Информационные технологии в строительстве
Руки человека способны на самые невероятные дела. Руками Левши подкована блоха, а руками его потомков созданы тончайшие приборы и аппараты, исследующие космические дали, руки человека спасают тысячи жизней, учат детей, строят здания и жилые дома. Невозможно перечислить существующие профессии, их более 40 тысяч.
В настоящее время нет такой сферы деятельности, в которой не требовалось бы участия строителей. Продукция строителей требуется везде, где живут и трудятся люди. Наступил XXI век, который поставил новые задачи перед архитекторами и строителями. Строить нужно не только быстро, но качественно, современно и красиво, предоставляя человеку комфортное жильё.
Я выбрал профессию строителя. Меня заинтересовало, как внедряются в область строительства IT-технологии, как компьютеризация этой области облегчает работу специалистов.
Информационные технологии представляют собой технологические процессы сбора, обработки и передачи данных для получения новой информации, используемой в материальном производстве.
До изобретения компьютеров и графических компьютерных программ все проектирование велось по «бумажной» технологии. Практически каждый чертеж изготавливался лишь с помощью карандаша или туши на бумаге. Небольшие изменения вносились с помощью ластика, а необходимость значительного исправления означала воспроизведение рисунка с самого начала. Кроме того, если один чертеж влиял на другие, приходилось внимательно изучать весь материал и вносить изменения в другие чертежи. Далее эти чертежи копировали на кальку и затем размножали их. Все инженерные расчеты производились с помощью арифмометров и логарифмических линеек. Вся документация хранилась на бумаге.
Эту ситуацию коренным образом изменили САПР (Системы Автоматизации Проектных Работ). Идея автоматизировать проектирование зародилась в 50-х годах прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров.
Изначально САПР в строительстве были предназначены для автоматизации подготовки графической документации. Программное обеспечение вместе с аппаратными средствами позволяли автоматизировать наиболее трудоемкие работы чертежного характера. Возможности графических программ постепенно расширялись, что позволяло облегчить процесс черчения. Однако формируемые чертежи представляли собой только набор линий и символов, и любое изменение в одном из них требовало изменения и внесения поправок в другие связанные с ним листы.
Сегодня очевиден качественный прогресс информационных технологий в строительстве. В основе современных САПР лежит создание компьютерной (цифровой) модели объекта. Теперь пользователь создает не просто чертеж (набор графических примитивов), а электронную копию проектируемого объекта. Процессы проектирования и возведения объекта при современной концепции строительства, как правило, выполняются параллельно, что определяет необходимость интенсивного обмена результатами работы между проектными и строительными организациями, зачастую географически удаленными друг от друга и использующими несовместимые компьютерные платформы и программные средства. Информационное моделирование зданий заключается в создании и использовании комплекса согласованных и взаимосвязанных проектных данных. Эти данные используются для принятия необходимых решений, формирования строительно-технической документации, прогнозирования эксплуатационных характеристик, оценки затрат и планирования строительных работ, а затем – и для управления зданием.
Современные методы проектирования конструкций и сооружений, создания новых строительных материалов немыслимы без применения информационных технологий. Имеется большой опыт их использования, наработанные методики, специализированные программы, учитывающие специфику конкретных проектных задач, связанную с различием в использовании материалов, технологий, а также с разнообразием нормативных требований. Проектирование зданий и сооружений все больше превращается в единый комплекс работ, включающий использование информационных технологий на всех этапах, начиная от стадии разработки и заканчивая вводом в эксплуатацию готового объекта.
На стадии предпроектного исследования изучается назначение проектируемого объекта, его устройство, месторасположение, предъявляемые технические требования и т. п. На данном этапе огромные возможности могут предоставить специалисту-архитектору и строителю компьютерные базы данных. Быстрый сбор и анализ информации о существующих аналогах позволят провести предпроектное исследование с максимальной эффективностью и быстротой. Использование современных геоинформационных систем позволяет выбрать правильное решение по географическому размещению проектируемых объектов. Применение компьютерных технологий на этапе изготовления рабочих чертежей и макетов решает проблему скорости выполнения разработок. Использование специализированных программ упрощает многие операции – вычерчивание контура, простановку размеров и другую техническую работу, являющуюся обязательной частью процесса проектирования, и позволяет получить качественные чертежи.
