isicad: BIM-мозаика, или продолжение рассказа о конференции Ecobuild America 2012

От главного редактора isicad.ru: Первая часть отчета Марины Король о недавней Вашингтонской конференции — «BIM или не BIM? — Так вопрос уже не стоит. В Америке» стала хитом декабря и еще более вдохновила поклонников BIM. При этом, неангажированность автора и, подтвержденный всей карьерой Марины, ее высокий профессонализм объединили в своих оценках традиционных оппонентов горячих дискуссий по теме BIM на портале isicad.ru. Я рад, что сегодня читатели могут познакомиться с продолжением отчета, который, надеюсь, внесет дополнительныю надежду на разумность и прогрессивность начинающегося через несколько дней 2013 года.

Да, я согласна, эта статья должна была появиться раньше, поскольку обещала читателям продолжение рассказа про конференцию с более детальным изложением сути происходившего там. Однако целый ряд обстоятельств помешал этому случиться.

Во-первых, я хотела, чтобы слегка остыли от пыла словесной борьбы авторы комментариев, далеко оторвавшиеся от самой темы статьи. Во-вторых, хотелось вам дать больше интересных деталей. Но тут меня подстерегли два неприятных обстоятельства.

Мой ipad, который я использовала для съемки презентаций с экрана, неожиданно отказался мне служить и был отправлен в сервисный центр. А обещанный доступ к некоторым презентациям организаторами был предоставлен только сейчас. Так что не судите строго за задержку. Надеюсь, что удастся опубликовать этот материал еще до нового года, и вы сможете почитать его во время длинных праздников. А его солидный объем хотя бы в какой-то степени компенсирует задержку.

В первой публикации о конференции я постаралась продемонстрировать широкий спектр и разнообразие обсуждавшихся там вопросов, так или иначе связанных с внедрением и использованием BIM. Эта статья состоит из нескольких отдельных фрагментов, отражающих текущее положение дел в разных по характеру, масштабу, значению проектах и отраслевых инициативах. Все это вместе дает некую картинку о том, «что там у них». Отсюда и название: BIM-мозаика.

Для того чтобы задать некий контекст, приведу некоторые свежие (2012 года) данные компании McGraw — Hill Construction, характеризующие уровень внедрения BIM.

Рис. 1 Динамика уровня внедрения BIM в США с 2007 по 2012 годы

Принятие и уровень использования BIM, начиная с 2007 года, когда появились соответствующие требования к строительным проектам на федеральном уровне, выросли очень значительно — с 28% до 71%. А ведь этот пятилетний период охватывает кризисные годы. Причем в 2012 году строительные компании неожиданно показали даже более высокий уровень использования BIM, чем архитекторы: 74% против 70%. У инженерных специальностей этот показатель сейчас на уровне 67%.

90% крупных и среднего размера компаний в той или иной степени применяют в своей практике BIM-подходы, тогда как среди малых таковых только 49%.

Государство и стройка. The Federal Design & Construction Outlook Conference

В рамках «большой» конференции проходила и вот эта, Федеральная проектно-строительная. Здесь представители различных государственных структур обращались к участникам строительного рынка, чтобы рассказать о том, что будет с бюджетом; о правилах размещения федерального заказа на строительство и государственных приоритетах; о конкретных проектах 2013 года, об открывающихся рыночных нишах. Каждый выступавший в рамках этой (федеральной) конференции обязательно делал акцент на политику жесточайшей экономии бюджета и сокращении расходов на строительство для нужд государства. Надо отметить, что американское государство является крупнейшим собственником объектов недвижимости, поэтому неудивительно, что именно государство в лице GSA (General Services Administration) инициировало новые требования к ведению строительных объектов 5 лет назад.

В настоящее время активы составляют около 9700 объектов, где задействовано 1,1 млн. человек. Площадью около 35 млн. квадратных метров, половина из которых находится в собственности, а другая половина — арендуется. О планах на предстоящий год и сформировавшихся тенденциях рассказала Дороти Робин (Dorothy Robyn), руководитель подразделения Public Buildings Service GSA.

Рис. 2 Бюджеты на строительство по заказу GSA с 2009 по 2013 годы.

Хотя качество картинки, прямо скажем, не очень, все-таки можно разглядеть следующее. Администрация США сильно сокращает и государственные расходы в целом, и средства, выделяемые на строительство в частности.

