Генеративный дизайн в BIM для автоматизации архитектурных решений на основе требований клиентов

Введение. Цифровая трансформация проектно-строительной отрасли привела к активному развитию технологий автоматизированного проектирования, среди которых особое место занимает генеративный дизайн, интегрированный с BIM-моделированием. Исследование направлено на анализ текущего состояния и перспектив применения генеративного дизайна для автоматизации архитектурных решений с учетом разнородных требований заказчиков. Актуальность работы обусловлена необходимостью сокращения времени проектирования при одновременном повышении качества и индивидуализации проектных решений.

Материалы и методы. Исследование основано на системном анализе научных публикаций за 2017–2023 гг., посвященных генеративному дизайну и BIM-технологиям. Проведено сравнительное изучение существующих программных решений (Autodesk Revit с Dynamo, Grasshopper для Rhino, IDEA StatiCa, Generative Components). Применены методы экспертных оценок для определения эффективности внедрения генеративных алгоритмов, а также метод кейс-стади для анализа реализованных проектов.

Результаты. Выявлены четыре доминирующих подхода к интеграции генеративного дизайна в BIM-процессы: параметрическое моделирование на основе графов, эволюционная оптимизация, машинное обучение и агентное моделирование. Установлено, что алгоритмы генеративного дизайна позволяют сократить время проектирования на 35–40 % при одновременном рассмотрении в 5–7 раз большего количества проектных вариантов. Разработана методология внедрения генеративных алгоритмов, охватывающая полный цикл от формализации требований заказчика до оценки результатов. Определены ключевые препятствия для широкого внедрения: недостаточная стандартизация технологий, сложность формализации субъективных эстетических критериев и значительные вычислительные требования для комплексных проектов.

Выводы. Генеративный дизайн в сочетании с BIM-технологиями представляет собой эффективный инструмент автоматизации архитектурного проектирования, позволяющий находить оптимальные решения сложных многокритериальных задач. Предложенная методология дает возможность систематизировать процесс внедрения генеративных алгоритмов в существующие BIM-процессы. Дальнейшее развитие технологии требует создания специализированных библиотек типовых генеративных компонентов и методов интерпретации нечетких требований заказчиков.

1. Дорожкина Е.А. Аналитический обзор применения программного обеспечения информационного моделирования для разработки проектной документации // Инновации и инвестиции. 2023. № 2. С. 171–174. EDN PNBVYN.

2. Аминов Р.Р. Нормативное регулирование BIM-технологий, прохождение госэкспертизы // Инженерный вестник Дона. 2021. № 2 (74). С. 20–28. EDN AMDCIV.

3. Субботин Д.В. Концепция внедрения информационно-строительного моделирования объектов в деятельность отечественных компаний // Индустриальная экономика. 2023. № 1. С. 109–116. DOI: 10.47576/2712-7559_2023_1_109. EDN FMCHJD.

4. Cuellar Lobo J.D., Lei Z., Liu H., Li H.X., Han S. Building Information Modelling- (BIM-) Based Generative Design for Drywall Installation Planning in Prefabricated Construction // Advances in Civil Engineering. 2021. Issue 1. DOI: 10.1155/2021/6638236

5. Паршина С.В., Низина Т.А. BIM-комплекс Renga — российский программный продукт // Основы экономики, управления и права. 2019. № 1 (19). С. 53–56. DOI: 10.51608/23058641_2019_1_53. EDN GHXWQS.

6. Kasperzyk C., Kim M., Brilakis I. Automated re-prefabrication system for buildings using robotics // Automation in Construction. 2017. Vol. 83. Pp. 184–195. DOI: 10.1016/j.autcon.2017.08.002

7. Nguyen T., Tran H. The Integration of Generative Design and BIM for Sustainable Urban Development // Sustainability. 2022. Vol. 14. Pp. 1–15.

8. Гвоздицкий М.А., Огороднова Ю.В., Лейтес Д.С. Принципы построения среды общих данных информационной модели строительного объекта в облачном сервисе // Архитектура, строительство, транспорт. 2022. № 3. С. 74–81. DOI: 10.31660/2782-232X-2022-3-74-81. EDN TFXSIT.

9. Rybakova A. Development of an Integrated Information Model Based on Standard Modular Elements of the Maximum Readiness Basis // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Pp. 211–219. DOI: 10.1007/978-3-030-96206-7_22

10. Клевцова К.С. Инновационное модульное строительство // Молодой ученый. 2017. № 3 (137). С. 103–105. EDN XQZDIT.

11. Yin X., Liu H., Chen Y., Al-Hussein M. Building information modelling for off-site construction: Review and future directions // Automation in Construction. 2019. Vol. 101. Pp. 72–91. DOI: 10.1016/j.autcon.2019.01.010

12. Sabet P.G.P., Chong H.Y. Interactions between building information modelling and off-site manufacturing for productivity improvement // International Journal of Managing Projects in Business. 2019. Vol. 13. Issue 2. Pp. 233–255. DOI: 10.1108/ijmpb-08-2018-0168

13. Farmer M. The Farmer Nstruction Labour Model // Construction Leadership Council. 2016.

14. Чибирикова Д.А., Атаев Б.С., Мельникова О.Г. Модульное проектирование и конструирование многоквартирных домов с использованием готовых компонентов // Актуальные проблемы и перспективы развития строительного комплекса : сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. 2020. С. 82–86. EDN DSLYML.

15. Климанов С.Г., Громов В.Н. Системный подход к проблеме проектирования и строительства быстровозводимых сооружений для обустройства войск в районах Арктики // Актуальные проблемы военно-научных исследований. 2021. № 1 (13). С. 319–335. EDN ZREDMP.

16. Зеленцов Л.Б., Шогенов М.С., Пирко Д.В. Проблемы интеграции проектирования и строительства на основе цифровых технологий // Строительство и архитектура – 2020. Факультет промышленного и гражданского строительства : мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2020. С. 291–292. EDN NXXKOL.

17. Alshabab M.S., Vysotskiy A., Petrichenko M., Khalil T. BIM-based quantity takeoff in Autodesk Revit and Navisworks manage // Proceedings of EECE 2019, Energy, Environmental and Construction Engineering. 2020. Pp. 413–421. DOI: 10.1007/978-3-030-42351-3_36

18. Кривошейцева Е.А., Корницкая М.Н. 4D-мо-делирование зданий с использованием AUTO-DESK NAVISWORKS // Ползуновский альманах. 2022. № 1. C. 94–96. EDN HLQWZG.

19. Rybakova A., Kagan P. Application of Building Information Modeling in Data Center design // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 869. Issue 2. P. 022006. DOI: 10.1088/1757-899x/869/2/022006

20. Ansah M.K., Chen X., Yang H., Lu L., Lam P.T.I. Developing an automated BIM-based life cycle assessment approach for modularly designed high-rise buildings // Environmental Impact Assessment Review. 2021. Vol. 90. P. 106618. DOI: 10.1016/j.eiar.2021.106618