Современные системы компьютерной графики позволяют легко манипулировать созданным объектом проектирования: видоизменять его, использовать при работе любые материалы, широкий диапазон цветов. Автоматически создают на основании трехмерной модели планы и разрезы, специфицируют материалы, изделия и трудозатраты, позволяют получить в результате несложных манипуляций приемлемого качества тонированные изображения. Компьютер позволил автоматизировать и ускорить проведение инженерных расчетов. В настоящее время значительная часть расчетов выполняется с помощью специальных вычислительных комплексов, в которых отражаются и используются самые современные достижения по расчету и проектированию сооружений. На этапе подготовки к строительству новые информационные технологии позволяют автоматизировать составление организационно-технологической и сметной документации. Внедрение современных систем электронного документооборота и систем управления проектированием сокращает количество ошибок при разработке и оформлении проектной документации, экономит время и трудозатраты при внесении изменений в проектные документы, повышает эффективность работы проектировщиков с электронной проектной документацией. Кроме того, применение информационных технологий позволяет ускорить финансовые расчеты, необходимые для запуска проектируемого объекта в производство.
Таким образом, применение информационных технологий обеспечивает специалисту архитектурно-строительного профиля возможность быстрой и эффективной работы.
Я очень надеюсь, что профессия строителя, которую я выбрал для продолжения своего жизненного пути, сможет принести удовлетворение не только мне, но и многим другим людям. Я верю, что мой труд станет смыслом моей жизни, а его результат принесет много радости другим. Мне очень хотелось бы заниматься не только строительством типового жилья, но и создавать неповторимые сооружения, которые в дальнейшем смогли бы стать настоящими архитектурными памятниками. И я делаю все для того, чтобы работать с вдохновением, творить и нести людям радость.
Предмет компьютерные технологии в строительстве
ИЛЬИЧЕВ В.А.
КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
для студентов направления подготовки бакалавров «Строительство» очной и заочной форм обучения
Рецензенты:
Городков А.В. профессор, д.с-х.н., профессор кафедры «Строительные конструкции» ФГБОУ ВО «Брянский Государственный инженерно-технологический университет»;
Улыбашева З.А., генеральный директор ООО «НПО Экспертиза»
Ильичев В.А.
И 45Компьютерные технологии в строительстве:
В учебном пособии рассмотрены вопросы возникновения компьютерных технологий, применения их в строительной отрасли. Приведен обзор новейших программ для ведения электронного документооборота, систем поиска хранения и обработки информации, создания деловой и презентационной графики, в области проектирования в строительстве, разработки 3D моделей, применения новейших BIM – технологий и т.д.
Книга предназначена для студентов студентов направления подготовки бакалавров «Строительство» очной и заочной форм обучения
Приводится материал, позволяющий сократить время и трудоемкость подготовки студентов к теоретическим и экзаменам. Для студентов очной и заочной форм обучения.
Оглавление
1 Предмет компьютерные технологии в строительстве. 7
2 Основные задачи компьютерных технологий в строительстве. 9
3 Основные этапы развития информатики и компьютерных технологий. 11
4 История создания компьютеров. 12
4.1 Первые компьютеры. 13
4.2 Компьютеры с хранимой в памяти программой. 13
4.3 Развитие элементной базы компьютеров. 14
4.4 Появление персональных компьютеров. 14
4.5 Появление IBM PC. 14
5 История создания языков программирования. 15
6 Виды языков программирования. 18
7 Информация, ее виды и свойства. 20
7.1 Свойства информации.. 21
7.2 Мера информации.. 22
7.3 Информационные процессы.. 22
7.4 Знания. 23
8 Операции с данными. Единицы представления и хранения данных. 23
8.1 Основные операции с данными.. 23
8.2 Единицы представления и хранения данных. 23
9 Системы счисления. 24
9.1 Непозиционные системы счисления. 24
9.2 Позиционные системы счисления. 25
9.3 Другие системы.. 25
9.4 Двоичная система счисления. 26
9.5 Системы счисления, используемые в компьютере. 26