Нового строительства практически не будет — синий столбик. Средств на крупные проекты (>$10 млн.) — оранжевый столбик на диаграмме — будет выделено побольше, а вот малые проекты (<$10 млн.) — желтый — будут финансироваться примерно в два раза больше крупных. Сравните с тем, что было в кризисные 2009 — 2010 годы! Синие столбики нового строительства прямо вызывающие зашкаливали. В «тяжелые» годы выделенный государством на поддержку экономики стимулирующий пакет оказал серьезнейшую помощь строительному сектору страны. Очевидно, что такая государственная политика также отчасти помогла и становлению BIM в первые годы его применения на госзаказе.

В своем выступлении Дороти Робин особенно подчеркнула, что средства, выделенные в те годы государством на новое строительство, были очень эффективно потрачены. У меня почему-то сомнений на этот счет и не возникло.

Среди трендов государственной политики было обозначено следующее:

реконструкции зданий вместо нового строительства (бюджет на реконструкцию в 6 раз больше);
меньше арендовать, переезжать в собственные здания;
более эффективно использовать площади (сносить стены, организовывать открытые офисные пространства; создавать офисную среду, способствующую большему взаимодействию работников);
добиться сокращения выбросов углерода от принадлежащих государству объектов недвижимости;
сократить стоимость эксплуатации зданий за счет повышения их энергоэффективности, экологической рациональности, максимального использования принципов «умного здания» — Smart building, интеграции систем управления инженерным обеспечением зданий — BAS (Building Automation System).

Рис. 3 Способы достижения целей

В качестве средств для экономии на расходах по эксплуатации собственных зданий PBS предлагает заключение особого рода контрактов по энергосбережению, получению особых гарантий от строителей, а также использование BIM.

По оценкам специалистов, с каждого квадратного фута в год можно сэкономить 52 цента от использования «умного здания» и 8 центов от повышения энергоэффективности.

В настоящее время в качестве обязательных установлены требования к зданиям — сертификация по LEED, уровня Silver (серебро). На тех проектах, где подрядчикам удается сэкономить на строительстве, уровень объекта поднимают до золота. Госзаказчик этого в явном виде не требует, доплачивать за золото не хочет, но в качества подарка от исполнителей великодушно принимает. Вот такие отношения...

Сильное впечатление на меня произвел доклад Милы Кенет (Mila Kennet) из департамента Homeland Security Science and Technology, отвечающего за инструменты оценки рисков и мониторинга безопасности зданий, эксплуатируемых структурами федеральной власти.

Рис. 4 Вся деятельность департамента, все его программы сконфигурированы вокруг трех направлений: High performance, Resilience, All Hazard Approach.

По первому направлению (High Performance) речь идет о том, что действующие ныне в США нормы строительства устанавливают минимальные требования к безопасности зданий, когда речь идет о стихийных бедствиях, и не выдвигают адекватных требований к устойчивости зданий, например, в случае взрывов большой мощности. Собственники и девелоперы не заинтересованы вкладывать дополнительные средства сверх того, что прямо требуется нормами. Роль государства здесь — сподвигнуть всех, причастных к строительству, и в частном и в государственном секторе на применение более высоких стандартов.

Второе направление (Resilience) стало, по словам Милы Кенет, настоящей мантрой администрации президента Обамы. Задача здесь стоит в том, чтобы смягчить воздействие, обеспечить максимальную устойчивость зданий и объектов инфраструктуры, а также скорейшее восстановлений всех их функций в случае воздействия любого характера — природных, техногенных катастроф, террористических акций.

Необходимость в появлении третьего направления (All Hazard) связана с ростом городского населения, уплотнением застройки, более высокой концентрации коммуникаций, что автоматически влечет за собой более серьезные последствия в случае любого вида катастроф. Эта программа также включает вопросы повышения энергоэффективности, устойчивого развития, изменения климата.

Что же предлагается по существу? Прежде всего, разработана серия стандартов — ISC, а также средства, позволяющие автоматизировать проверку объектов строительства на соответствие этим стандартам.

