Информационное моделирование
Цифровизация ворвалась во все сферы жизнедеятельности человека. Не осталось в стороне и строительство. Чертежный ватман и логарифмическая линейка уступили место калькулятору и графическим редакторам типа AutoCad. Нельзя говорить, что строительные проекты, уходящих эпох были хуже и примитивнее. Все дело в том, что современные методы и масштабы строительства требуют скорости, точности, четкости в планировании и взаимодействии всех звеньев. Обеспечить слаженность в работе призвана технология BIM.
BIM - это аббревиатура английской фразы "Building information Modeling", что в переводе означает строительное информационное моделирование.
BIM-технология позволяет создавать модели строительных объектов любой сложности: домов, мостов, дорог, тоннелей, скоростных автотрасс и прочего. BIM по парметрам визуализации сходно с 3D моделированием. Отличие заключается в том, что к BIM привязана обширная база данных.
Суть технологии информационного моделирования
При проектировании объекта, используя технологию BIM, в процесс одновременно могут быть включены все участвующие стороны. Техническая сторона технологии заключается в том, что 3D- объект создается из компонентов, находящихся в информационной базе. В электронную базу загружены данные о стоимости материалов, физико-механические характеристики, условия строительства: геологические, экологичесике и климатические данные. При изменении какого-либо составляющего в схеме проектируемого объекта, алгоритм мгновенно просчитает новые параметры.
Для чего необходим BIM
- Информационное моделирование позволяет создать объект, в котjром все участки взаимосвязаны.
- Технология позволяет предсказать процессы, котjрые будут происходить в процессе эксплуатации.
- Предоставляет возможность моделирования аварийных ситуаций и варианты недопущения таковых.
- Обладая исходными данными, система может заранее вычислить свойства проектируемого объекта.
- BIM призван оптимизировать во всех отношениях процесс строительства.
- Внедрение цифровых технологий - это новый виток в развитии строительной индустрии.
Возможности BIM
Building information Modeling вмещает в себя различные научные дисциплины. При помощи данной технологии в одном проекте можно объединить результаты решений по архитектуре, экономике, экологии, дизайну, инженерии.
Информационное моделирование позволяет коллективную работу над проектом. Одновременно может быть предоставлен доступ архитекторам, проектировщикам, сметчикам, дизайнерам. Каждый специалист может работать независимо от другого на своем уровне. Руководитель проекта предоставляет уровни доступа специалистам. При внесении изменений система гибко реагирует и корректирует проект одновременно на всех этапах.
Заказчикам и застройщикам BIM помогает в том, что:
- Визуализирует объект
- Всесторонне рассчитывает эксплуатационные характеристики
- Позволяет избежать ошибок в проектировании и строительстве
- Следить за соблюдением технологии возведения объекта и вовремя выявлять отклонения.
- Дает возможность синхронизировать все этапы работ.
- Сводятся к нулю недопонимания между участниками проекта. Задумка заказчика, благодаря цифровым технологиям и объемному моделированию "оживет" на экране. Совершенно однозначно система даст ответ насколько возможно реализовать идею, что нужно изменить и в какие траты это выльется.
Все это осуществимо только при условии создания единой информационной среды, которая обеспечит моментальный доступ к базе данных всех специалистов проекта. Возможности современных электронных систем позволяют создать виртуальную реальность, в которой возможно отслеживать и прогнозировать поведение каждого строительного узла из любой геоточки планеты.
BIM-технология в мире
Изобретение информационного моделирования повлияло на коммуникацию между специалистами в строительной индустрии, а особенно в международных проектах. Благодаря полной и достоверной информации об объекте: проектная стоимость, технологии, материалы, особенности эксплуатации- достигается эффективное взаимодействие и обмен опытом.
Великобритания
Страна, которая первая внедрила и активно развивает технолгии информационного моделирования в стрительстве. С 2016 года законодательно закреплено, что все бюджетные проекты должны создаваться при помощи BIM. Это позволяет государству отслеживать целевое расходование средств.
Соединенные Штаты Америки
Является активным пользователем BIM-технологий. В США более 70% проектных организаций применяют информационное моделирование.