10 Основные элементы персонального компьютера. 27
10.1 Состав и назначение основных элементов ПК.. 27
10.2 Запоминающие устройства. 29
10.2.1 Оперативная память. 29
10.2.2 Постоянная память. 30
10.2.3 Специальные виды памяти.. 30
10.2.4 Внешняя память. 30
10.2.5 Логическая структура дисков. 31
10.3 Устройства ввода-вывода. 31
10.3.1 Устройства ввода информации.. 32
10.3.2 Устройства вывода информации.. 33
11 Программное обеспечение компьютера. 35
11.1 Системное программное обеспечение. 37
Основные функции ОС.. 38
11.2 Прикладное программное обеспечение. 39
11.2.1 Текстовые процессоры.. 39
11.2.2 Табличные процессоры.. 41
11.2.3 Электронные презентации. 42
11.3 Служебное программное обеспечение. 42
12 Текстовые файлы. Классификация. 43
13 Шрифты. Атрибуты шрифтов. 44
14 Кодирование текста. Кодировки. 46
15 Пользовательские интерфейсы. Интерфейс Windows. 47
15.1 Интерфейс пользователя. 47
15.2 Интерфейс Windows. 49
15.3 Диалоговые окна Windows. 51
16 Управление файловой структурой. 53
16.1 Имена файлов. 53
17 Методы и технологии моделирования. 54
17.1 Этапы информационного моделирования. 55
17.2 Порядок решения задач на компьютере (пример):. 56
17.3 Интеллектуальные системы.. 56
18 Алгоритмы. Основные алгоритмические конструкции Блок-Схемы. 57
18.1 Основные функциональные элементы блок-схем алгоритмов в соответствии с ГОСТ 19002-89 ЕСПД.. 58
19 Основные понятия баз данных. 58
19.1 Свойства сущностей.. 59
19.2 Ключ сущности.. 60
19.3 Основные функции СУБД.. 60
19.4 Виды моделей данных. 61
19.5 Операции с базами данных. Нормализация БД.. 62
20 Защита информации и информационная безопасность. 63
20.1 Пути несанкционированного доступа. 64
20.2 Базовые принципы информационной безопасности.. 65
20.3 Средства защиты информации.. 68
20.3.1 Программные средства защиты информации.. 69
20.3.2 Физические способы защиты информации. 70
20.3.3 Другие методы защиты информации.. 71
20.3.4 Средства криптографической защиты.. 75
20.3.4.1 Требования к криптосистемам.. 76
20.3.4.2 Симметричные криптосистемы.. 77
20.3.4.3 Системы с открытым ключом (СОК). 77
20.3.5 Электронная подпись. 78
20.3.5.1 Область применения электронной подписи.. 79
20.3.6 Управление ключами. 80
21 Компьютерные вирусы и средства антивирусной защиты.. 80
21.1 Классификация компьютерных вирусов. 82
21.1.1 По среде обитания. 82
21.1.2 По поражаемым операционным системам и платформам:. 83
21.1.2 По языку, на котором написан вирус. 83
21.1.3 По способу заражения среды обитания. 83
21.1.4 По деструктивным (разрушительным) возможностям.. 83
21.1.5 По особенностям алгоритма. 83
21.1.6 Макровирусы.. 84
21.2 Защита от компьютерных вирусов. 84
21.2.1. Организационные мероприятия, производимые для защиты от компьютерных вирусов 85
21.2.2 Антивирусные программы.. 85
22 Компьютерные сети. 87
22.1 Программные и аппаратные компоненты компьютерных сетей.. 88
22.2 Локальные сети.. 89
22.2.1 Топология ЛВС.. 90
22.3 Глобальные вычислительные сети.. 91
22.3.1 Аппаратные средства глобальных сетей.. 91
22.4 Процесс передачи данных по сети. Сетевые протоколы.. 92
22.5 Адресация в Интернет. 94
22.5.1 IP-адрес. 94
22.5.2 Тематические имена доменов. 94
22.5.3 Географические имена доменов. 94
22.5.4 Система адресации URL.. 95
22.5.5 WWW. 95
22.6 Использование сетевых сервисов. 95
22.6.1 Основные понятия. 95
22.6.2 Сервисы Интернет. 96
22.7 Гипертекстовые технологии.. 96
22.8 Системы навигации.. 97
22.9 Обмен информацией.. 98
23 Система обработки документов. 103
23.1 Система распознавания текста. 104
23.2 Система распознавания речи.. 104
23.3 Обработка текстов и графики.. 104
23.4 Системы автоматического перевода. 108
24 Визуализация. 108
25 Рабочая группа. 110
25 Базы и хранилища. 111
26 Электронный офис. 115
27 Графические редакторы.. 117
27.1 Растровая графика. 118
27.1.1 Растровый графический редактор. 118
27.1.2 Бесплатные редакторы растровой графики.. 119
27.1.2 Растровые форматы:. 123
27.2 Векторная графика. 127
27.2.1 Векторные графические редакторы.. 129
27.2.2 Векторные форматы:. 129
27.3 Трёхмерная графика. 131
27.3.1 Моделирование. 131
27.3.2 Программное обеспечение. 131
28 Программы для создания чертежей. 132
29 БИМ-технологии в проектировании. 144
