Projektēšanas procesa digitalizāciju var
dēvēt par ikdienišķu revolūciju, kas norisinās nemanāmi, bet sekas būs un jau
ir fundamentālas. Par to, kādas vēl ir iespējas, lai uzlabotu un atvieglotu
projektēšanā un būvniecībā iesaistīto speciālistu darbu, darbietilpīgos
uzdevumus uzticot datortehnoloģijām, raksta Krists
Kārkliņš.
Projektēšanas un būvniecības procesa pāreja no
analoga formāta (zīmējuma uz papīra ar roku) uz digitālo formātu —
parametrisku projekta 3D modeli, kas ir darba un informācijas platforma visiem
projektā iesaistītajiem profesionāļiem, — ir tehnoloģiska iespēja attīstīties ar milzu kapacitāti.
Tā domāta megabūvēm, bet efektīvi izmantojama arī nelielu projektu realizācijā.
Salīdzinoši jaunais informācijas apmaiņas princips starp projektētāju un
būvnieku nozīmē mazināt cilvēciskā faktora radītās kļūmes un ieviest augstu
precizitātes līmeni, kā arī industrijas mēģinājumu celt darba efektivitāti,
meklējot veidus, kā darbu paveikt ar mazākiem resursiem. Piemēram, situācija
ASV ražošanā atklāj kādu šokējošu faktu, norādot uz nodarbināto skaita
samazināšanos no 1990. līdz 2012. gadam par aptuveni vienu trešdaļu, bet
saražotās produkcijas apjoma gandrīz divkārtīgu pieaugumu [1]. Iemesls meklējams
darba efektivitātes celšanā. Amerikāņi ir ļoti pragmatiska tauta, un, kā
esmu novērojis, ir spēcīga saikne starp pragmatismu un tehnoloģiskās attīstības
ātrumu.
Digitālā
ekonomija
Digitālā informācijas apmaiņas platforma būvniecības uzņēmumam ļauj ietaupīt,
pirmkārt, tāpēc, ka nav lieku reizi jāpārzīmē arhitektu projekti, piemērojot
tos ražotnes standartiem atbilstošam formātam, bet iespējams modeli ar pāris
labojumiem tiešsaistē nosūtīt ražošanas procesos iesaistītajām iekārtām.
Otrkārt, palielinās precizitāte. Ja ražotājs izmanto tieši arhitekta radīto
digitālo modeli, samazinās iespēja pārprast, palielinās ražoto komponentu
precizitāte izmēru un savienojumu ziņā. Treškārt, digitalizēta informācijas
apmaiņa ļauj ražotājam efektīvāk plānot savu darbu, samazinot brāķa un
materiālu atbirumu apjomu. Ceturtkārt, arhitektam un inženierim izmantojot
vienu un to pašu parametrisko modeli, ar vienas pogas spiedienu iespējams
identificēt konfliktvietas starp dažādām arhitektūras projekta sastāvdaļām.
Arhitekti arī ievērojuši, ka digitālās ražošanas
tehnoloģijas (Computer Aided Design / Computer
Aided Manufacturing) paver ceļu komplicētu formu realizēšanai, pēc
sarežģītības līmeņa pietuvojoties autobūves un aviobūves standartiem.
Process nemanāms,
sekas fundamentālas
Būvniecības procesa digitalizāciju varētu nodēvēt par ikdienišķu
revolūciju. Pāreja uz jauno komunikācijas formu risinās nemanāmi, bet jau tagad
paredzams, ka sekas būs fundamentālas. Tuvāko 10 gadu laikā mums būs
jāapgūst prasmes strādāt un arī domāt pilnīgi citādi, nekā ierasts līdz šim. Atskatoties
vēsturē, redzam, ka datortehnoloģijas sevi pasaulē nopietni pieteica 20. gadsimta
deviņdesmito gadu sākumā. Latvijā toreiz tās bija retums, tikai atsevišķos birojos
sāka apgūt AutoCad programmas
iespējas rasējumu izgatavošanai divās dimensijās, uz procesu drīzāk raugoties
ar entuziasmu un ziņkāri, nevis to uztverot kā ļoti tuvu ikdienu. Neviens īpaši
neticēja Bila Geitsa 20. gadsimta astoņdesmitajos gados izteiktajam
solījumam par katras planētas ģimenes apgādāšanu ar datoru jau vistuvākajā
nākotnē. Tas šķita smieklīgi. Taču jau 10 gadus pēc šī paziņojuma,
deviņdesmito gadu beigās, datorizācija ieguva turboattīstības efektu, kas
joprojām nav mazinājies. Projektēšana nebija izņēmums, digitāli izstrādāti
projekti kļuva par ikdienu. Vienlaikus pats par sevi saprotams kļuva jautājums:
kādas vēl ir iespējas, lai uzlabotu un atvieglotu projektēšanā un būvniecībā
iesaistīto speciālistu darbu, darbietilpīgos uzdevumus uzticot
datortehnoloģijām.