Испания
С 2018 года BIM является обязательным при строителстве государственных объектов.
Китай
Страна с самой быстроразвивающейся экономикой пока не ввела обязательных требований к использованию BIM, но применение цифровых технологий в строительстве приветствуется. Китайцы оцифровали проекты по строительству атомных электростанций, что говорит о твердом решении внедрять повсеместно информационное моделирование.
Россия
Еще в 2016 году Министерство строительства России вносило инициативу об обязательном использовании BIM в стройках с государственным участием. В 2019 году понятие об информационной модели объекта капитального строительства было закреплено в Градостроительном кодексе, в статье 57. В марте 2020 Михаил Мишустин подписал постановление, согласно которому все бюджетные объекты должны создаваться при помощи BIM.
Как создается BIM-модель
Информационные технологии моделирования относительно новое направление в строительстве. Многие специалисты убеждены, что для достижения необходимого результата требуется длительное обучение, навыки программирования и глубокий опыт работы в графических редакторах. Это далеко не так. Интерфейс программного обеспечения выстроен таким образом, чтобы быть понятным всем участникам проекта. Участки по составлению сметы, финансовых отчетов, архитектурных решений, визуализации разнесены в определенные разделы. При взаимодействии с нужными разделами специалист касается только своего направления и ему не нужно расширять дополнять багаж профессиональных знаний.
В базе данных хранятся всевозможные варианты конструктивных элементов. Проектирование ведется поэтапно от подготовки основания до наивысшей степени готовности объекта к эксплуатации. По "кирпичикам" собираются и выстраиваются все элементы. Например, в упрощенном варианте работа по проекту выглядит так: согласно данным геологических изысканий, предельным состояниям грунтов и расчетных нагрузок на объекте применим ленточный фундамент. В библиотеке данных проектировщику необходимо выбрать вид фундамента, тип подушки, марку бетона, марку арматуры, материал опалубки и физические размеры фундамента. Автоматически подтянуться данные о необходимом количестве материала, его стоимости, сформируется объемный план. При этом в модели будут присутствовать не только графические изображения, но и полная информация о свойствах фундамента, включая допустимые нагрузки и предельные деформации. Далее можно подобным образом переходить к стенам и перекрытиям.
Как функционирует BIM
Чтобы получить объемную информационную модель объекта капитального строительства необходимо выполнить несколько этапов:
- Проектирование. Первым шагом служит создание 3D- модели объекта с подробными чертежами, объемными видами. Задействуя графический конструктор, параметры объемной модели вносятся в программу, которая рассчитывает характеристики элементов объекта, формирует рабочие чертежи, планирует затраты, готовит спецификацию, описывает перечень предстоящих работ. Для подготовки полноценного проекта к экспертизе и получению разрешения на строительство программа рассчитывает инженерные и энергетические сети, производит теплотехнический расчет здания с учетом климатических особенностей, рельефа, естественной освещенности, формирует данные по энергоэффективности. Помимо основных проектных параметров компьютер дополняет проект данными о рациональной логистике, необходимых вспомогательных объектах и локациях: подъездные пути, площадки разгрузки и хранения, временное водоснабжение и водоотведение, место для мойки спец.техники, бытовки, административные здания и так далее. Заключительным пунктом выступает составление детального плана работ, график выполнения этапов строительства, подбор необходимого количества техники и трудовых ресурсов.
- Строительство. Технология информационного моделирования позволяет на этапе строительства полностью контролировать ход проведения строительных работ. Делает возможным следить как расходуются финансовые средства заложенные в бюджет стройки. Фиксирует отклонения и корректирует изменения в рамках проекта все управленческие решения. При этом ситуацию на объекте могут отслеживать все заинтересованные стороны: заказчик, застройщик, инвестор, контролирующие и надзорные органы.
- Эксплуатация. После сдачи строительного объекта в эксплуатацию технологии BIM имеют технические возможности сбора информации о состоянии строения. Данные собираются при помощи датчиков и систем контроля, котрые передают параметры объекта в компьютерную систему. Это позволяет:
-предотвратить аварийные ситуации.
- отслеживать износ материалов.
