Проблемы с BIM?

После того, как британское правительство сделало использование технологии информационного моделирования обязательным в будущих госбюджетных проектах, строительная отрасль стоит на пороге обширных изменений в давно устоявшихся процессах и практике совместной работы. Мартин Дэй разбирается с проблематикой перехода на рельсы БИМ.

Технология информационного моделирования зданий (БИМ, от англ. Building Information Modeling) все последние годы купается в потоке навязчивой похвалы, однако отрасль медленно воспринимает переход на новую технологию. По оценкам, всего 10 процентов фирм в британском строительстве используют БИМ-программы. Для сравнения, в США эта цифра составляет около 60%.

Хотя частные заказчики ещё полностью распоряжаются выбором методологии проектирования, решение о принудительном использовании БИМ для государственных инфраструктурных и строительных проектов заставит многие организации инвестировать в обучение и в покупку нового ПО. Без этого невозможно участвовать в будущих государственных контрактах, и это решение, без сомнения, преобразует всю индустрию.

Высококлассная визуализация — огромная выгода от построения точных 3Д-моделей. Вот реконструкция лондонского Хаммерсмит-Пале, от архбюро ESA, обсчет сцены выполнен Blink Image.

Инициатива здесь исходит от главного советника правительства по строительству, Пола Морелла. Он заявил, что «убежден в БИМ как пути к открытию новых методов работы, снижающих затраты и создающих перспективную добавочную стоимость в области застройки и управления капитальным имуществом государства».

Во многом соглашаюсь с господином Мореллом в том, что теоретические преимущества БИМ в конце концов направлены на решение тех вопросов эффективности, которые подняли Иган и Латэм [1] много лет назад в своих знаменитых правительственных докладах. Но настоящая проблема состоит в том, чтобы найти правильный путь, оценить затраты и время, которое пройдет до возврата инвестиций. К счастью, предельный срок истекает в 2016 году, так что время на это ещё осталось.

Когда господина Морелла спросили, что он думает о тех архитекторах, которые не могут себе позволить затраты на программы и обучение, он ответил, что его больше беспокоит цена ущерба для тех бюро, которые не станут меняться. И добавил, что фирмы вне методологии БИМ «почувствуют себя оторванными от всех, как будто без электронной почты».

Из прочтения других его комментариях в основных архитектурных и строительных журналах становится ясно, что господин Морелл ожидает, что весь спектр британских профессионалов, связанных со строительством, инженерией и архитектурой, в конце концов перейдут на БИМ как в частных, так и в государственных подрядах, поскольку станет ясно, что это самый эффективный метод работы.

Стремление меняться

Хотя мне нравятся это видение и энтузиазм в деле улучшения эффективности британского строительного дела, меня беспокоит то состояние, в котором мы как отрасль находимся сейчас по сравнению с тем, куда нас хочет вести господин Морелл, особенно учитывая нынешние возможности БИМ-пакетов, навыки среднего исполнителя и общее отсутствие в Великобритании опыта выполнения трехмерных БИМ-проектов.

Ещё один фактор, играющий здесь — это намертво вжившаяся культура работы и договорные схемы, в которых нет места той системе разделяемых между участниками рисков и выгод, которую потребует по-настоящему технологично интегрированный проект. БИМ — это ведь не только закупки нового ПО и обучение персонала, в нем требуется совсем новый стиль работы с другими участниками и стремление к высокой эффективности.

Даже компании, уже перешедшие на БИМ, находят, что до приходится выполнять три-четыре проекта только для того, чтобы сгладить неровности техпроцесса и ощутить преимущества БИМ. Менеджмент должен свыкнуться с мыслью, что том, что результаты будут далеко не мгновенными и в процессе их вера может не раз пошатнуться.

Из периодического общения с фирмами, перешедшими на БИМ, я выяснил, что хотя их вера в БИМ как лучший и приносящий пользу метод работы не пошатнулась, существуют и изнурительные проблемы. У двумерного черчения есть свои проблемы, решаемые через БИМ, но при этом возникают новые, специфические для БИМ и требующие творческого подхода.

Давайте рассмотрим некоторые заблуждения и общие проблемы, возникающие в мире БИМ.

