Выгоды BIM: экспертные системы экономики строительства в сопряжении с CAD-системами

Прогресс в развитии технологий BIM-проектирования в строительстве выдвигает все более высокие требования по созданию систем сопряжения CAD-систем со сметно-экономическими системами.

1. Предыстория и предпосылки для возникновения.

Идеи о том, что необходимы интеллектуальные экспертные системы в экономике строительства (ИЭСЭС), позволяющие интегрироваться со смежными сферами, не являются новыми и эти идеи, безусловно, обсуждались и ведущими эко-лидерами. Они реализовывались в виде консалтинга, в виде комплексов разрозненных решений для федеральных или для корпоративных нужд в естественных монополиях и крупных корпорациях. Предпосылки для возникновения ИЭСЭС состоят в том, что ускоряющийся технический прогресс в IT-технологиях и проникновение философии единства всего жизненного цикла строительной продукции в сознание участников инвестиционного процесса в строительстве предъявляют новые требования для создания таких интеллектуальных экспертных систем. Кроме того, уже востребованная рынком потребность в создании девелоперских линий технологического проектирования строительных объектов и ERP-систем по созданию и эксплуатации строительной продукции так же требуют функционала, который бы обеспечивал сопряжения сферы технико-экономических проектных решений с экономической сферой в строительстве.

2. Функционал и назначение ИЭСЭС.

Функционал и назначение ИЭСЭС должны состоять в том, что она является связующим звеном между проектными решениями инженерно-технического свойства и выступают, в основном, как интеллектуальный преобразователь (трансформатор) проектных решений в сметно-экономические решения. При этом необходимо отметить, что инженерно-технические решения имеют весьма разноплановый, многогранный и многоаспектный характер, содержат массу специфических параметров с различными свойствами и значениями.

Наличие огромного количества возможных вариантов инженерно-технических свойств строительных объектов делают задачу формирования экономического раздела плохо формализуемой. Такую задачу невозможно описать единым алгоритмом, в силу того, что обе стороны проектного процесса, инженерная и экономическая, имеют большую размерность. По сути, эта задача является не алгоритмической, а эвристической. Для решения задач такого класса и предназначены интеллектуальные экспертные системы [3].

Входом в ИЭСЭС служат инженерные параметры проектируемого строительного объекта, а выходом должны быть синтезированные посредством ИЭСЭС объемы работ, подлежащие выполнению, с учетом условий производства работ и методических платформ сметного ценообразования. Синтез сметно-экономических решений осуществляется на основе анализа необходимых и достаточных инженерно-технических параметров архитектурно-конструктивных элементов (АКЭ) и преобразования их в сметные объемы работ, в сметное представление необходимых материалов, конструкций и изделий с учетом условий производства работ. Эти положения являются необходимыми и достаточными условиями для функционирования ИЭСЭС. Платформа для реализации ИЭСЭС должна обладать следующими свойствами: она должна легко впитывать или работать со всеми видами проектных решений, которые вырабатываются в процессе проектирования, должна уметь их аккумулировать, систематизировать и выстраивать в некую иерархическую структуру. Для таких целей, безусловно, в наилучшем виде подходят именно BIM-идеология и BIM-модели [2]. По отношению к реальному времени ИЭСЭС, безусловно, являются динамическими, так как результат интерпретации изменяется в зависимости от изменения параметров BIM-модели [3].

Основным элементом ИЭСЭС выступает база знаний, которая представляет собой набор алгоритмов, локальных баз данных и неких отдельных сведений, как инженерно-технического, так и экономического свойства, включающих наборы состояний элементов, некоторые диапазоны, ограничения, способы трансформации, а также алиасные или одноименные представления сущностей, применяемых как в инженерно-технической сфере, так и в сметно-экономической. Такая база знаний в каком-то смысле аналогична скриптовой идеологии, на которой сегодня работает интернет, т. е., основное качество и основное содержание ее - это интерпретация этих знаний. Результатом интерпретации будут вырабатываться необходимые и достаточные сметно-экономические параметры на основе инженерно-технических. База знаний ИЭСЭС является динамической системой, изменяющейся и модифицируемой по мере актуализации, модификации и пополнения сведений о строительных объектах.