- оперативно вносить изменения в конструкцию объектов, зданий и сооружений
- оснастить в короткий срок новым оборудованием объект.
- наладить взаимодействие инженерных служб.
- составить график проведения регламентных работ по обслуживанию
- контролировать оплату и расходы ресурсов: электричества, водоснабжения, водоотведения, кондиционирования, теплоснабжения.
- формировать отчет об эффективности управления недвижимостью. Сюда могут быть включены показатели по аренде, продаже площадей, оплате затрат на содержание и обслуживание.
- проводить технический аудит, планировать мероприятия по развитию инфраструктуры объекта.
Эффект от использования BIM
Анализ схожих, равнозначных реализованных строительных проектов позволяет говорить о различного рода преимуществах цифрового моделирования перед традиционным подходом. Опыт строительства с применением цифровых технологий позволил выделить наиболее яркие эффекты:
- Серьезная экономия расходов на строительство- до 20%
- Сокращение времени возведения объекта на 12%. А это влияет на срок окупаемости и инвестиционной привлекательности проекта в целом.
- Снижение затрат на эксплуатацию.
- Более точная информация для управления на 72%. Связано с тем, что в электронном виде всегда можно оперативно найти необходимую информацию. В случае традиционного подхода нужно значительное количество времени для поиска нужных чертежей, схем, и их актуализации.
- Уменьшение времени на внутриведомственные согласования, увеличение эффективности коммуникации участников проекта на 60%.
- Повышается точность планирования, снижается количество ошибок, исправлений и доработок на 70%.
- Укрепление имиджа компании на 82%
- Увеличение конкурентоспособности при других равных показателях на 60%
Как видно из приведенных цифр внедрение цифровых технологий неизбежно. Цифровизация не оставляет никаких шансов традиционным методам. Достижение высоких показателей и поддержание уровня эффективности возможно только при государственной поддержке, грамотном нормативно-правовом регулировании, проведении политики с четко очерченными задачами.
Перспективы цифровизации
BIM - новая, еще не устоявшаяся, многим непонятная технология. Но и она не предел развития цифровизации. Следующим этапом развития информационного моделирования в строительстве заявлен CIM- City information modelling. Это технология, которая позволяет моделировать развитие городского пространства. По сути является цифровым двойником города. На основе цифровых данных упрощается решение сложнейших вопросов по реконструкции, развитию инфраструктуры, имиджу города, экологии, качеству жизни граждан. До широкого внедрения еще требуется время, но уже в настоящее время руководителями с новаторским мышлением организуются пилотные проекты в рамках планов по развитию городского пространства. Россия в этом вопросе может опираться на опыт зарубежных партнеров, где расчетным и опытным путем доказали колоссальную эффективность цифрового моделирования объектов капитального строительства.
Без всяких сомнений цифровые технологии в России будут наращивать обороты параллельно с тенденциями развития строительной отрасли. BI-моделирование уже актуально в проектировании, строительстве и эксплуатации "умных домов" , "эко домов" и объектов с государственным участием. В масштабе частного гражданского и промышленного строения технологии объемного информационного моделирования пока не получили широкого распространения. Причиной тому служит слабая проработка правовой базы, недочеты в нормативной документации, бюрократические барьеры, консерватизм мышления. Но с каждым днем все больше компаний понимают, что внедрение BIM делает бизнес более доходным, менее трудо и время затратным, а главное, конкурентным и открывает доступ к международным проектам.
Степень защиты. Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы
Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Специалисты считают важным пересмотреть нормативные стандарты.
На площадке Союза строительных объединений и организаций (ССОО) состоялся круглый стол, посвященный вопросам пожарной безопасности возводимых и эксплуатируемых объектов. Эксперты обсудили особенности пассивной огнезащиты, а именно противопожарное качество электрокабельных коммуникаций, используемых в зданиях.
По словам начальника научно-исследовательского сектора кабельных изделий и силового электрооборудования Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны (ВНИИПО) МЧС России Андрея Варламкина, в связи с постоянным возрастанием энергомощностей очень часто возгорание объектов начинается с кабельных сетей. В частности, именно короткое замыкание в силовом кабеле стало причиной пожара в ТЦ «Зимняя вишня» в Кемерово, который унес много человеческих жизней.
