Сметный аудит BIM-моделей и расчёт LOD для сметчика

Введение

В статье предлагается способ количественной оценки готовности BIM-модели к автоматизированному формированию сметного раздела на основе матрицы информационного соответствия. Способ позволяет получить численное значение уровня проработки модели (сметный LOD), ориентированное на применение такой модели для автоматизированных сметных расчётов.

Принципы сметного аудита

Под сметным аудитом информационной модели обычно понимается ряд мероприятий, направленных на решение ряда задач по приведению модели к состоянию готовности для формирования сметного расчёта либо принятию решения о частичной или полной неготовности модели. Этапы сметного аудита включают в себя следующие основные шаги [3]:

• определение состава разделов проектирования;
• определение уровня проработки модели (LOD);
• контроль уровня декомпозиции проекта;
• подготовка реестра элементов;
• контроль полноты инженерных сведений в элементах модели (LOI);
• контроль соблюдения классификации проектных типов.

Авторами в течение нескольких лет ведётся работа по созданию инструментов и методик проведения сметного аудита BIM-моделей [1-2]. В ходе работы были созданы и внедрены в практику проектного процесса программные средства, позволяющие решать задачи:

• выявления и классификации типов проектных элементов по составу и количеству;
• визуального контроля наличия сметной информации в элементах модели;
• проверки полноты инженерных сведений в элементах модели;
• автоматизированного назначения сметных параметров элементам модели.

Однако одним из важнейших и наиболее ранних этапов проведения сметного аудита является определение уровня проработки информационной модели – LOD. Под этим термином чаще всего понимают общие требования к уровню наполнения модели элементами, степени детализации при черчении, степени декомпозиции проекта. В этом контексте LOD является характеристикой общего назначения, показывающей, насколько детально модель проработана в целом, для решения задач разного класса – от выпуска проектной документации до подготовки строительного производства.

Сметный уровень проработки модели (сметный LOD)

При проведении процедуры сметного аудита, фактически, необходимо выяснить, соответствуют ли проектные представления требованиям к детализации сметной документации, выполнены ли необходимые разбивки данных по высотным уровням, осуществлена ли привязка объёмов к конкретным именованным проектным решениям, выполнена ли детальная проработка многослойных структур. Как правило, для целей составления сметной документации, соответствующей стадии РД, от информационной модели требуется уровень проработки не ниже LOD400 в общепринятой шкале (рис. 1) [4].

Имеющиеся на сегодняшний день в руках сметчика инструменты не позволяют получать какие-либо численные оценки уровней проработки как отдельных элементов, так и целиком всей информационной модели строительного объекта.

Рис. 1. Уровни детализации модели в классическом представлении

Информационная наполненность модели для целей формирования сметного раздела должна соответствовать в первую очередь требованиям системы ценообразования в строительстве. Система сметных нормативов, как правило, содержит десятки тысяч сметных нормативов, которые опираются на геометрические и инженерные характеристики строительных элементов, объектов и конструкций. Наличие в BIM-модели таких характеристик и может являться критерием соответствия тому или иному уровню детализации – сметному LOD.

Сметный эталон для BIM модели

Для проведения процедуры сравнения необходимо разработать шаблон эталонного элемента по каждой категории проектирования с указанием того набора параметров, который необходимо получить из информационной модели для формирования сметного расчёта. При разработке такого шаблона был принят подход, разделяющий набор параметров по каждой категории проектирования на три основных зоны. Для удобства была принята классическая шкала детализации LOD100 – LOD500:

• LOD100 – LOD300
• LOD300 – LOD400
• LOD400 – LOD500

Для каждой из зон были разработаны наборы эталонов по каждой категории проектирования, с которыми в дальнейшем будет производиться сравнение каждого из элементов проекта с целью вычисления его уровня проработки – сметного LOD.

Рис. 2. Набор шаблонов по категориям проектирования с разбивкой на зоны проработки

Красным цветом была выделена зона LOD100 – LOD300, для которой экспертным путём были выявлены основные параметры категории элементов, отсутствие которых является критическим для выполнения даже базовых сметных расчётов.

Жёлтым цветом отмечена зона LOD300 – LOD400, для которой были выбраны те параметры для категорий элементов, наличие которых является рекомендованным для большинства сметных технологий, применяемых при разработке рабочей документации.

Зелёным цветом была отмечена зона LOD400 – LOD500, в которую попали все дополнительные параметры категорий элементов, которые могут требоваться для выполнения сметных расчётов в редких случаях либо являются опциональными для подбора сметной технологии.

Отнесение параметров к зонам проработки является условным и не характеризует элемент модели с проектной точки зрения. Такое отнесение показывает степень важности выбранного параметра для целей сметного расчёта.

Метод подобия при сравнении элемента с эталоном

Сравнение с эталоном производится отдельно для каждого типа с получением итогового результата по типу и выведением весового коэффициента для каждого типа. Процедура сравнения с эталоном может производиться в три этапа.

1. На первом этапе производится сравнение элемента с эталоном первого уровня. Такой эталон содержит минимально допустимый набор параметров для рассматриваемой проектной категории. Если хотя бы один элемент множества не соответствует эталону первого уровня, переход ко второму и третьему этапам невозможен и рассмотренному проектному типу присваивается степень проработки, равная вычисленному значению в диапазоне LOD100 – LOD300, в зависимости от количества имеющихся у элемента параметров.