3. Информационные потоки в интеллектуальной экспертной системе в экономики строительства.

Безусловным входом в ИЭСЭС является основной объем информации, который содержится в BIM-модели в виде системы иерархически структурированных параметров АКЭ и весь этот аккумулированный в процессе проектирования объем информации должен быть доступен в интеллектуальной экспертной системе для обработки. Применительно к экономике строительства в совокупности с преимуществами BIM-моделирования работу ИЭСЭС можно представить в виде схемы, приведенной на рис.1.

Для работы с входящим потоком необходимы некоторые программные «сканеры», которые просматривают состояние каждого из элементов BIM-модели, входящих в строительный проект и анализируют их состояние на предмет наличия в каждом АКЭ выработанных сметно-экономических решений. Посредством таких сканеров выявляются те АКЭ, которые еще не обработаны и, соответственно, последовательность обработки таких АКЭ может быть просто линейной по мере их возникновения, что создает некоторые новые качества в сфере проектирования, а именно, оценка стоимости добавляемого в проект АКЭ осуществляется немедленно после его возникновения, что безусловно резко сокращает сроки проектирования, повышает его качество, обеспечивает вариантную проработку проектных решений с позиций стоимости.

Вырабатываемые ИЭСЭС решения возвращаются в соответствующий АКЭ BIM-модели с целью ее расширения экономическими параметрами и представлениями для создания единой информационной платформы в соответствии с идеологией BIM. При последующих пересмотрах параметров каких-либо АКЭ в процессе проектирования посредством рекомпозитора выявляется рассинхронизация ранее выработанных ИЭСЭС сметно-экономических решений с пересмотренными инженерно-техническими и осуществляется корректировка или синтез нового варианта пересмотренных сметно-экономических решений [1]. Вырабатываемые ИЭСЭС решения на основании складывающегося стоимостного анализа в качестве обратной связи могут влиять на принимаемые проектные решения.

Рис. 1. Схема работы динамической экспертной системы в экономике строительства.

4. Реализация в системе программных продуктов АВС интеллектуальной экспертной системы в экономике строительства

Реализация в системе программных продуктов АВС интеллектуальной экспертной системы в экономике строительства состоялась. Она основывается на том, что программные продукты системы АВС содержат идеологию стандартных фрагментов, по сути, представляющих собой язык программирования.

Рис. 2. Пример работы транслятора стандартных фрагментов базы знаний АВС.

Библиотека стандартных фрагментов представляет собой скрипты, написанные на языке фрагментов АВС, которые как раз и являются знаниями о том, как преобразуется совокупность инженерно-технических параметров АКЭ и как на их основе решается вопрос с определением стоимости АКЭ и работ по его установке (монтажу) в проектное положение. Использование метода стандартных фрагментов и ряда наработок, которые в течение более чем трех десятков лет создавались в системе программных продуктов АВС, обеспечило программную, информационную и технологическую платформу для реализации ИЭСЭС.

Основой работы ИЭСЭС является база знаний АВС, которая содержит в себе правила применения сметных норм и расценок для каждого элемента сметно-нормативной базы. Работа базы знаний опирается на штатные инструменты сметного программного комплекса АВС-4, поэтому может использоваться как в автономном режиме (пользователь вводит все инженерные сведения вручную), так и в автоматизированном (система получает инженерные сведения напрямую из BIM-модели) [1].

Особенности архитектуры программного решения базы знаний АВС заключаются в том, что допускается дуальный режим работы ИЭСЭС. Входной поток в ИЭСЭС может формироваться человеком или поступать из BIM-модели. Также сведения могут частично поступать из BIM-модели, а частично вводиться вручную. В таком режиме ИЭСЭС запросит только те дополнительные сведения, которые не были получены из BIM-модели в автоматическом режиме.

5. Перспективы развития интеллектуальных экспертных систем в экономике строительства.