Pašlaik digitalizācija ielauzusies projektu realizācijā, sākot jau
ar informācijas apkopošanu sākuma posmā un topogrāfisko datu iegūšanu. Agrāk
tas saistījās ar darbietilpīgu mērnieku veiktu procesu, kas tika pavadīts ar
nekad negaistošām šaubām, kurus punktus mērīt un kurus izlaist, jo fiziski nav
iespējams uzmērīt visu. Tagad darbu veic vides skeneris, ar lāzeru izmērot vidi
nepieciešamajā detalizācijā, digitāli apkopojot datus trijās dimensijās,
turklāt novērtējot krāsas, materiālu un faktūru un iegūstot precīzu informāciju
īsā laikā.
Digitalizācija kļuvusi neaizstājama projektu
koordinācijā un rasējumu radīšanā. Digitālā modelēšanas programmatūra 3D modeli
automātiski projicē divdimensiju projekta rasējumos (griezumi, fasādes, stāvu
plāni utt.), bet arhitektam jāpārliecinās, ka modelis ir pietiekami
detalizēts. Digitālajos parametriskajos 3D modeļos izmaiņas ieviešamas manuāli
vienā no projekta daļām, pēc tam tās vienlaikus un loģiskā secībā tiek automātiski
ieviestas un atainotas visos darba rasējumu sējuma zīmējumos, ko ietekmē izmaiņas.
Colisinon detection —
daudzu programmatūru pamatpaketes sastāvdaļa, kas ietver automatizētu projekta
kontroles funkciju, identificējot projekta konfliktējošās vietas un neatbilstības.
Pārpratumu kapacitāte ir minimāla. Inženieris iekļauj
savu informāciju tajā pašā modelī, ar ko strādā arhitekts, un jebkuri konflikti
ēkas sistēmu
starpā ir viegli pamanāmi.
Būvlaukumā
digitāls mūrnieks
Būvlaukums ir vieta, kas visvairāk pretojusies digitalizācijas un
automatizācijas procesiem. Atšķirībā no industriālās ražošanas, kur automātika
tiek izmantota sterilā vidē un kontrolētos apstākļos, uz būves to ir grūti
nodrošināt. Būvniecības procesa automatizācija ilgi šķita gandrīz neiespējama. Uz
celtnes digitalizēta projekta informācijas datubāze ļauj precīzi novērtēt un
apzināt nepieciešamo materiālu un būvelementu pieejamību. Ar daudzkārt lielāku
precizitāti var noteikt piegādes datumus. Taču palēnām tiek atrasti
veidi, kā izmantot aizvien augstāku mehanizācijas pakāpi. Piemēram, mūrēšana
vienmēr bijusi sarežģīts roku darbs. Nesen radītā automatizētā roka un
paraugsienas izbūve Ņujorkā uz automatizācijas potenciālu celtniecībā liek raudzīties
citādi. Izrādās, mehanizētā un automatizētā roka mūrē saskaņā ar digitāli
ievadītu informāciju. Piesaiste globālās pozicionēšanas sistēmai ļauj pilnībā
kontrolēt procesu un tapt precīzam apjomam. Robots darbu spēj paveikt ātrāk un
precīzāk, un būvniecības industrijas pārstāvjiem paveras iespējas nodrošināt
īsākus termiņus, vienlaikus augstāku kvalitāti ar izrietošu blakusefektu —
samazinātas izmaksas.
Mūsdienās automatizācija radusi lietojumu arī mākslā un dizainā,
nozarēs ar augstu individualizācijas pakāpi, un tas nozīmē, ka atrodamies tehnoloģijas
attīstības nākamajā fāzē, ko dēvē par mass
customization. Apvienojot
iekārtas, tehnoloģijas ar datoriem un algoritmiem, automātiskajām
iekārtām radīta iespēja variēt rīcību dažādu uzdevumu risināšanai, piemēram,
mūrēt sienu ar rakstiem [2] vai griezt ornamentus
metāla plātnēs ar lāzeru.
Digitalizācijas
inspirētais komandas darbs
Vēl viens faktors, kas būtiski ietekmēs arhitektūras un
būvniecības procesu, ir paredzamā abu nozaru lielāka tuvināšanās. Jaunais darbu
veids — ar parametriskajiem 3D modeļiem — arhitektiem un inženieriem prasa
daudz vairāk sadarboties visa projekta laikā. Būvniekiem dizaina un
projektēšanas procesos vairāk jāiesaistās jau sākuma etapā, arhitektiem
savukārt liegta iespēja atdot būvniekam zīmējumu, sekojot principam «būvē, kā
sanāk». No tā parasti cieš arhitektūras kvalitāte. Ja arhitekti vēlas kontrolēt
procesu un iegūt paredzamāku rezultātu, arī arhitektam daļēji jākļūst par
celtnieku un nopietnāk jāiesaistās celtniecības procesā. Jāpārvar starpindustriju
barjeras, ko esam uzcēluši!
