Менее оптимистичный взгляд на BIM

Сентябрьская статья Александра Ямпольского на isicad.ru, содержавшая серьезную и обоснованную критику технологии информационного моделирования зданий (BIM), породила дискуссию. В ответной серии из трёх статей, опубликованной Владимиром Талаповым, были популярно объяснены многие вопросы, связанные с этой популярной технологией и был сформирован, вероятно, наиболее убедительный манифест сторонника технологии BIM.

В то же время, некоторые из освещенных статьями вопросов являются спорными и сдвинутыми в пользу BIM, а скептики этой технологии даже сравниваются с дикими технофобами – извозчиками и луддитами. Попробуем несколько освежить взгляд на BIM с более осторожной точки зрения, уточнить определение BIM, дать сведения о его недостатках с точки зрения пользователя и сделать пару предположений о перспективах архитектурно-строительного моделирования.

BIM с точки зрения его сторонников

Итак, в статье о BIM Владимира Талапова был дан чрезвычайно детальный анализ BIM с точки зрения автора, не скрывающего своих симпатий к предмету разговора. К высказанной в статье оценке, без сомнения, примкнет большинство сторонников BIM.

Однако при нейтральном взгляде невозможно согласиться с крайне расширенной трактовкой понятия, которая фактически распространяет термин "BIM" на любое количество измерений и пытается вобрать в себя вообще всё, что в архитектурно-строительном проектировании имеет отношение к централизации проекта и моделированию в единой системе от общего к частному. Поэтому следует вспомнить и подытожить то немалое количество определений, которое давалось BIM по мере развития этой концепции, чтобы в дальнейшем разговоре определение BIM по возможности устраивало и энтузиастов, и скептиков.

Под аббревиаторой BIM в разное время понимались несколько различные вещи. Он действительно был впервые применён ещё в семидесятых годах (в статье В. Талапова приведен детальный экскурс в историю) и обозначал тогда собственно трехмерную модель здания, по возможности обогащенную информацией. Такая модель – вот действительная исходная сущность BIM, и, что интересно, именно она является точкой взаимопонимания между скептиками и энтузиастами BIM (см. дискуссию к критической статье А. Ямпольского).

Происхождение того BIM, которое мы обсуждаем сейчас, относится к концу девяностых – началу нулевых годов, когда появилось несколько вариантов структуры связной модели строительного объекта, реализованных, например, в программах от Revit (радикальный подход с единым файлом модели), Autodesk (переходной вариант со сборкой модели из разнородных файлов), Graphisoft и Bentley (модульный подход). Они упомянуты в обзоре В. Талапова как синонимичные, но на самом деле различие между ними было весьма серьезным и касалось структуры модели, а следовательно, и идеологии моделирования в целом. На этом этапе происходили горячие дискуссии вокруг целесообразности единой модели и информационно-насыщенного моделирования и начались первые внедрения новой технологии. Заново изобретенная аббревиатура BIM, продвигаемая Autodesk, получила наибольшую популярность (см. Howell&Vatcheler, 2003) и стала стандартным обозначением технологии информационно-насыщенного моделирования с использованием максимальной интеграции (единой линейки инструментов), интеллектуальных объектов и параметризации.

Теперь ситуация усложняется попытками внедрить в BIM то, что сделало бы из него архитектурно-строительный аналог PLM – контроль за жизненным циклом объекта. Дошло до того, что в энциклопедических определениях важнейшие черты BIM – возможность разрешения коллизий между объектами, наличие интеллектуальных примитивов и параметризация – вообще опускаются в пользу определения, отталкивающегося от жизненного цикла. Между тем для BIM это функция чуждая. Некоторая искусственность этого добавления видна по попыткам внедрить уже упоминавшийся в дискуссии вокруг статей В. Талапова новый термин – Building Lifecycle Management (BLM), который исключил бы двоякое толкование BIM.

Понятно, что за этим введением «четвертого измерения» в BIM стоит здравое понимание того, что крайне трудоемкую в выполнении информационно-насыщенную модель выгоднее использовать как можно дольше. Но можно показать, что инженерное сообщество не воспринимает BIM как инструмент для контроля за жизненным циклом.

BIM, каким его видит индустрия

На самом деле, простейший и надежный способ определить BIM – это посмотреть, какие конкретные требования предъявляются работодателями к специалистам по этой технологии. Если проанализировать и упростить информацию в открытом доступе, то типичные требования для оператора-чертежника в технологии BIM – это:

• навыки черчения как такового и работы с САПР – соблюдение точности, аннотирование, соответствие стандартам;
• способность выполнять трехмерное моделирование;
• опыт работы с конкретной BIM-системой.

Для координатора BIM добавляется ещё, например (см. напр. Gallello, 2008)

• разграничение областей ответственности по частям модели;
• координация работы над конструктивно и технологически различными частями проекта, и
• синхронизация работы смежных подразделений.

Из этого хорошо видно, что на практике под BIM понимается вовсе не концепция проектирования с произвольным числом измерений в модели и даже не предполагаемая поддержка жизненного цикла, а вполне конкретная вещь – создание трехмерной модели на базе интеллектуальных объектов, насыщенной параметрическими зависимостями и дополнительной информацией.

