Содержание:

• Общая проблематика строительной отрасли
• Проектирование вчера и сегодня
• Эволюция BIM-технологий в проектировании и строительстве
• Отличительные достоинства использования инструментов BIM в строительстве
• Опыт использования потенциала BIM

Довольны ли вы состоянием наших городских пространств, качеством вновь возведенных зданий и объектов? Те, кто работает в строительной отрасли, прекрасно знают о многочисленных издержках в процессе выполнения проектных и строительных работ. Сложность защиты концепции, приблизительный подсчет экономического обоснования и рутинная работа по стыковке узлов на чертежах; частый перерасход материалов, изменение календарных сроков и изменение графиков строительства, добавьте человеческий фактор, и вот – новый долгострой. Строительство является одной из сфер деятельности, подверженной огромному числу рисков, где каждый по-своему уникален, но не все. Есть риски, повторяющиеся из одного инвестиционного проекта в другой, то есть те, что приводят уже к ожидаемым и известным последствиям. Но отлаженной, структурированной системы по выявлению и снижению их в строительстве на сегодняшний день нет. А риск (проблема) образующие факторы присутствуют во всех основных ресурсах строительной сферы: в инвестициях в долгосрочные активы, в предметах труда (сырье, материалы, энергоресурсы), в производственных фондах.

Для тех, кто мечтает о современной архитектуре города, видна следующая существенная проблема. От уникальной и оригинальной современной концепции в архитектуре и конструкциях будущего, до её реализации в строительстве и сдачи объекта в эксплуатацию проходит достаточно долгий срок. В итоге, мы уже имеем не современный объект, а лишь «тень» вчерашнего дня, а такой бег за призраком вчерашнего дня приводит к отставанию и не конкурентоспособности на мировой строительной площадке.

В докладе профессора, д.т.н. Гинзбурга А. В., в рамках проведения круглого стола по BIM-моделированию в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете, прозвучал следующий факт: «Реальный объект завершенного строительства имеет 80 % отклонений от проектной документации». На начальном проектном этапе, необходима цифровая модель-аналог для обоснования актуальности будущего объекта, с анализом требований, с учетом возможных рисков на протяжении всего его жизненного цикла. Добавим, что такая информационная модель, помогает в решении большинства возникающих задач и на последующих этапах строительства для полноценного контроля за его качеством и сдачей в эксплуатацию. Многие знаковые структуры, появляющиеся по всему миру от небоскребов до мостов, спроектированы и построены с использованием информационного моделирования зданий (BIM), процесса 3D-моделирования, который меняет архитектуру, инженерию и строительную промышленность.

Проектирование вчера и сегодня

Почти с первых дней применения электронного вычисления, начиная с далеких 60-х, были очерчены концептуальные основы BIM. Однако на первых этапах им предшествовало применение CAD-систем, что в большинстве были логическим продолжением традиционного метода черчения, и чтобы достичь своего современного уровня и своих возможностей, информационное моделирование должно было пройти определенный путь развития. Системы CAD не только изменили методы подготовки чертежей, но и внесли фундаментальные изменения в процесс проектирования, ведь около четверти века назад каждый чертеж, произведенный на свет, был сделан карандашом или тушью. Любое изменение требовало подчистки либо даже перечерчивания, эскизирование и создание копий было достаточно трудоемким и связано с использованием кальки, но теперь это уже история.

На начальной стадии проектирования, когда создаются эскизные проекты и технико-экономические обоснования, стало понятно, что тщательная и глубокая проработка проекта на этой стадии выгодна как застройщикам и заказчикам, так и подрядчикам. Первые получают более точную оценку эффективности проекта, вторые – возможность лучше оценить свои затраты, что очень важно в тендерах.

Опираясь на имеющиеся технологии в компьютерной и информационной сфере, на новые концепции и подходы в области проектирования и строительства, разработчиками IT создано следующее, нового поколения цифровое поле – BIM.