Специалист отмечает, что в настоящее время производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на некоторые устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Соответственно, сейчас, по его словам, очень важно пересмотреть нормативные стандарты, устранить ряд противоречий. Работа в этом направлении на федеральном уровне с подключением экспертов уже началась.
По словам Андрея Варламкина, в настоящее время на рынке очень много контрафактной электрокабельной продукции, которая не соответствует заявленным характеристикам. «В стране работают около тысячи «заводов-фантомов». Они постоянно меняют свою дислокацию. Подделывают все, что можно. Продукция таких предприятий – не только низкого качества, она может быть небезопасна. Но в силу экономии она очень часто используется при строительстве зданий», – сообщает специалист.
Директор архитектурно-конструкторского департамента ЗАО «Сигни Груп» Олеся Губерт отметила, что к ЧП может привести несоответствие антипожарных технологий, которые были учтены в проектной документации, и тех, которые используются в реальности: «Зачастую, приходя на стройку с авторским надзором, мы видим, что все монтируется без учета антипожарных стандартов. Если в маленьких проектах относительно легко все отследить, то в больших – почти невозможно».
Игроки рынка считают, что обезопаситься от «оптимизации» заказчиком противопожарных решений можно, только если они будут включены в стадию П (проектная) проектной документации, а не в Р (рабочая). Тогда все соответствия пожарным требованиям заявленным проектом будут проверяться надзорными органами перед вводом здания в эксплуатацию.
Руководитель инженерного отдела Hilti Александр Пименов делает вывод, что в настоящее многие подрядные организации крайне слабо заинтересованы в качественном выполнении работ, связанных с пожарной безопасностью: «Как правило, огнезащита – не основной вид деятельности таких компаний. Это те работы, которые они вынуждены выполнять по требованию заказчика и обычно в последний момент. Все материалы, которые могут быть заменены на более дешевые, меняются. К сожалению, компетенция и ситуация на нашем строительном рынке таковы, что здания доводят до эксплуатации несмотря на несоответствия с огнезащитой».
BIM – на пути к идеалу. Как и любая революционная новация, BIM-технологии вовлекают в сферу своего влияния все больше работ
BIM-технологии, как и любая революционная новация, вовлекают в сферу своего влияния все больше работ, связанных со строительством. Пока процесс еще далек от завершения, но инновации все активнее проникают в повседневную практику отрасли – хоть и не в максимальном объеме,
но все глубже и глубже.
BIM без альтернатив
Несмотря на то, что BIM-технологии появились сравнительно недавно, строительная отрасль в целом уже осознала, что основные перспективы цифровизации лежат именно в этой плоскости.
«Цифровая модель здания дает возможность получить больше информации об объекте, визуализировать его образ. Это положительно сказывается на взаимодействии всех участников процесса – проектировщиков, строителей, маркетологов, продавцов и др. Вся необходимая информация по объекту (архитектура, генеральный план, конструкции, инженерные системы, затраты и график работ) теперь четко структурирована и располагается в одном месте. Благодаря облачным технологиям обновление информации и совместная работа над проектом могут вестись онлайн сразу несколькими участниками. На выходе получается более совершенная проектная документация, которая не потребует внесения правок в проект и дополнительных расходов, связанных с несоответствием действующему контракту. Стало удобнее взаимодействовать и с подрядчиками, у которых появляется четкое техзадание», – констатирует Александр Свинолобов, заместитель генерального директора ООО «Бонава Санкт-Петербург» («дочка» шведского концерна Bonava).
С ним согласен Арсентий Сидоров, генеральный директор НТЦ «Эталон» (входит в Группу «Эталон»). «BIM-технология – это инструмент комплексного контроля строительства и принятия оперативных решений при управлении сроками, ресурсами и качеством проекта. BIM – это инструмент прозрачного контроля со стороны инвестора, благодаря ему стало возможно осуществлять комплексный и при необходимости удаленный контроль над инвестициями, процессом реализации проекта, правильностью и своевременностью передачи информации на всех уровнях», – отмечает он.
