BIM: Информационное моделирование – цифровой век строительной отрасли

В качестве вступления

Имея свои истоки в информационных технологиях, BIM затрагивает всех участников инвестиционно-строительного процесса и при правильном стратегическом подходе каждому из них может дать существенные экономические преимущества по сравнению с традиционным подходом к строительным проектам.

Для масштабного, на уровне всей отрасли, внедрения информационного моделирования необходимо решить очень много вопросов, часть из которых сейчас даже трудно предвосхитить, а над остальными необходимо начинать работать безотлагательно. Поэтому чрезвычайно важно, что эта тема уже получила государственную поддержку.

BIM означает новый подход к проектированию и строительству зданий, который предполагает создание цифровой модели будущего здания или сооружения. Такая модель возникает на самых ранних этапах проекта, развивается по ходу проекта, пополняется графической и атрибутивной информацией, которая используется различными участниками проекта в зависимости от их роли и решаемых задач. Модель позволяет планировать будущий объект и выполнять анализ его характеристик на ранних стадиях, когда есть возможность вносить изменения и оптимизировать различные параметры без ущерба для бюджета. Возведение здания сначала на компьютере позволяет выявить множество ошибок, определить лучший способ производства тех или иных конструкций, способствует более тесному сотрудничеству между архитектором, строителем и заказчиком. BIM – это технологии двадцать первого века. Сегодня уже ни одно культовое здание в мире не может быть построено без применения (хотя бы частичного) технологий информационного моделирования, поскольку преимущества их очевидны, и становятся они все более доступными.

Мифы о BIM

1. BIM – это только про проектирование

2. BIM – это 3D

• третьим измерением зачастую дело не ограничивается. Уже не вызывает вопросов термин «4D», добавляющий временную характеристику, позволяющий визуализировать процесс организации строительства, производства работ, оптимизировать использование машин и механизмов и логистику на стройплощадке;
• «5D» уже прочно ассоциируется с управлением стоимостью проекта. Правильно организованная модель с помощью специализированного программного обеспечения и через подключение к специальным базам данных позволяет контролировать затраты на строительство и оперативно реагировать в случае отклонений от бюджета или стоимостных нормативов проекта.

3. BIM – это новые версии CAD-овских программных продуктов, при этом более дорогие.

И все-таки про технологии

Рис. 1. Фрагмент модели – план этажа как проекция.

Ответ я предлагаю поискать в фундаментальном различии между программными средами CAD (от Computer-Aided-Design) и BIM.

Привычные для проектировщиков CAD-овские программные продукты, такие как Autocad, например, порождают файлы, состоящие, преимущественно из векторных объектов, текстов, форм, связанных с ними типов линий, слоев. Есть там также блоки, 3D объекты довольно сложной формы. Чертежи, созданные в CAD-системах, по объективным причинам являются плохими контейнерами для информации. Помимо того, что качество проектной информации трудно гарантировать, но также важно, что эта информация не является структурированной и не подлежит машинной обработке.

BIM-среды оперируют интеллектуальными параметрическими объектами. Проектировщик создает модель в виртуальной 3D среде из интеллектуальных компонентов, абсолютно точно их позиционируя. Компоненты сгруппированы в классы (или семейства), которые точно соответствуют классам строительных компонентов реального мира: стены, колонны, двери, окна и т.д. максимально соответствуют своим физическим аналогам.

Помимо точных физических размеров, задаваемых параметрически, объекты могут нести в себе еще множество атрибутов, отражающих их физические характеристики (массу, теплопроводность и пр.), информацию о производителе и поставщике, стоимости, сроках поставки и пр. Но и это еще не все. Среди параметров объектов есть и такие, что определяют их поведение, а также отношения с другими компонентами. Все это позволяет говорить о построении в полной мере интеллектуальной виртуальной модели, характеристики и различные аспекты которой могут быть заранее детально проанализированы. Здание можно увидеть в деталях в офисе, еще до выхода на стройплощадку, а процесс его возведения с высокой точностью можно смоделировать и визуализировать.

Есть еще один важнейший аспект BIM подхода – это интероперабельность, то есть возможность для специалистов различных дисциплин работать в наиболее подходящих для них программных инструментах, а затем обмениваться данными или объединять различные разделы проекта в единую (федерированную) модель.

Международная организация buildingSMART предложила всеобъемлющий набор спецификаций компонентов, получивший название IFC (Industry Foundation Classes), который предусматривает нейтральный системный подход к описанию всех основных семейств компонентов строительной отрасли, с учетом всех процессов полного жизненного цикла. Этот нейтральный формат (точнее - схема данных) позволяет научить всех разработчиков программного обеспечения класса BIM если не говорить на одном языке, то хотя бы читать и писать на нем. Этот нейтральный формат дает возможность получить доступ к проектной информации для непрофессионалов.

Несмотря на достаточно четкое определение сути BIM объектов и возможностей их использования, в профессиональной среде продолжаются споры о том, что можно, а что нельзя считать BIM-овским программным обеспечением. В качестве ответа я предлагаю посетить сертификационную страницу международного альянса buildingSMART, где подтверждается готовность отдельных программных продуктов «читать» и «писать» на общем языке информационного моделирования.

Из компаний-производителей программных продуктов авторского инструментария на момент написания статьи в списке отражены Autodesk (Revit Architecture, Revit Structure, Revit MEP), Graphisoft (ArchiCAD), Nemetschek (Scia Engineer, Allplan, Vectorworks), Trimble (Tekla Structures).