Реализовано это в виде приложений, размещенных на сервере Homeland Security, куда любое заинтересованное лицо или организация может получить бесплатный доступ и осуществить проверку здания или другого объекта на соответствие требованиям стандартов. Это своеобразный контрольный список (check- list), отвечая на вопросы которого запускаешь определенные запрограммированные алгоритмы, а затем получаешь показатели, определяющие уровень защиты здания (LOP — Level of Protection).

Рис. 5 Интерфейс системы выглядит как приборная доска. Результат оценки с комментариями можно распечатать, выгрузить в Excel и пр.

Резюмируя все выше сказанное, Мила Кенет и ее департамент предлагает всем участникам строительного процесса (проектировщикам, строителям, обслуживающим организациям) поменять свои бизнес-процессы и включить в них разработанные в рамках трех перечисленных программ доступные всем инструменты.

Рис. 6 Включение новых, разработанных в Homeland Security инструментов в проектирование и строительство. До и после.

Еще в рамках Федеральной конференции выступал целый ряд представителей различных структур и департаментов, ведущих строительство таких различных по назначению объектов как медицинские учреждения, здания посольств и консульств США за рубежом, объектов береговой инфраструктуры военно-морского флота и пр.

Общие подходы таковы. В связи с сокращением финансирования в строительстве все ищут пути повышения эффективности. Одним из способов решения этой задачи является переход на стратегию Design-Build, по крайней мере, для крупных проектов.

Традиционно применявшийся подход Design-Bid-Build сохраняется зачастую на малых объектах, для медицинских учреждений.

Первая стратегия позволяет минимизировать риски, так как объединяет проектную и строительную организации как единого исполнителя и сторону договора и возлагает на него всю ответственность по договору.

Все больше выступающих говорили об оценке проектов из стоимости владения на протяжении всего жизненного цикла, а не только первоначальных вложений в строительство. (Уже имеются инструменты, позволяющие просчитать расходы до 40 лет эксплуатации.) Жаловались на устаревающую инфраструктуру, сокращение числа новых проектов в пользу реконструкции, сокращение индивидуального пространства в новых офисах и пр.

Что касается вопросов технологии — здесь озвучивались проблемы с пересылками подрядчикам файлов с моделями в 5-10 гигабайт, подтверждая, что все объекты присутствуют в виде 3D-моделей. Отдельной темой прозвучала поддержка малого бизнеса и программа включения таких компаний в проекты строительства для государственных нужд.

Завершая «государственную» тему, хочу отметить, что еще 2006 году 22 федеральных ведомства США подписали специальный меморандум, который обозначил роль федеральной власти как лидирующую в формировании подходов к строительству, задающую высокие стандарты качества, своеобразную модель для подражания для всех компаний частного сектора экономики.

В США внедряют зеленые стандарты для инфраструктурных проектов

Главным выступающим конференции был Тери Неймейер (Terry F. Neimeyer), президент компании KCI Technologies (www.kci.com). Вообще полное название можно перевести на русский язык как «Знание. Творчество. Инновации». Тери оказался отличным оратором и увлеченно рассказывал аудитории о том, как его компания построила себе новый офис, который прошел сертификацию на уровень LEED Gold.

Интересно, что приведенные им цифры свидетельствовали о том, что удается значительно экономить на оплате счетов за электроэнергию и получать массу неожиданных преимуществ из-за обладания «золотым» офисом. За офис в полтора раза большей площади KCI теперь платит почти в два раза меньше, и к тому получает от властей скидку на налог на недвижимость в размере 60%. Есть, над чем задуматься.

Но наиболее интересной мне показалась озвученная Тери Неймейером инициатива по введению новой системы сертификации, специально разработанной для объектов инфраструктуры. В мире существует несколько систем, оценивающих «зеленые» характеристики зданий, а вот для множества объектов транспорта, энергетики, водоснабжения, переработки отходов и многих других подобных систем разработано не было. И вот теперь рейтинговая система Envision восполняет этот пробел. Она была создана некоммерческой образовательной и исследовательской организацией Institute for Sustainable Infrastructure (ISI) и Zofnass Program Sustainable Infrastructure школы дизайна Гарвардского университета. Для интересующихся привожу ссылку.

Рис. 7 Оценку своих проектов можно провести непосредственно на портале.

Это можно сделать бесплатно и самостоятельно, ответив на вопросы, сгруппированные по 5 категориям. Но чтобы пройти полноценную сертификацию, необходимо подключение экспертов, предоставление данных. За эту процедуру уже придется заплатить. Пока эта система проходит становление, но очевидно, что она будет востребована в самом ближайшем будущем.