«Еще на этапе проектирования можно подобрать оптимальные инженерные решения для эксплуатации здания в дальнейшем, что позволит сэкономить на обслуживании до 30% бюджета», – добавляет директор по продажам компании RDI Валерий Кузнецов.
В теории…
В завершенном виде BIM-технология должна охватывать весь жизненный цикл существования объекта. «На разных этапах цифровые модели помогают решать ряд задач: на начальном этапе основная цель – разработать проект здания, рабочую документацию и пройти экспертизу; на строительном этапе разработанная ранее модель объекта дополняется разделами управления процесса и возведения объекта; на стадии эксплуатации модель дополняется и помогает управлять зданием», – говорит главный инженер проекта ГК «Серконс» Андрей Глазатов.
С ним согласна советник директора СПб ГАУ «ЦГЭ» по вопросам внедрения BIM-технологий Ирина Чиковская. «Основными этапами жизненного цикла являются: технико-экономическая оценка, проект, экспертиза, строительство, приемка в эксплуатацию, эксплуатация, демонтаж или реконструкция. На каждой из этих ступеней модель претерпевает изменения: обрастая большим количеством данных, становится более точной. Если под информационной моделью понимать структурированные данные, которые по мере необходимости могут быть востребованы и представлены в различных формах (объемно-планировочные решения, облик «идеи», табличное представление для выполнения или проверки расчетов и т. д.), то в перспективе все изменения должны отражаться в информационной модели», – отмечает она.
«Вне зависимости от условного разбиения на стадии технология позволяет хранить цифровую копию строительного объекта на всех стадиях его жизненного цикла. Важной особенностью является возможность анализа данных о строительном объекте по завершении его строительства, а впоследствии и в ходе эксплуатации. Накопление информации дает возможность выявлять реальные преимущества и недостатки различных конструктивных систем и проектных решений, а также вести учет их экономической эффективности», – дополняет заместитель генерального директора АО «КТБ ЖБ» Андрей Золотарёв.
…и на практике
Реалии, как всегда, несколько отличаются от теории. «Информационное моделирование уже на изначальном этапе постановки задачи заказчиком может включать все этапы жизненного цикла объекта – от разработки концепции до демонтажа или реконструкции», – говорит руководитель BIM-мастерской Проектного института № 1 Александр Никитин. «Для эффективного использования информационной модели здания необходимо четко определить задачи, которые должны быть решены с использованием данной модели. Идеальный вариант – когда все задачи определены до начала создания модели», – соглашается руководитель BIM-отдела компании «Метрополис» Светлана Пархоменко.
«На практике в России я не сталкивался с проработкой BIM-проекта от концепции до демонтажа. Есть информация, что за рубежом такие прецеденты есть, но лично я с ними не знаком», – говорит Александр Никитин. Он отмечает, что в цифровую модель есть возможность вносить изменения и по мере прохождения этапов жизненного цикла, но, чем менее глубокой была ее изначальная проработка, тем дороже будет вносить соответствующие корректировки.
«До сих пор нет четко сформулированной позиции, кем на стадии строительства должны вноситься все изменения в модели as build (исполнительная модель) на строительной площадке. По сути, это должна быть функция специалистов ПТО, а представители авторского надзора лишь утверждают внесенные изменения», – говорит Ирина Чиковская.
На пути к совершенству
Освоить сразу все возможности технологии на практике вряд ли возможно. По словам Александра Никитина, на практике BIM в настоящее время обычно охватывает этапы проектирования и строительства (различной глубины проработки).
«Модель содержит всю проектную документацию, а также необходимую информацию для будущего этапа строительства. С помощью BIM-технологии формируется виртуальный календарный генеральный план. На этом этапе можно быстро получить аналитическую информацию по загрузке и использованию ресурсов, анализу вероятности и вариативности реализации с учетом финансовых затрат и последовательности выполнения работ в зависимости от климатических особенностей и прочих внешних факторов. На этапе строительства идет сопоставление фактической реализации проекта подрядными организациями с планом, утвержденным заказчиком и генподрядчиком», – отмечает Арсентий Сидоров.
