Az építőmérnöki tevékenység automatizálása – a jövő már itt van!

A világ népessége 2050-re várhatóan körülbelül 10 milliárdra nő, az emberek 75%-a pedig városokban él majd. Ehhez természetesen mindenből többre lesz szükség – például több energiára, több lakásra, több autóra. Mindez szükségszerűen növeli az infrastruktúra iránti igényt, és ennek eredményeként fejlődni fognak az infrastrukturális rendszereket kivitelező, tervező, üzemeltető és karbantartó szakemberek és vállalatok képességei.

Számos olyan feladat automatizálásával, amelyeket napjainkban még inkább analóg környezetben hajtanak végre, lehetővé válik, hogy a mérnökök fokozhassák termelékenységüket, csökkenthessék az építési hulladék mennyiségét, kevesebb erőforrást használhassanak, több munkát vállalhassanak, és így a mérnöki kapacitások növekedése iránti igényt kielégíthessék. A ciklus pedig, tovább bővül majd, ahogy a munkakörök idomulnak és változnak az új környezetnek megfelelően.

„Az elképzelés az, hogy csökkentsük a kivitelezési folyamatok költségeit és összetettségét, ugyanakkor a hatékonyság növelése révén lehetővé tegyük a kivitelezési minőség jelentős javítását – mondta Andrew Anagnost, az Autodesk vezérigazgatója. – A kivitelezés során olyan anyagokat használhatunk, amelyek kevesebb helyszíni hulladékot termelnek, ezért próbáljuk az automatizálás alkalmazásával megoldani az [építőmérnöki] világ klasszikus kapacitásproblémáit.”

A mérnökök és a tervezők szempontjából a tervezőket az alternatívák definiálásában, feltárásában és kiválasztásában az automatizálás és a számítástechnika segítségével támogató folyamat, a generatív tervezés szerepe egyre nő majd ebben az új munkakörnyezetben. A generatív tervezés célja, hogy a szakemberek számára lehetővé tegye az összetett tervezési problémákkal kapcsolatban a lehetőségek gyors feltárását, optimalizálását és a megalapozott döntéshozatalt.

Az automatizálás lényege a tervek szimulációk használatával, fizikai prototípusok készítése nélkül történő ellenőrzése és optimalizálása. E megközelítés révén már a folyamat korai szakaszában számos tervváltozat tanulmányozható. Lényegében az épületinformáció-modellezési (BIM) folyamat kialakításáról van szó az építőmérnökök, az építészek és a kivitelezési csapatok együttműködésének támogatásához, így a döntések valós időben hozhatók meg a hagyományos munkaterületek között.

„A generatív tervezés alkalmazása annak felismerését jelenti, hogy a számítógépek nálunk hatékonyabban képesek bizonyos alacsonyabb szintű elemzési feladatok végrehajtására, például annak ellenőrzésére, hogy minden ajtó a megfelelő irányba nyílik-e, a lépcsők elég szélesek-e, vagy hogy az üvegfal üvege valóban megfelel-e az általános energetikai célkitűzéseknek – magyarázta Phil Bernstein, a Yale School of Architecture dékánhelyettese és docense, valamint az Autodesk ösztöndíjasa. – Ezáltal a tervező a fontosabb dolgokra összpontosíthat.”

Az építőmérnöki területen ez az eljárás jól használható például hidak tervezésekor, olyan tervváltozatok készítéséhez, amelyekkel vizsgálható a hagyományos tervekben alkalmazotthoz képest eltérő anyagok és kisebb anyagmennyiségek használatának lehetősége.

De mit is jelent napjainkban az automatizálás?

Egészen mostanáig az automatizálásról szóló vita csupán elméleti szinten folyt. Az automatizálás azonban már jelenleg is hatással van a munkafolyamatokra, és lehetővé teszi, hogy a mérnökök, tervezők és kivitelezők hatékonyabb munkát végezzenek az új infrastruktúrák létrehozása során.

„A CAD világa folyamatosan fejlődik, és a statikus struktúrákon kívül mostanra olyan rendszerek tervezésére is kiterjed, amelyekkel ténylegesen üzemeltethetők az épületek, gépek és sok minden más. Hatalmas átrendeződések észlelhetők a tervezési megközelítések terén. A tervek 3D-ben való megjelenítésének gondolata – mind a kivitelezés, mind a belső terek bejárása tekintetében – tíz évvel ezelőtt még idegenül hangzott. Mostanra azonban a modellalapú folyamatok már mindenütt jelen vannak” –Andrew Anagnost az Autodesk vezérigazgatója szerint.