О сопровождении жизненного цикла объекта, как видим, на практике говорить не приходится. Осмелюсь даже предположить, что эта задача в рамках существующих реализаций BIM не решаема в том виде, который рекламируется, поскольку сбор всего многообразия эксплуатационных сведений и данных о деградации для мелких объектов нецелесообразен, а для больших объектов – попросту невозможен. Также неясно, каким образом BIM может революционизировать поддержку законодательно предопределённой эксплуатационной документации. Начиная с актов на скрытые работы и заканчивая ведением технического паспорта здания и периодическими обследованиями – вся эта документация изготавливается в соответствии с устоявшимися процессами, не имеющими ничего общего с интеллектуальным моделированием здания. Если же говорить о строительстве промышленных объектов, то создание системы, способной интегрировать в единую модель потоки технологической документации, данные об обследованиях и сертификациях и прочие данные о сооружении – это пока утопия. Для сложных промышленных сооружений действительно часто создают, очень грубо говоря, базу данных на трехмерной основе, но это происходит скорее на стыке технологий ГИС и обычного 3D, что успешно делалось и до пришествия BIM.

Итак, сравнивать BIM c машиностроительным PLM некорректно. Но прямая аналогия BIM в машиностроении имеется – это PDM, то есть система управления техническими данными об изделии. И BIM-скептикам, и BIM-энтузиастам в дискуссии полезно было бы оставаться в рамках этого прагматического определения.

Касаемо разнообразия продуктов, декларирующих свою принадлежность к BIM: если ограничиться отечественным рынком САПР (а текущая дискуссия идёт в первую очередь о нём), то наполнение термина BIM сужается ещё сильнее и на практике часто оказывается замкнутым на одного производителя ПО, Autodesk, и его линейку программ Revit. Кажется естественным, что именно этот производитель и является самым активным пропагандистом технологии BIM на сегодняшний день. То есть, продолжая затронутую в дискуссии вокруг предыдущих статей аналогию с автомобилями, если в страну ввозят единственную марку автомобиля, то иногда имеет практический смысл при обсуждении автомобилей иметь в виду именно эту единственную марку.

Прямые и косвенные недостатки BIM

Приняв выработанное выше суженное определение BIM, опустим недостатки, связанные с сопровождением объекта по жизненному циклу. Не стоит также описывать неоспоримые достоинства BIM – они хорошо описаны сторонниками BIM в предыдущих статьях и в дискуссии к ним; просто согласимся, что наличие интеллектуальных объектов, параметризация и насыщение модели дополнительной информацией во многих случаях позволяет значительно, возможно, в разы повысить производительность и качество проекта.

О недостатках BIM много говорилось ещё в период становления, нового здесь сказать ничего нельзя. Однако для полноты информации в рамках текущей дискуссии стоит озвучить и выделить проблемы, с которыми сталкивается внедрение BIM.

Направленность на архитектурные проблемы. BIM хорош для решения проблем формообразования, использования пространства и представления проекта, на это работают такие его особенности, как отличные инструменты визуализации и разрешение конфликтов взаимного расположения объектов. Однако в других частях процесса на первое место выходит необходимость производить разного рода расчеты и формировать расчетные модели, специально предназначенные для конкретных видов расчетов и симуляций, в которых учитываются необходимые упрощения и многие другие особенности. Во многих случаях эти модели в принципе невозможно получить из базы данных BIM автоматически, и, следовательно, проблемная дисциплина попросту исключается из интегрированного процесса проектирования.

Потеря существующих рабочих практик при переходе на BIM. Далеко не для всех подходят те решения, которые поставщик ПО реализовывает в своём видении BIM. На протяжении всей истории развития этой технологии самой серьёзной претензией к ней была невозможность включить в интегрированный процесс уже существующие методы работы и инструменты. При внедрении BIM без учета имеющегося процесса, при начале работы «с чистого листа» новая технология может использоваться успешно в большинстве случаев и независимо от размера коллектива. Однако при необходимости сохранить установившиеся практики внедрение BIM значительно усложняется. Вопрос состоит в том, стоит ли отказываться от имеющихся эффективных методов работы, «заточенных» под выполняемые задачи, ради планируемого повышения производительности за счёт BIM.

Видимо, подобные проблемы существуют у любой технологии, которая имеет признаки «революционности».

Привязка процесса к единственному поставщику ПО. Эта проблема является совсем не новой для BIM. При переходе на использование универсальной интегрированной модели становится возможным, как правило, использование программного обеспечения от единственного производителя. Это является серьёзным недостатком сегодняшней реализации BIM из-за чувствительности пользователей к проблемам поставщика ПО, на которого она замкнули свою проектную работу, а также из-за невозможности решать частные задачи наиболее оптимальными инструментами, а не теми, которые может предоставить выбранный поставщик технологии BIM.

