper – Excel.

Данная связь осуществляется на программном языке VisualBasic и позволяет собирать табличные цифровые и текстовые данные и переводить их в параметры геометрических форм.

Приложение gHowl представляет собой набор компонентов, которые расширяют возможности Grasshopper для общения и обмена информацией с другими приложениями и физическими устройствами. Таким образом можно загружать в модель, редактируемую в Rhinoceros-Grasshopper, а так же транслировать обратно из нее табличные данные, модели KML для интернет карт, данные с GPS устройств.

Связь Grasshopper – Revit.

Одним из решающих пунктов нашего обзора является связь с BIM приложением, т.к. более корректное и беспрерывное перемещение геометрии концептуальной модели в BIM (т.е. Информационную Модель Здания) позволяет, более быстрый и удобный способ для продолжения работы над проектом в более поздних стадиях.

Chameleon представляет собой плагин для Grasshopper и Revit и обеспечивает их совместимость, моделирование и эффективность рабочего процесса. Основным преимуществом Chameleon является его облегченная передача данных между геометрическими построениями Grasshopper и Autodesk Revit.

Hummingbird представляет собой набор компонентов в Grasshopper, которые способствуют созданию родной Revit геометрии. Этот процесс использует упрощенный псевдо-язык в Excel для описания многих аспектов геометрии Revit BIM. Перевод из Rhino простой геометрии в Revit значительно упрощен, без необходимости для связи или ссылки на объекты. Это позволяет изменять модель в Revit и адаптировать ее для последующей с ним работы.

Связь Grasshopper – Ecotect.

Ecotect является визуальным программным обеспечением для архитекторов в работе с экологическими аспектами при проектировании. Он предназначен для ранней стадии концептуального проектирования и позволяет понять факторы окружающей среды и взаимодействия их с объемно-пространственными параметрами объекта.

При помощи Grasshopper разработан новый интерфейс с названием GECO, который предлагает прямую связь между моделью Rhino / Grasshopper и Ecotect. Плагин позволяет экспортировать сложную геометрию очень быстро, оценить проектное решение в Ecotect и получить доступ к данным, результат которые возможно импортировать в Grasshopper. Таким образом, создан единый процесс, позволяющий повысить качество объемно-пространственной концепции здания в контексте с его окружением. Результат этого процесса может быть сохранен в Rhino в виде аналитической сетки, для использования при дальнейших этапах проектирования.

Оптимизация и аналитическая оценка проектного решения – составляющие проектного процесса. Получаемые в аналитической модели данные должны взаимодействовать с 3D геометрией, так что влияние аналитической оценки становиться существенным по отношению ко всему объемно-пространственному решению.

По результатам данного обзора и проведенной экспериментальной работы группой студентов Мархи 3-го и 4-го курсов была сформирована программная платформа и определен один из методов концептуального проектирования с использованием современного компьютерного инструментария.

Выводом проведенного исследования является оценка возможностей осуществления «беспрерывного» процесса проектирования в рамках группы студентов. Такой процесс практически невозможен при проектировании сложных структур и больших архитектурных объектов, если в нем участвуют специалисты разных профилей, разных компаний и фирм, но более реален в одном коллективе. Такой процесс становиться более реальными и при проектировании малых архитектурных форм и объектов, не требующих проектирования инженерных систем и сложных конструктивных расчетов.

[1] NURBS – Неоднородный рациональный B-сплайн, NURBS (англ. Non-uniform rational B-spline) — математическая форма, применяемая в компьютерной графике для генерации и представления кривых и поверхностей. Как следует из названия, является частным случаем B-сплайнов, причём, широко распространённым из-за своей стандартизированности и относительной простоты.