Богатство БИМ — в слове «информация». Инфомодель может построить ведомости и спецификации, чтобы помочь с оценками стоимости на ранней стадии проектного процесса. (Рисунок — Autodesk Revit.)

БИМ-утопия

Часто БИМ представляют как односложное решение: построить единую, обогащенную данными модель, которая содержит архитектурные, конструктивные и инженерные элементы, а чертежи будут получаться автоматически: планы, разрезы, фасады, спецификации и ведомости, визуализация, сметы и даже энергетическая сертификация. Это — утопическое представление по сравнению с тем, на что способны нынешние системы проектирования; более того, в нем пренебрегают тем фактом, что БИМ перегружает рабочий процесс переносом момента принятия решений на более ранний срок по сравнению с обычной методикой работы.

С использованием БИМ распределение рабочей нагрузки изменияется, появляются требования к принятию проектных решений на более ранней стадии. Ещё до начала проекта приходится рассматривать и разрабатывать новые «семейства деталей» (т.е. интеллектуальных компонентов), что провоцирует раннее принятие решений по заполнению интерьеров — например, по окнам и дверям, эскалаторам, лифтам и остеклению. Бывает полезным использование инструментов анализа для проработки эффективности проекта — однако и эту работу приходится выполнять заранее.

Цельная, единая модель строения (т.н. SBM, от англ. Single Building Model) достижима только в мечтах. Архитектурная инфомодель в реальности кардинально отличается от строительной инфомодели: геометрия может быть и идентичной, однако принципиально различается содержащаяся в ней информация. Строительное производство требует разбивать конструктивные элементы на сегменты (например, разделение перекрытия на захватки, участки бетонирования), что не отражается в архитектурной модели бетонных элементов. Компании вроде Tekla основывают бизнес на предоставлении моделей технологичности и возводимости с соответствующей деталировкой. Ещё одна фирма — Vico — предоставляет специальные БИМ-модели для определения объемов, смет, планирования и контроля производства.

Утопия о единой модели не имеет смысла и с точки зрения аппаратного обеспечения. В зависимости от используемого ПО БИМ-модели могут очень быстро разрастаться до гигантских размеров. Дэвид Лайт из HOK [2] недавно сообщил, что их фирма будет устанавливать 24 гигабайта ОЗУ на новые рабочие станции, чтобы для наиболее крупных своих проектов они были в состоянии работать с наборами данных Revit без замедляющего обмена данными с жестким диском. Такое оборудование — это заметная инвестиция. БИМ попросту не заработает на старых машинах, создававшихся под AutoCAD или VectorWorks. Другие реализации БИМ не настолько жадны к ресурсам, однако тоже начинают излишне «разбухать» по мере детализации модели.

Для штаб-квартиры Autodesk в Бостоне была создана БИМ-модель в Revit для реконструкции интерьеров. Это была впечатляющая работа; она позволила Autodesk подкрепить слова делом. Однако одно осталось непонятным: почему разрешение коллизий в этом проекте выполнялось не в Revit, а в Navisworks Manage? А ведь это приводит к значительному удорожанию инструментов.

При встрече один из занятых в проекте архитекторов рассказал, что для проверки коллизий приходится соединять всю геометрию из всех дисциплин, и это сделало модель в Revit настолько большой, что единственный компьютер во всем Autodesk был в состоянии загрузить эту модель целиком, не говоря уже о проверке коллизий.

ПО Navisworks имеет преимущество в том, что работает с облегченной версией модели, с геометрическими гранями и без всех остальных жадных до ресурсов данных инфомодели. Этого ему достаточно, чтобы выполнить интеллектуальную проверку коллизий всей модели сразу.

В то время как улучшения в качестве аппаратного обеспечения случаются в среднем раз в девять месяцев, использование БИМ однозначно подстегнет аппетиты на аппаратную производительность и пользователям наверняка понадобятся 64—битные операционные системы, море оперативной памяти и лучшие процессоры, которые они смогут себе позволить. Чем больше будет проект, тем вероятнее понадобится стратегия разбиения модели на поддающиеся обработке части.