Рис. 8 Оценочные категории рейтинговой системы Envision.

Приведу в качестве примера несколько параметров, по которым проходит оценка.

В категории «Качество жизни» рассматриваются, например, такие как развитие навыков коренного населения и получение им дополнительного опыта, минимизация шума и вибраций, световое загрязнение, сохранение культурного и исторического наследия и пр.

В категории «Лидерство» проверяются вовлеченность всех заинтересованных сторон, создание системы управления устойчивым развитием, планирование долгосрочного мониторинга проекта и эксплуатации.

В разделе «Климат и риски» — сокращение выброса парниковых газов и других загрязняющих атмосферу веществ, готовность к катастрофам природного и техногенного характера.

В общем, очень интересное начинание. Будем следить за его развитием.

Теперь пора переходить к повседневным проектам и практикам, сведениями о которых щедро делились выступающие.

Оценка энергопотребления с использованием моделей Revit

Пламен Христов (Plamen Hristov), директор департамента проектных технологий крупной инжиниринговой компании из Калифорнии Capital Engineering Consultants подробно рассказывал о том, что необходимо учитывать при анализе архитектурной модели, как эту модель готовить к анализу, с какими проблемами приходится сталкиваться. Он также поделился тем, какие именно программные продукты на каких стадиях проекта использовать.

В американской проектной практике, как вы, вероятно, знаете, стадии отличаются от принятых в России. SD — schematic design, DD — design development, CD — construction documents.

Рис. 9 Стадии разработки архитектурного проекта и рекомендуемое ПО для каждой стадии

На стадии SD Пламен рекомендовал использовать проект Vasari от Autodesk, учитывающий помещения схематично. Анализ всей модели здания занимает у него около 5 минут.

Green Building Studio учитывает стены и принимает в расчет больше деталей. На следующей стадии (DD) для выполнения полноценного CFD-анализа предлагается использовать программный продукт Point of Interest. И, наконец, на последней стадии применяется ряд продуктов, среди которых Ecotect от Autodesk. Здесь уже идет расчет отдельных помещений. Ecotect позволяет оценить принятые решения.

Общие замечания и рекомендации здесь — использовать различные модели для расчета на различных стадиях. Очень часто модель, которую передают архитекторы, оказывается абсолютно непригодной для расчетов. Тогда инженеры перестраивают ее полностью с нуля. Расчет в расчетных системах производится практически вслепую. Поменять там модель нельзя, поэтому модель должна быть полностью доработана заранее.

Постоянно звучала мысль: Это нужно делать на более ранних стадиях. И это надо делать на более ранних стадиях. Изначальной геометрией здания и его привязкой на местности определяются уже очень многие его энергетические характеристики, которые не все архитекторы берут в расчет. А потом слишком поздно пытаются наверстать, что значительно удорожает проект. Причем там, в первую очередь, борются за эффективное охлаждение зданий, активно используя различные приемы для затенения фасадов. (См. пример здесь). А нам, зачастую, нужно как раз наоборот.

В общем, была выдана целая серия рекомендаций относительно того что следует делать, а чего ни в коем случае. Если кто-то из читателей занимается решением подобных задач, обращайтесь, поделюсь советами от Capital Engineering Consultants.

ArchiCAD и Revit в одном проекте

Хочу вам рассказать об одном проекте, где на деле была продемонстрирована коллективная работа специалистов разных проектных специальностей, да еще и строителей, да еще и на нескольких платформах. Вроде бы по тому, как задуманы инструменты интеграции для BIM, оно все должно работать, но жизнь всегда богаче теории, и интересно посмотреть на опыт реального проекта. Это первый проект для такой команды и тем ценнее опыт, приобретенный участниками в ходе его выполнения.

Проект, о котором пойдет речь, называется South Cove Manor — пансионат для постоянного проживания лиц пожилого возраста и реабилитационный центр площадью более 8 тыс. квадратных метров и стоимостью $22 млн. Трехэтажное здание с цокольным этажом. На конференции проект был представлен солидным составом участников.