A fejlett CAD-képességek teljesen átalakítják az iparágat. A CAD világa folyamatosan fejlődik, és a statikus struktúrákon kívül mostanra olyan rendszerek tervezésére is kiterjed, amelyekkel ténylegesen üzemeltethetők az épületek, gépek és sok minden más.

„A modellekről a rendszerekre való áttérés összhangban van a technológiák hasonló általános átalakulásával, ahogy az íróasztali eszközökről áttérünk a mindenre kiterjedő intelligens megoldásokra, automatizálásra és együttműködésre – magyarázza Anagnost. – Ahogy korábban a rajzokról a modellekre váltottunk, úgy térünk majd át a modellekről olyan rendszerekre, ahol ténylegesen a számítógép tesz javaslatot a létrehozni kívánt épület fizikai tulajdonságain alapuló megoldásokra, amelyeket ezt követően a tervező áttekinthet.”

A mesterséges intelligencia szintén segít az átállásban. Nem, nem feltétlenül gépek tervezik majd az infrastruktúrákat – a gépi tanulás azonban képes kiegészíteni és hatásában megsokszorozni a kivitelezési szakemberek és az építőmérnökök szakértelmét azáltal, hogy alternatív számításokat és lehetőségeket kínál számukra.

Tervezésautomatizálás a Civil 3D Dynamo segítségével

Az ismétlődő és rutinfeladatokat a mai mérnökök olyan eszközökkel kerülhetik meg, mint például a Dynamo nevű vizuális programozási környezet, amely a Civil 3D 2020 egyik újdonságaként jelent meg. Segítségével gyorsan és hatékonyan készíthetők szkriptek és rutinok az ismétlődő vagy összetett feladatokhoz. Ez egy nagy teljesítményű eszköz, amely az általános feladatoktól kezdve a legbonyolultabb tervezési munkafolyamatokig terjedően támogatja a feldolgozást.

Infraworks 3D modell

Ezzel a vizuális programozási eszközzel a mérnökök és az építészek elemezhetik a tervezési és a BIM-adatokat, automatizálhatják a körülményes, ismétlődő dokumentációs feladatokat, valamint átvihetik az adatokat közvetlenül nem feltétlenül kompatibilis szoftveres formátumok között. A Dynamo elvégzi helyettünk a kódolást, így nem kell okvetlenül ismernünk a programozási nyelveket. Ez a vizuális programozási eszköz a „csomóponti” rendszert alkalmazza grafikus felületként, így nem kell kódsorokat beírni. A szkriptek és rutinok vizuális környezetben való definiálásával a tervezők időt takaríthatnak meg az ismétlődő feladatok kiváltásával, ezáltal több idő marad a tervek többi részének kidolgozására.

A vasúti infrastruktúrák kezelésével foglalkozó belgiumi TUC RAIL mérnökei már nagy sikerrel alkalmazzák a rendszert saját céljaikra.

„A Dynamo biztosítja számomra azokat az eszközöket, amelyek rugalmasabbá és gyorsabbá teszik a megoldások bevezetését – mondta Wouter Bulens, a vállalat BIM-vezetője. A tapasztalataim szerint hiába bízunk abban, hogy az építőmérnöki projektek megfelelnek majd a szabványoknak, mindig azon vesszük észre magunkat, hogy valamit egy kicsit mégis másként kell megtervezni. A megfelelő csomópontok birtokában egyszerűbbé válik egy változat létrehozása és egy új megoldás tesztelése. Nagyon várom, hogy a tervezők is megkezdhessék az eszköz használatát. Mindez egyszerűen a szkriptekkel való munka következő szintjét jelenti, nem csupán az AutoCAD vagy a Civil 3D, hanem általában a geometria és az adatok egészét tekintve. Programozóként nagyon örülök annak, hogy a Dynamo vizuális motorja támogatja a geometriával történő programozást.”

Való igaz, a mérnöki munka jövője már napjainkban is jelen van. Az automatizálás hatékonyabban működő és olcsóbb lehetőségek új világát nyitja meg, így kevesebb ráfordítással többet érhetünk el. Ezeknek a rendszereknek és folyamatoknak az új infrastruktúrák létrehozásáért felelős mérnökök és tervezők munkafolyamataiba való integrálása jelenleg is zajlik, és amint azt Anagnost előrevetíti, „a továbbfejlesztett CAD-platform képességei most valóban próbára lesznek téve és át lesznek alakítva”.

Forrás: Autodesk