Перспективы развития ИЭСЭС предопределяются во многом развитием BIM-технологий, которое имеет множество своих «горячих» точек и проблемных вопросов. Одним из таких вопросов является сопряжение 3D CAD-систем c ИЭСЭС и создание некоторой единой среды, в которой информационное взаимодействие между инженерно-техническими и сметно-экономическими решениями на стадии проектирования осуществляется на единой методической, информационной и технической основе.

Далее завершенный проект строительства становится некоей данностью, которая предопределяет для заказчика и подрядчика строительства, а в перспективе и для эксплуатирующей стороны дальнейшие этапы жизненного цикла запроектированной строительной продукции.

Посредством ИЭСЭС подрядчиком на тендерном этапе на основе ведомости объемов работ может готовиться собственная оценка стоимости строительства объектов, выставляемых на подрядные торги.

Девелоперские интересы в части создания собственных линий технологического проектирования и ERP-систем по созданию и эксплуатации строительной продукции, так же выдвигают требования к ИЭСЭС с тем, чтобы решать насущные задачи, имеющиеся у девелоперов, в части решения поставленных задач.

Рис. 3. Схема взаимодействия ИЭСЭС с элементами автоматизированной системы управления строительным предприятием.

На рис. 3 приведена одна из возможных схем взаимодействия всех элементов автоматизированной системы управления строительным предприятием с использование ИЭСЭС. В этой схеме отражены основные информационные потоки между элементами системы, передача которых должна быть автоматизирована. Существующие на сегодняшний день программные реализации позволяют говорить о высокой степени автоматизации процессов передачи информационных потоков в проектировании и управлении строительством. Однако, процесс преобразования инженерных сведений в экономическое представление до сих пор плохо автоматизирован. Применение ИЭСЭС позволяет устранить этот досадный пробел и сделать систему сбалансированной с точки зрения скорости прохождения информации между узлами.

ИЭСЭС сегодня – это назревшая необходимость, которая в соответствии с потенциалом 21-го века должна обеспечить новые способы взаимодействия со сметно-экономической сферой в строительстве как специалистов инженерно-технического профиля, не владеющих сметно-экономическими понятиями, так и автоматизированных систем проектирования объектов строительства, в том числе и CAD-систем.

Реализация ИЭСЭС в системе программных продуктов АВС обеспечивает интеграцию вырабатываемых вручную или автоматизированным способом инженерно-технических решений со сметно-экономической сферой строительства, что обеспечивает эффективный, качественный, синхронизируемый при внесении модификаций и корректировок способ интеграции сметной системы АВС-4 с применяемыми CAD-системами.

Список литературы

1. Методические аспекты и опыт реализации экономического раздела строительных проектов на основе интегрированных в системах Allplan и АВС-4 BIM-моделей. Воронин И.А., Изатов В.А., Шершнёв А.В., Мат-лы I Международной научно-практической конференции «Методология и принципы ценообразования в строительстве. Инновационные технологии в строительной отрасли и их внедрение». 2014 г. с. 95.

2. О возможности определения сметной стоимости строительных объектов с использованием BIM проектирования. Воронин И.А., Изатов В.А., Мат-лы всероссийской конференции «Экономические и организационно-управленческие проблемы развития строительного комплекса России». 2014 г., с.11.

3. Математическая логика в программировании. Обзор. Антимиров В.А., Воронков А.А., Дегтярёв А.И. и др., Сб. статей. Математическая логика в программировании. М.: Мир, 1991 г., 408с.

Справка об авторах

Воронин Иван Александрович – заместитель директора по развитию ООО НПП «АВС-Н», г. Новосибирск. Инженер по специальности «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы», окончил Новосибирский государственный технический университет в 2003 году. С 2006 г. сотрудник компании ООО НПП «АВС-Н». Ведущий разработчик направления календарно-сетевого планирования и интеграции программных продуктов АВС с CAD-системами. Соавтор научных работ по экономической оценке проектов на базе календарных планов, в области автоматизации проектного процесса формирования сметного раздела.