30 Программы для создания 3D-моделей и визуализации. 157
31 Компьютерные технологии и обучение. 162
Список использованной литературы.. 168
Необходимость внедрения компьютерных технологий в строительную отрасль объясняется требованиями к сокращению сроков проектирования и подготовки строительного производства, затрат на проектирование и производство, уменьшение стоимости последующих эксплуатационных затрат, ремонтов и обслуживания зданий и сооружений.
Уже сегодня можно заметить значительное развитие систем автоматизированного проектирования, систем управления базами данных в строительстве, BIM-технологий, методов расчета и автоматизации. Однако, реализация современных требований сокращения сроков проектирования, использования информации при проектировании зданий и сооружений, обеспечения информационной поддержки проекта на протяжении всего невозможна без применения компьютерных технологий.
Автоматизированное проектирование развивается таким образом, что усложняются проектируемые изделия, увеличиваются требования к качеству выполняемых проектов, внедряются системы инновации в информационных технологиях, происходит изменение систем организации проектирования. Автоматизация проектирования и проектная деятельность в большой своей части взаимосвязана с прогрессом в информационных технологиях.
На основе компьютерных технологий объединяется вся деятельность отделов проектно-архитектурных организаций. В результате сложился некоторый стереотип применения компьютерных технологий в архитектурном проектировании. В процессе обучения архитекторов и проектировщиков, большое внимание уделяется идее визуализации проектных решений, применению последних достижений в научной сфере, следовательно, требуется изучение новых возможностей виртуальной цифровой среды.
В производственно-конструкторской деятельности большое внимание уделяется выпуску архитектурно-строительных чертежей и сопутствующих разделов и частей проектирования, а наиболее крупные и важные работы выполняются специальными методами моделирования и визуализации объекта, а также анимационной презентации.
Системы автоматизированного проектирования включают в себя развитые средства накопления и использования знаний, параллельного проектирования, разделения по стадиям, подсистемам и ролям и т. д.
Складывается такая ситуация, что невозможно достичь качественное решение автоматизации процесса проектирования в строительстве, не применяя современные компьютерные технологии в строительном проектировании и организации процесса строительства.
Предмет компьютерные технологии в строительстве
Компьютерные технологии — это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Цель компьютерных технологий — производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. В качестве инструментария компьютерных технологий используются распространенные виды программных продуктов: текстовые процессоры, издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные календари, информационные системы функционального назначения.
Важная особенность компьютерных технологий – широчайшие приложения, охватывающие почти все виды человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды, а также применение компьютерных технологий в проектировании, числовом моделировании и в производстве, в том числе и в строительной отрасли.
К основным видам компьютерных информационных технологий относятся следующие:
3. Компьютерные технологии автоматизированного офиса призвана дополнить существующую систему связи персонала предприятия. Автоматизация офиса предполагает организацию и поддержку коммуникационных процессов как внутри фирмы, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.
4. Компьютерные технологии поддержки принятия решений предназначена для выработки управленческого решения, происходящей в результате итерационного процесса, в котором участвуют система поддержки принятия решений (вычислительное звено и объект управления) и человек (управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат).
5. Компьютерные технологии экспертных систем основаны на использовании искусственного интеллекта. Экспертные системы дают возможность менеджерам получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых в этих системах накоплены знания