Попытка включить в универсальную систему задачи, решаемые специальным ПО. В основном речь идет, конечно, о задачах прочностного расчета и конструирования. Для этих задач (как, впрочем, и для задач строительной физики) существует отдельный рынок инструментов расчета, со своими правилами, национальной сертификацией программных кодов и другими сложностями. Между тем BIM-программы до сих пор испытывают проблемы даже с простой передачей информации о конструкции в расчетные программы того же производителя, которые объявлены интегрированной частью BIM-комплекса. Таким образом этап расчета конструкции всё равно требует «ручной» работы с моделью и информацией, что противоречит всей концепции BIM.

Кроме того, для расчета и конструирования узлов, проектирования усилений и множества других видов инженерных задач требуется специальная информация о здании, которую далеко не всегда возможно интегрировать в BIM-модель (см. рисунок 1). Для достаточно большого объекта (а ведь именно для них позиционируется BIM) информация, например, об имеющихся дефектах может иметь огромный объем. В классических методах работы эта информация упрощается, сжимается, и обрабатывается в инженерных отчетах для удобства обозрения и принятия решений, но «вшивание» её в BIM-модель может быть крайне трудоемким и неэффективным – по крайней мере, на сегодняшнем этапе развития BIM.

Рисунок 1. Потенциальные проблемные элементы при попытке охватить всё многообразие информации о здании (подложка взята из примеров Autodesk Revit Structure).

Трудоемкость создания BIM-модели и прочие технические проблемы. Насыщенная информацией трехмерная модель – безусловно, отличный инструмент как для отдельного специалиста, так и для совместной работы в группе. Но внедрение BIM означает, что первоначальные затраты на создание модели возрастают, и в определенных случаях - в разы. В частности, об этом говорят и предполагаемый график трудоемкости (© Patrick McLeamy), опубликованный в ранней статье В. Талапова, и полученные автором частные мнения отечественных и зарубежных специалистов, работавших в среде BIM.

Именно для сглаживания проблемы производительности, видимо, и декларируется направленность BIM на обслуживание всего жизненного цикла объекта – в таком случае затраты на изготовление модели были бы оправданы; однако и в этом случае поддержание модели в актуальном состоянии будет отнимать значительные ресурсы.

Кроме проблемы трудоемкости, существует чисто техническая проблема, связанная с текущей реализацией BIM, а именно единое хранилище информации о модели. Неповоротливость такого решения приводит к тому, что во многих случаях специалисты предпочитают обмениваться информацией в отдельных файлах, исключенных из BIM-контекста, что, естественно, сводит на нет преимущества BIM. Кроме того, совершенно непонятно, как может идти речь о сборе всей имеющейся информации об объекте в системе BIM, если, например, данные расчетов конструкций в силу их объемности попросту невозможно постоянно содержать в общем хранилище информационной модели.

Не следует считать упоминание о недостатках BIM попыткой доказать неэффективность применения BIM в целом. Технология BIM безусловно эффективна в определённых условиях, но имеет серьёзные ограничения по использованию сторонних средств проектирования и до сих пор спотыкается о необходимость ручной работы в областях, не связанных с визуализацией проекта и организацией пространства и формы.

Куда ещё нужно двигаться, помимо BIM?

За восемь-десять лет современной истории BIM сделала впечатляющие успехи в завоевании рынка. Энтузиастами этой технологии приводятся сведения о более чем 50% проникновении BIM на американском рынке. Однако относиться к данным опросов, демонстрирующих такие цифры, следует с осторожностью, поскольку они проводятся в основном среди аудитории, уже работающей в той или иной степени с трехмерным моделированием или с другими (не BIM) продуктами компаний, продвигающих сейчас BIM-решения.

Вместе с тем BIM не является единственно возможным прогрессивным развитием CAD-технологий. Попробуем перечислить возможные пути развития CAD, которые могли бы расширить спектр средств высокопроизводительного CAD и архитектурно-строительного моделирования (одним из которых является BIM).

Во-первых, максимально свободная передача проектных данных между прикладными приложениями. Стандарт IFC был бы несомненным локомотивом прогресса в этом направлении, но он заточен под своих создателей, флагманов индустрии, способных потратить человеко-годы на его программную реализацию. Нужен аналогичный, крайне простой в использовании стандарт для «малого» CAD, для приложений, создаваемых не поставщиками ПО, а практикующими архитекторами и инженерами, который сделал бы возможным бесшовный обмен информацией между пользовательскими приложениями и тем самым поощрял бы развитие автоматизации частных задач, до которых нескоро дойдет внимание флагманов-производителей программного обеспечения.

Во-вторых, это появление средств частичного внедрения BIM. Серьёзной проблемой современного информационного моделирования объектов является подход «всё или ничего». Между тем, основные технологии, за счет которых BIM повышает производительность – интеллектуальные объекты, параметрическое моделирование – могли бы получить распространение и отдельно от BIM. Если бы инженеры и коллективы при создании специализированных, нишевых инструментов могли бы включать в них сложные в самостоятельной разработке модули параметризации, разрешения коллизий, да и вообще трехмерного отображения моделей как такового, то это позволило бы сочетать классические методы с элементами BIM там, где они необходимы и действительно поднимают эффективность проектирования в разы.