Уровень детализации модели также крайне важен: слишком грубая детализация похоронит все преимущества моделирования, слишком подробная — и с моделью станет невозможно работать. На раннем этапе развития БИМ многие неудачи с внедрением БИМ были связаны с тем, что фирмы слишком сильно детализовали свои модели и их размер становился слишком громоздким.

Ранние БИМ-системы продавались в основном исходя из выгоды в продуктивности, происходящей от автоматической генерации двумерных планов, разрезов, фасадов из 3Д-модели. Принцип, что 3Д-модель является источником всех остальных данных, упрощал весь процесс, так как теперь имелась одна достоверная версия данных, в то время как традиционное двумерное черчение было подвержено ошибкам из-за недостатков координации.

Будучи формально формально правильным, результат на выходе БИМ-систем может не согласовываться с мириадами индивидуальных стилей, которые по нраву разным организациям. Хотя в определенной степени результат является настраиваемым, многие фирмы берут этот результат и прогоняют его через AutoCAD или AutoCAD LT для соответствия своему стилю.

В этот момент в техпроцессе образовывается разрыв между БИМ-системой и её продуктом, чертежами, который может привести к таким же проблемам координации, которых пыталась избегнуть вся эта система. Любое изменение в модели спровоцирует необходимость повторного ручного редактирования чертежей.

Нынешние БИМ-продукты в состоянии производить замечательные двумерные результаты, не говоря о сногсшибательных трехмерных визуализациях. Так что лучшим способом работы представляется подчинение оформительским возможностям БИМ-пакетов и предотвращение «внешнего» по отношению к БИМ редактирования. [3]

Идеал БИМ: конструкции, сети и архитектура в единой модели Bentley Microstation. Корпорация Такэнака использовала БИМ в проектировании и моделировании возведения для постройки этого десятиэтажного здания. По оценке компании, было сэкономлено 10% рабочего времени, 15% от количества рабочих на площадке, а время возведения было уменьшено с 14 с половиной до 13 месяцев.

Обмен данными

Обмен данными всегда был ужасающе слабым местом САПР. С приходом БИМ становится ясным, что конкурирующие вендоры поставили в области совместимости новый рекорд низости. Двумерное черчение — это всего лишь линии и кружки, но сколько проблем они порождают всего-навсего вследствие обмена DWG-файлами.

Инфомодели БИМ обладают сложной трехмерной геометрией, интеллектуальным поведением, параметрикой и дополнительной информацией, связанной с каждым объектом. Обмен данными между системами БИМ на порядок сложнее, чем в предыдущем поколении САПР-систем.

Единственный действительно независимый эталон сейчас — это IFC (Industry Foundation Classes) [4]. Это формат, задокументированный в виде стандарта, который производители ПО, к сожалению, реализовывают так, как им заблагорассудится. Конечный результат крайне нестабилен, модели упрощаются по сравнению с оригиналом, и даже при пересылке данных между продуктами одного производителя нельзя гарантировать успех. При всём этом IFС нет альтернативы, и остается только надеяться на улучшение того, что есть. А пока многие просто используют двумерные чертежи в DWG и PDF для обмена данными.

И вот здесь, по моему мнению, господин Морелл упустил шанс собрать ключевых производителей БИМ-систем и заставить их поработать вместе ради улучшения совместимости данных — перед тем, как преподнести им рынок на блюдечке. В действительности же Морелл ссылается на COBie (расшифровывается «обмен информацией о здании и операциях возведения») — формат данных на основе Excel, содержащий не-геометрическую информацию о здании и разработанный в США. COBie не является какой-то серебряной пулей — он описывает этажи, планировку и зонирование, компоненты и атрибуты. Предположу, что геометрия будет передаваться на основе другого формато, вероятно IFC.

Пока что видимо, информация должна будет содержаться в нескольких инфомоделях БИМ и потребует экспорта несколькими путями, чтобы иметь надежду на корректную сборку внутри другой БИМ-системы. Что-то похожее на телепортер из научно-фантастического сериала «Стартрек».

К несчастью, в итоге от политики г-на Морелла пострадает одно из главных преимуществ от введения БИМ — необходимость улучшать методики совместной работы. Плохая совместимость на уровне данных нынешних БИМ-систем толкает это преимщество не в ту сторону; имеющееся решение состоит в использовании идентичной БИМ-системы для всех участников проекта, что приведет либо к вынужденной закупке фирмами нескольких систем, либо к доминированию во всей стране одного производителя ПО.