Влияние информационных технологий на дальнейшее развитие строительной отрасли

Можно с уверенностью сказать, что во многих экономически развитых странах тема BIM является самой обсуждаемой в профессиональном сообществе, а его постепенное признание и внедрение часто называют главным современным трендом строительной отрасли. (Для обоснования преимуществ информационного моделирования для каждого из участников инвестиционно-строительного процесса мне понадобится отдельная статья.)

Уровень использования BIM в США составляет 71% , а в Великобритании – 54% . Причем в США процесс был запущен более 10 лет назад, а в Великобритании в 2011 году была принята новая государственная стратегия строительной отрасли, которая предусматривает обязательное использование BIM технологий для всех проектов, финансируемых из госбюджета, вне зависимости от бюджета и типа проекта. Такие страны как Сингапур, Китай, Южная Корея, Финляндия, Нидерланды, Норвегия уже достигли значительных успехов в масштабе своих стран. Франция заявила о выполнении в BIM технологиях своей недавно запущенной многомиллиардной госпрограммы. В начале 2014 года всем странам Евросоюза было рекомендовано применять BIM при размещении строительных заказов, финансируемых из бюджета. (Приведённые данные основаны на отчетах компании McGraw Hill Construction. Smart Market Report 2012: «The Business Value of BIM in North America: Multi-Year Trend Analysis and User Ratings (2007-2012) и «NBS National BIM Report 2014»).

В Российской Федерации сотни компаний достигли определенных успехов в применении BIM для комплексного проектирования и стандартно для своих проектов разрабатывают 3D информационные модели, содержащие все основные разделы проекта. Целый ряд вертикально интегрированных компаний используют модель на стадиях проектирования, строительства и готовят ее для эксплуатации. Московская государственная экспертиза в пилотном режиме начала принимать материалы BIM-проектов в форматах, способных передать информационную модель. Процесс идет. Но без решения многих важнейших вопросов развитие информационного моделирования может забуксовать.

Рис 2. Группа компаний «Эталон» (Санкт-Петербург) широко использует технологию информационного моделирования в своих проектах. Применение BIM и на стадии проектирования, и для комплексного контроля строительства стало повседневной практикой в этой компании

Рис. 3. Сверху вниз: Сочи. Модель центрального олимпийского стадиона «Фишт». Сочи. Модель ледового дворца «Большой»

Рис. 4. Модель ТРЦ и фрагмент модели систем инженерных коммуникаций

Рис. 5. Заседание президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России 4 марта 2014

1. Необходимо договориться о новых правилах работы и взаимодействия. Многие виды обмена документами должны быть переведены в цифровой формат и заменены на передачу структурированных данных. Это предполагает новые форматы, зоны ответственности, процедуры проверки данных и пр. Совершенно очевидно, что это означает разработку новых стандартов и СНиПов, а также пересмотр некоторых действующих нормативов, в первую очередь, связанных с оформлением проектной документации, и ориентированных на бумагу.

2. Для обозначения особых вех в жизни цифрового проекта необходимо определить и формализовать его этапы или стадии. Для достижения понимания между участниками проекта - заказчиком, проектировщиком, строителями, службой эксплуатации – должно быть четко специфицировано, кто, какую информацию по проекту, в какой момент и кому передает.

3. При использовании принципов BIM основные усилия и ресурсы смещаются на более ранние стадии проекта. На проектировщика ложится большая, чем сегодня, нагрузка. Уровень проработки и качество проектов, которые выходят из его офиса тоже оказываются на порядок выше, что дает значительную экономию строительному подрядчику на стройплощадке. Эти новые реалии должны найти свое отражение в финансировании архитектурно-строительных заказов.

Рис.6. Кривая MacLeamy демонстрирует смещение основных усилий на более ранние стадии проекта при использовании принципов BIM

4. Целый ряд вопросов связан с интеллектуальной собственностью на модель будущего объекта. Кому она будет принадлежать? Заказчику? Автору проекта и передаваться по лицензии заказчику?

5. Как правильно «прописать» в договоре выполнение проекта в технологиях BIM? Как гарантировать достижение целей проекта и получение «правильной» модели наряду с комплектом документации? К каким стандартам апеллировать, на что ссылаться? Коллективный характер работы при использовании технологий BIM предполагает тесное сотрудничество заказчика, проектировщика и строителя с самых первых дней проекта. Какие договорные формы должны применяться?

6. Модель дает надежную информацию для формирования смет. «Снимаемые» с модели физобъемы материалов, перечни оборудования позволяют довольно точно рассчитать бетон и арматуру, «привязать» через стоимостные коды компоненты модели к актуализируемым базам данных, содержащим стоимость ресурсов. Однако для того чтобы эти механизмы заработали, необходимо принять соответствующие системы классификации строительных объектов, определить, как должны выглядеть системы сметных нормативов, что из прошлого опыта можно взять с собой в цифровой век, а что подлежит глубокой переработке.

7. Не берусь перечислить абсолютно все области и вопросы, затрагиваемые при масштабном переходе на BIM, однако остановлюсь едва ли не на самом важном: для реализации всех этих задач нужны грамотные специалисты, профессионально разбирающиеся в сути информационного моделирования с точки зрения своей профессии. Без армии подготовленных кадров перевести стройку на инновационные рельсы не удастся, вперед не продвинуться. Как развернуть профильное высшее образование навстречу цифровому веку, как существующие программы повышения квалификации кадров в строительстве должны обогатиться тематическими блоками, посвященными BIM?

Все перечисленные выше вопросы, как и многие другие, решаемы. Тем более, что «премия» за реализацию государственной стратегии в области BIM действительно велика.

После упомянутых выше поручений Правительства заметно подключение к этим вопросам все более широкого круга специалистов и организаций. Поэтому в успехе нашего дела сомневаться не приходится!