Lai strādātu parametriskajā vidē, vajadzīgas citas zināšanas un
iemaņas. Arhitektiem un inženieriem ne tikai jāstrādā ciešākā komandā un pat
jāpārņem vienam no otra dažas funkcijas, bet komandā jāpieņem jauni spēlētāji —
IT profesionāļi, kas nodrošina informācijas tīklu uzbūves organizāciju un
informāciju plūsmu apkopošanu un kontroli.
Nav noslēpums, ka līdz šim gan Latvijā, gan ASV
daudzos birojos valdījis izteikts personības kults. Ir superstārs arhitekts ar
grandiozu vīziju, un visi darbinieki, arī būvnieki skrien noelsušies, lai
vīziju realizētu. Nākotnē nebūs tik liela uzsvara uz individuālo ģēniju, bet gan
būs kolektīvais ģēnijs, kolektīvās zināšanas un kolektīvais process. Tas
padarīs arhitektus konkurētspējīgākus un veiksmīgākus savā profesijā.
Ir tikai viena problēma, kas būs jārisina juridiskā un
likumdošanas līmenī. Šobrīd daudzviet inženieris, būvnieks, arhitekts
strādā ar saviem zīmējumiem, tāpēc ir vienkārši nodalīt autortiesības un
atbildību. Strādājot ar 3D parametrisko modeli vienotā komandā —
arhitekts, būvnieks, inženieris, IT speciālists —, nav skaidra
autortiesību sadalījuma. Pagaidām tas ir jautājums bez atbildes.
Benzīntanks
Losandželosā — projekts
sastāv no 10 sēņveida kolonnām, kuru sākuma izcelsme meklējama regulārā
formā, sastāvošā no trīsstūriem. Novietnes specifika un arhitektoniskā iecere
prasīja atkāpes no regulārās formas. Deformācijas uzstādījums un parametri
katrai kolonnai tika noteikti individuāli, iekļaujot arī prasību par
izvietojumu digitālā formātā. Dators veica triangulētas ģeometrijas
nepieciešamo deformāciju kalkulācijas un ar sistemātisku izmaiņu palīdzību
radīja formas galīgo variantu. Lai to izdarītu manuāli, triangulācijai tiktu
patērēti vairāki mēneši, iesaistot vairākus speciālistus. Un arī tad nebūtu
garantijas, ka visas izmaiņas ir vienlīdzīgas visos punktos. Dators kļuvis par
instrumentu aprēķiniem, mūsdienās datorprogrammas saprot algoritmus, tām var
uzlikt ierobežojumus un prasības aprēķinu veikšanai.
Metāla daļu ražotājs saņēma precīzas digitāli rasētas formas, ko
bija paredzēts izveidot no nerūsējoša tērauda trīsstūriem. Analogajā formātā
transformācijas procesā no arhitekta projekta ražotāja darba zīmējumos
pastāvētu iespēja visiem trīsstūriem iegūt neprecīzus izmērus, tāda pat
veidotos virsma no savienotajiem trīsstūriem. Piegādājot ražotājam digitālu
modeli, tas atbilstošā formātā tika sagatavots darba uzdevumam digitālajām
automātiskajām lāzergriešanas iekārtām elementu izgatavošanai ar visaugstāko
iespējamo precizitāti.
Lincoln Center Ņujorkā (ASV) sienu
akustisko paneļu ražošanā lietota digitālā projektēšana, aprēķini un
izgatavošana, cilvēku darbs bijis nepieciešams montāžas laikā. Lincoln Center
koncertzālē realizētas vairākas pasaules mēroga arhitektoniskās un būvnieciskās
inovācijas. Liektie sienu paneļi atgādina koka paneļus, taču patiesībā sastāv
no trim slāņiem — caurspīdīga akrila 3,2 cm biezumā pamatnē, kas
pārklāts ar 0,2 mm biezu kokšķiedras slāni, noslēdzošais pārklājuma slānis
atkal ir caurspīdīgs akrils 4 mm biezumā. Šādi laminēta koka tehnoloģija pasaulē
realizēta pirmo reizi. Paneļi ir caurspīdīgi, aiz tiem izvietotie gaismas
ķermeņi rada sirreālu ilūziju — šķiet, gaisma nāk no sienas. Dziestot
gaismai, koncertzālē veidojas dramatisks efekts, sienām lēni mainot toni no silti
okerīga līdz dzintarsārtam.
Katra paneļa izmēri ir individuāli, un tos ražoja saskaņā ar
arhitekta izstrādāto parametrisko 3D modeli. Izgatavošana notika uz automātiskām
digitāli vadāmām iekārtām. Šajā gadījumā tehnoloģijas ļāva radīt augsto mākslu,
vienlaikus iekļaujoties atvēlētajā budžetā. Roku darbs šādu paneļu izgatavošanā
būtu nesamaksājams.
[1] http://www.manufacturingdigital.com/news_archive/tags/us/china-vs-us-manufacturing-comparison.
[2] 2009. gada oktobrī robots-mūrnieks R-O-B no 7000 ķieģeļiem
Ņujorkas ķīniešu kvartālā uzmūrē sarežģītā rakstā veidotu skulpturālu sienu.
Projekta un robota autori ir Fabio Gramazio un Matthias Kohler.