От архитекторов — компания Lewi+Wong Design Associates (LWDA), с директором Томасом Леви, имеющим 12-летний опыт работы в ArchiCAD, и BIM-менеджером

От инженеров по MEP — SED Associates Corp. 15 лет сотрудничества с LWDA, первый опыт применения Revit MEP с передачей данных через IFC формат.

От конструкторов выступала компания Odeh Engineers, с 2006 года использующая BIM-подход в своих проектах. Используемые продукты — Revit Structure и Navisworks.

Строителей представляла Suffolk Construction Company, также с солидным опытом применения BIM. Презентация проекта была поддержана компанией Graphisoft, что и понятно.

Полная проработка архитектурной части проекта, дизайн интерьеров выполнены в ArchiCAD. Для визуализации также задействованы Cinema 4D и Photoshop. Наибольший интерес, безусловно, представляет взаимодействие и координация работы всех участников проекта.

Основными драйверами BIM в этом проекте выступали архитекторы и строители, не собственник объекта. Целью было расширить применение BIM, научить команду, получить более точную оценку стоимости строительства, контролировать бюджет, сгенерировать строительную документацию из BIM модели, дать собственнику модель для создания системы эксплуатации на ее основе.

Первая трудность, с которой столкнулись архитекторы — совершенно неподъемная модель. Первые попытки поделиться со смежниками детально проработанной архитектурной моделью завершились полным провалом. IFC-файл получался таким огромным, что на его открытие требовалось много часов. В конце концов, удалось отключить ненужные объекты, детали и привести файл к «рабочему» размеру, с которым могли работать инженеры и конструкторы.

Многие принципиальные решения по проекту передвинулись на более ранние стадии проекта. Был разработан план обмена файлами, причем каждый офис имел свою интегрированную модель, а регулярность осталось такой же, как и при традиционной работе в 2D. Обмен происходил отнюдь не только IFC-файлами, специфическими для каждой специальности, но также и файлами в формате .rvt, .dwg, .pdf.

Важные заключения, которые были сделаны:

Качество IFC-файла в значительной степени зависит от транслятора, который его породил;
Объекты в IFC-файле не содержат столько же ассоциированных данных, что и в исходном формате. Часть данных попросту теряется.
Поскольку в процесс всегда вовлечены пара трансляторов, для обнаружения ошибок следует обязательно использовать IFC-вьюер третьих производителей. Только таким образом можно визуально выявить все нестыковки. В данном проекте был использован Solibri Model Viewer.

Наиболее гладкой была стыковка с инженерами-конструкторами. Трансляция файлов осуществлялась чаще, опыт этой команды по работе через IFC был более значительный.

Инженер по внутренним коммуникациям, работая в Revit MEP, использовал архитектурную модель, полученную из ArchiCAD через IFC-формат, визуально отслеживал размещение своего оборудования. Его проблемы были вызваны неустойчивой работой IFC-транслятора Revit. Проблемы возникали даже для файлов родного формата: из Revit и обратно. В Autodesk был направлен запрос на исправление ошибок. Многие ошибки научились исправлять вручную. По результатам выполнения проекта был сформирован солидный документ с практическими рекомендациями, в том числе, как обходить проблемные места и преодолевать несовершенство в технологии.

На более ранних стадиях проектирования был привлечен руководитель строительных работ. Перечень задач, которые он решал, довольно обширный.

Координация в пространстве — Navisworks, через IFC или NWC. Первый вариант работал не очень стабильно. Исчезали некоторые типы элементов, терялись атрибуты и назначенные материалы.
Оценка стоимости проекта — ArchiCAD, Revit (Structure, MEP), традиционные сметы. И здесь IFC проявил себя не с лучшей стороны, теряя некоторые важные атрибуты. Однако благодаря детально проработанной модели все же удалось обеспечить высокую точность сметы — 98%. И потратить при этом значительно меньше времени, чем обычно.
Координация во времени — моделирование строительных работ — IFC, DWF, DWG, NWC.
Подготовка к передаче проекта на управление собственнику — IFC, RVT, DWG, NWC, NWD.

Выполнив этот проект, команда приобрела бесценный опыт. Несмотря на все трудности, с которыми пришлось столкнуться, все участники полны решимости расширять использование BIM и работать над совершенствованием процессов. По крайней мере, на презентации выглядели все довольно оптимистичными.