Между тем подготовлены поправки в Градкодекс РФ, наконец выводящие BIM из правовой «полутени». По оценкам экспертов, это даст мощный толчок развитию технологий цифрового моделирования в России. Впрочем, по оценкам экспертов, не так уж все хорошо «там» и плохо «тут».
«Существует довольно много факторов, оказывающих прямое и косвенное влияние на время внедрения BIM в строительную отрасль: это и масштаб государства, и сформированная философия строительства, и процессы принятия законодательных актов, и многие другие. Во многих странах эта тема развивается на протяжении 10–15 лет, хотя наиболее активная фаза наблюдается в последние 5–7 лет. Серьезные подвижки можно увидеть в скандинавских странах, Нидерландах, Германии, Австралии, Новой Зеландии. Первенство – у США и Великобритании. Но говорить о полном внедрении BIM в строительную отрасль даже этих стран еще рано», – говорит Ирина Чиковская.
С ней соглашается Александр Свинолобов. «Работа с цифровой моделью подразумевает, что нужно менять бизнес-процессы и культуру работы, вырабатывать необходимые компетенции. Бытует мнение о том, что российские девелоперы к таким инновациям еще не готовы. Однако опыт российского подразделения Bonava доказывает обратное: в головном офисе компании признали, что в ряде направлений наш филиал превзошел зарубежных коллег», – говорит он.
Мнение
Советник директора СПб ГАУ «ЦГЭ» по вопросам внедрения BIM-технологий Ирина Чиковская:
– В 2019 году мы планируем приступить к приему информационных моделей при проведении экспертизы. Все требования формируются исходя из нормативных документов, используемых при проработке проектных решений. Минстрой подготовил поправки в Градкодекс об обязательном внедрении BIM-технологий в строительной сфере. Это очень важное решение, которое откроет дорогу информационному моделированию. Однако применение технологии вынуждает пересмотреть и существующую систему распределения финансов на стадии проектирования, сместив большую долю финансирования со стадии «Рабочая документация» на стадию «Проект». Это изменит ситуацию на проектном рынке и снимет много вопросов о проведении экспертизы с использованием BIM.
Антон Карявкин, руководитель технического центра стратегического направления «Строительство» компании REHAU по Восточной Европе:
- Проектирование – один из самых ответственных этапов. Идет активная разработка информационной модели здания, объединяющей архитектурно-планировочные, конструктивные и инженерные решения с отражением всех технико-экономических показателей. На стадии строительства трансформация информационной модели продолжается. В частности, в ней появляются разделы, связанные с организацией и обслуживанием процесса возведения здания. За счет этого обеспечивается полная прозрачность работ для всех участников строительства: от девелопера, генподрядчика и управляющей компании до будущих жильцов. На этапе эксплуатации BIM-модель необходима для автоматизации управления недвижимостью. С помощью BIM-технологий ведется учет и техническое обслуживание смонтированных инженерных систем, осуществляется взаимодействие с сервисными подрядчиками, выполняется мониторинг ресурсов управляющей компании. BIM-технологии также полезны при сносе здания, особенно если оно является памятником архитектуры. Информационную модель можно использовать для восстановления объекта.
Павел Мурзакаев, руководитель по работе со стратегическими проектными институтами компании Schneider Electric:
- Сейчас BIM активно внедряется на этапах проектирования и строительства. Цифровая модель объекта на ранних этапах проектирования серьёзно повышает точность проектирования и бюджетирования — до 90-95%. На этапе строительства применение BIM технологий сокращает издержки в среднем на 15-30%. Все популярнее среди заказчиков становится использование BIM-технологий на этапе пусконаладочных работ и эксплуатации инженерного оборудования. В основном это связано с тем, что обслуживание инженерного оборудования составляет основную долю операционных расходов, которые могут превышать капитальные затраты на строительство в 3-4 раза. Кроме того, внедрение BIM позволяет значительно ускорить ввод объекта в эксплуатацию и повысить эффективность его обслуживания. Например, за счет синергии систем автоматизации объекта и эксплуатационной BIM-модели можно сэкономить на энергоресурсах около 20%.