Вопрос культуры

Изменение давно устоявшегося рабочего процесса всегда приводит к проблемам, и БИМ в этом плане имеет уникальные черты, которыми необходимо заниматься. Конечно, это и кадровый вопрос: персонал нужно обучать новой методологии, а вновь нанимаемые сотрудники должны будут иметь представление о БИМ. Внутренние процессы организации и распределение людей по командам будет меняться. Большинство в таком случае начинают с пробного небольшого проекта, а затем подступаются к крупным.

У БИМ-инструментов низкий порог доступа, но довольно трудоемкое дальнейшее обучение после периода эйфории. Важно определить, кто в организации будет в состоянии быть лидером во внедрении БИМ и помогать остальным в процессе перехода.

Ещё БИМ требует наличия внутренних стандартов организации. Честно говоря, и двумерное черчение тоже их требует, но многим так и не удалось привести в порядок свои дела. Из за специфики рабочего процесса и общей сложности БИМ невозможно эффективно использовать в совместной среде работы без устоявшихся стандартов. Инициативной группой был создан британский стандарт БИМ для проектирования, инженерии и строительства зданий для пользователей Revit, который можно использовать в своих процедурах как шаблон. Этот стандарт никак не узаконен, представляет из себя некий свод правил и подогнан под BS 1192:2007 [5] (см. http://aecuk.wordpress.com).

Настоящая коллективная работа с совместно используемыми моделями изменяет саму природу существующих договорных отношений. Организациям придется переосмыслить свои отношения, отбросить изоляционизм и накопительство и больше думать об интеграции проектных групп. Это — культурный сдвиг, который, вероятно, потрясет самые основы устройства большинства компаний, имеющих отношение к строительству. БИМ выгоден для интегрированных фирм, совмещающих функции проектного бюро и подрядчика/застройщика. Общепринятое объединение разных организаций для совместного ведения проекта требует нового отношения к распределению рисков и выгод, нового типа ответственности за результирующую документацию. В США концепция высокой вовлеченности в проект всех участников обозначается термином IPD (от англ. Integrated Project Delivery, интегрированная разработка проекта). Раз мы в Великобритании и работаем по-другому, требуется собственная альтернатива.

Найти себе подобных

И в конце концов, работа в парадигме БИМ выгодна при сотрудничестве с организациями с похожим менталитетом. Учитывая проблемы совместимости, важно быть в рамках одного производителя — Revit Architecture плюс Revit MEP или Bentley Architecture вместе с Bentley Structural.

Учитывая, что БИМ всё ещё на раннем этапе развития, переход на него ещё достаточно редко встречается, особенно в сегменте инженерных сетей. Работа с разнородными системами и методологиями не принесет первоначально обещанных преимуществ в производительности, пока процесс перехода на БИМ не ускорится до массового.

Вывод

Информационное моделирование зданий часто рассматривают как следующую технологическую ступень в строительной отрасли, и это так по праву. Однако эта технология не создавалась под нынешние или прошлые методы работы отрасли. Принятие БИМ потребует адаптаций, инвестиций и улучшения сотрудничества между основными дисциплинами.

Как в самой технологии, так и между разработчиками продуктов для неё остаётся множество сложных проблем, которые необходимо преодолеть. Для тех, кто пользуется новыми инструментами и видит выгоду от них, бывает трудно найти решения своих проблем, однако, по их пониманию, производители программного обеспечения постоянно улучшают возможности продуктов ради устранения затруднений. Вместе с тем, нужны большие усилия для того, чтобы обмен данными между соперничающими системами стал более гладким, и все приверженцы технологии должны осознать, что БИМ-утопии очень далеко до материализации.

Британское правительство запустило процесс с БИМ, и теперь у многих фирм появились предельные сроки, в которые нужно уложиться с внедрением. Опускать руки перед неизвестностью — это не вариант для тех, кто привык к традиционному двумерному черчению. К счастью, есть множество мероприятий, посвященных БИМ, и многие отраслевые эксперты выступают с инициативами помочь британским строительным фирмам сдвинуться с мертвой точки по направлению к этой новой установке.