Управление активами — есть, на что посмотреть. Проект Ecodomus для FAA (Federal Aviation Administration)

Не так давно вице-президент Autodesk Фил Бернстайн (Phil Bernstein), отвечая на вопрос о том, почему у Autodesk до сих пор нет своего решения для управления активами, ответил примерно таким образом: «Мы пытались, даже несколько раз, но эти собственники сами не знают, чего они хотят». Так вот, закрыть этот вопрос было решено через стратегическое партнерство с компанией FM:Systems. Об этом было заявлено на конференции AU в Лас-Вегасе в ноябре этого года.

Я познакомилась с решениями FM:Systems на выставке в рамках Ecobuild America. Компания предлагает облачный сервис FM:BIM, обеспечивает работу с созданными в Revit моделями, извлекая из них необходимые свойства, взаимодействуя с различными типами объектов.

Компания FM:Systems отнюдь не одинока на рынке. Свое решение организации полного жизненного цикла также предлагает, например, компания CDV Systems. Причем работа может идти с моделями в Revit, ArchiCAD, AutoCAD, Microstation, MicroGDS.

Поподробнее мне бы хотелось остановиться на FM-решении компании Ecodomus, точнее даже на одном из их проектов. Сама компания уже в какой-то степени известна на нашем рынке. У нее даже есть российские партнеры. А президент этой компании — Игорь Старков — выступал на AU RU в октябре.

Речь пойдет о проекте с FAA — федеральным аэрокосмическим ведомством США. В этом ведомстве решили опробовать концепцию полного жизненного цикла (full life-cycle BIM) в применении к одному из уже существующих объектов — аэропортовой башне.

Рис. 10 Список задач, которые предполагается решить с помощью интегрированного решения полного жизненного цикла.

В проекте также принимало участие немалое число компаний с именами: Lockheed Martin:Prime, Beck Technology, Archibus, Innovtek, TMA Systems, Schneider Electric, ESRI, Autodesk.

Выполнение проекта осуществлялось в следующей последовательности.

1. Лазерное сканирование объекта и последующее использование вьюера TruView для просмотра облака точек.
2. Формирование BIM-модели. Для этого, в основном, использовались CAD-чертежи. Уточнение и дополнение модели происходило при помощи данных лазерной съемки.
3. Фильтрация исходных данных BIM модели, отделение геометрии от данных, выгрузка данных на web-портал.

Рис. 11 Этап 4. Интеграция систем

5. Добавление данных в ГИС.

Одна из типовых операций предполагает обнаружение с помощью планшетного компьютера тех объектов, которые подлежат инспекции. Находясь на объекте, инженер службы эксплуатации может оперативно вносить изменения, которые затем заносятся в системы управления техническим обслуживанием.

Когда говорят о возврате инвестиций в BIM на стадии эксплуатации, обычно смотрят на экономию от сокращения операций, расхода воды, энергии, материалов и топлива, оптимизацию использования площадей, управление рисками, соответствие обязательным требованиям и пр.

В результате выполнения проекта были получены такие данные:

За счет перехода с CAD на BIM экономия по времени составила 45%. В пересчете на деньги в десятилетней перспективе расчетная экономия составляет около $20 млн.
За счет внедрения BIM на этапе эксплуатации экономия в часах составила 60%, а денежная экономия в течение 10 лет составит порядка $65 млн.

Такие расчеты, безусловно, свидетельствуют об успехе проекта.

При проведении проекта использовалась методология COBie, позволяющая собирать проектные данные по мере их появления в проекте и хранениe их в едином хранилище. Благодаря применению этого открытого отраслевого стандарта в принципе возможно проконтролировать качество поступающих в хранилище данных. Применение «умных» объектов (Семейств Revit, библиотек Ecodomus, SPie) позволяет значительно сэкономить время на ввод данных.

Заключение

Завершить свой рассказ я бы хотела тем, с чего начала. BIM есть, и происходит его активное развитие и становление. Даже если это кому-то не очень нравится. К нам он тоже придет. BIM неотвратим...

Уже прощаясь со мной, Джордж Боркович (George Borkovich) спросил: «Ну что, Марина, приедете к нам в 2013 году? Конференция пройдет в конце осени. Давайте, привозите свою делегацию. Расскажете нам о BIM достижениях в России».

Как думаете, будет нам о чем рассказать в Америке?

BIM-мозаика, или продолжение рассказа о конференции Ecobuild America 2012