2. На втором этапе производится сравнение с эталоном второго уровня. Такой эталон содержит рекомендуемый набор параметров для рассматриваемой проектной категории. Если хотя бы один элемент множества не соответствует эталону второго уровня, переход к третьему этапу невозможен и рассмотренному проектному типу присваивается степень проработки, равная вычисленному значению в диапазоне LOD301 – LOD400, в зависимости от количества имеющихся у элемента параметров.

3. На третьем этапе производится сравнение с эталоном третьего уровня. Такой эталон содержит максимально возможный набор параметров для рассматриваемой проектной категории. Рассмотренному проектному типу присваивается степень проработки, равная вычисленному значению в диапазоне LOD401 – LOD500, в зависимости от имеющихся у элемента параметров.

Пусть Z = {Z_i} (i = 1, 2, …, n) — множество сравниваемых элементов;

R = {R_j} (j = 1, 2, …, m) — множество параметров, используемых для рассматриваемой категории.

Исходная информация представляется в виде таблицы {X_ij}, элементы которой определяются следующим образом:

X_ij = 0, если параметр отсутствует, и X_ij = 1, если параметр присутствует.

Взаимосвязь между элементами Z_i и Z_k оценивается по значениям P_ik¹¹ и G_ik = P_ik¹¹ / P_ik⁰⁰, (0 ≤ G_ik ≤ 1), где G_ik — «мера подобия».

Для итоговой оценки логической взаимосвязи между элементами удобно воспользоваться пороговым значением матрицы подобия ε_g. Для выполнения условий подобия допускается варьирование коэффициента 0,5 ≤ ε_g ≤ 1. При этом, понижая значение коэффициента, мы понижаем чувствительность метода, отбирая в итоговую логическую модель менее проработанные элементы.

Логическая пороговая матрица подобия составляется по правилу:

G⁰_ik = 1, если G_ik ≥ ε_g и i≠k

G⁰_ik = 0, если G_ik<ε_g или i=k

Изменяя пороговое значение коэффициента подобия с небольшим шагом, можно определить его значение, при котором появляется первый элемент, не попадающий в матрицу подобия < ε_g >.

Итоговое значение уровня проработки по отдельному проектному типу вычисляется по формуле:

L₁ = < ε_g >∙300 – для первого этапа

L₂ = < ε_g >∙100 – для второго этапа

L₃ = < ε_g >∙100 – для третьего этапа

LOD_т = L₁ + L₂ + L₃

Весовой коэффициент по проектному типу вычисляется как отношение количества элементов этого типа к общему количеству элементов BIM модели:

W_т = n/N

Тогда средневзвешенная сметная оценка будет вычислена по формуле:

При заданном пороговом значении LOD300 модель можно считать пригодной для выполнения автоматизированных сметных расчётов.

Программная реализация и практическое применение

Предложенный метод численного расчёта уровня сметной проработки информационной модели реализован в виде встроенного инструмента по оценке в систему интеграции BIM-систем со сметными системами «АВС-Рекомпозитор». При наличии файла-описания BIM-модели, содержащего информацию о составе элементов проекта и значения параметров для каждого элемента, можно быстро получить детальный расчёт сметного LOD как по каждому элементу проекта, так и в целом по всему проекту.

Рис. 3. Форма с расчётом значения сметного LOD в интерфейсе АВС-Рекомпозитора

Наличие в руках сметчика такого инструмента позволяет говорить о новом уровне проведения процедуры сметного аудита и понимать на ранних этапах, каким образом следует выстраивать свою работу по формированию сметного раздела. Наличие детальной информации об уровне проработки по каждой категории проектирования позволит спрогнозировать и обосновать трудозатраты сметных специалистов при достаточно низком уровне детализации либо вообще вести речь о передаче модели на доработку.

Рис. 4. Пример расчёта LOD

При наличии согласованного и утверждённого эталона программные решения позволяют применять методику для целей экспертизы BIM-модели с точки зрения информационного наполнения для решения задач сметно-экономического блока. При утверждении эталона в качестве приложения к BIM-стандарту организации, быстрый расчёт сметного LOD позволяет существенно сократить срок проверки информационной модели при процедурах её передачи между участниками проектного процесса.

Разработанная методика численной оценки на сегодняшний день не имеет аналогов ни в методическом плане, ни в программной форме. Методические подходы позволяют применять разработанные инструменты не только для целей вычисления сметного LOD, но и для любых других задач, в которых требования к эталону могут быть сформулированы в структурированном виде. Чувствительность метода может быть гибко сконфигурирована под конкретные задачи.

Список литературы

1. Изатов В.А., Воронин И.А., Шкатов В.П. Методические аспекты и принципы интеграции 3D-систем проектирования со сметными программами. Интеграция системы АВС с программным продуктом Allplan германской фирмы Nemetschek AG — европейского лидера в комплексных информационных технологиях для строительства. Методология и принципы ценообразования в строительстве. Инновационные технологии в строительной отрасли и их внедрение: Материалы I международной научно-практической конференции 23-24 мая 2013 г. – Минск.

2. Изатов В.А., Воронин И.А., Скребнев М.В. Интеллектуальные экспертные системы экономики строительства в автоматизированном сопряжении с CAD-системами. Материалы III Международной научно-практической конференции «Методология и принципы ценообразования в строительстве. Инновационные технологии в строительной отрасли и их внедрение». Минск, 1-2 декабря 2015.

3. Воронин И.А., Изатов В.А. Сравнительный анализ BIM платформ с позиций сметного аудита. Материалы IV Международной научно-практической конференции «Методология и принципы ценообразования в строительстве. Инновационные технологии в строительной отрасли и их внедрение». Минск, 23-24 мая 2017.

4. Бенклян С.Э. Уровни детализации элементов информационной модели здания.