Преимущества BIM технологий: эволюция в проектировании и строительстве

Автоматизация 2D­черчения это переход к новому этапу в проектировании. Прогресс в этой сфере начался с 2D / 3D CAD -это САПР, система автоматизированного проектирования, как мы и привыкли расшифровывать данную аббревиатуру. САПР используют библиотеку интеллектуальных параметрических элементов, насыщенных атрибутикой. Это так же как проектировщик создает объект и ссылается на каталоги элементов и, например, сортамент труб, так и в САПР модель объекта насыщенна информацией о наборе атрибутов, но уже выраженных графически. Подобный процесс происходит в создании параметрической модели, что и является главным принципом работы в BIM.

Принципиальное отличие между BIM и обычным 2D / 3D CAD: лекция «Эволюция технологий проектирования» – лектор Чуприн А.И.

Что можно сказать об использовании программ для BIM проектирования на начальных этапах проектов? Существует стереотип о том, что, например, Revit как и другие (Allplan, ArchiCAD) ограничивают архитекторов в творчестве, поскольку, программы действительно имеют жесткие рамки моделирования объектов. Но не Revit, как и другие CAD, никогда не дадут вам ту же свободу манипуляции словно карандаш или эскизный макет, потому как их задача – создавать объемную информационную модель. Важно применять инструменты, отвечающие поставленным задачам, и когда концепция архитектора формируется во что-то физическое, поддающееся математическому описанию – габариты, формы, объемы – тогда создание информационной модели становится обоснованным.

Читайте также: BIM-технологии в строительстве 2021

Те, кто приобщаются к BIM, начинают с постижения «что это и для чего», но ими часто противопоставляется не конкретная система автоматизированного проектирования САПР, а традиционный и новый принципы работы: СAD и BIM. Сравнивая и делая короткий анализ работы СAD и BIM с точки зрения модели и с точки зрения процесса видим:

• Первое, с точки зрения модели, CAD – это файлы, в котором информационные элементы модели являются не связанными графически данными 2D / 3D вида. В этом случае мы создаем планы, разрезы, фасады и тому подобное, состоящие из графических объектов (линии, дуги, окружности, штриховки), и их свойств (толщины, типы, цвет).

BIMs – файлы – носители информации, взаимосвязанных и структурированных элементов или систем, из которых состоят объекты строительства (пространства, зоны, стены, балки, колонны и т.п.) Данные элементы выражены через цифровое поле и содержат внесенные геометрические, физические и другие данные, необходимые в определенных рамках конкретного жизненного цикла объекта.

• Второе, система CAD –это цифровое воспроизведение традиционного процесса изготовления чертежей в ходе выполнения проектного задания, что-то вроде электронной доски. При внесении изменений к графическому виду, точно так же как на кульмане, электронный комбайн требует последовательной проверки и обновления всех остальных видов. Можно сделать вывод: это ненадежный, склонный к ошибкам процесс, где человеческий фактор имеет большое значение – одна из самых веских причин некачественной документации.

BIM – процесс создания комплексной информационной модели с цифровым представлением об объектах, в ней содержащихся. Модель используется на всех этапах жизненного цикла, с сохранением всех необходимых данных, а это, как следствие, даёт уже более надежную основу для принятия решений.

Резюмируем. Если говорить о противоположности CAD и BIM, то суть заключается в следующем. BIM оперирует «интеллектуальными» объектами, у которых есть геометрия, информационное наполнение и «нормы поведения», то есть они знают, как и с чем взаимодействуют. BIM живет далеко за пределами этапа проектирования, его возможности и задачи гораздо шире, а CAD оперирует примитивами и предназначен для автоматизации черчения.

Читайте также: BIM-технология: уровень распространения в 7 ведущих странах

Отличительные достоинства и преимущества использования инструментов BIM в строительстве

Как живет–используется модель объекта, созданная с помощью BIM? После добавления изменений в геометрию BIM-модели, или в другие ее данные, происходит автоматическое обновление всех взаимосвязанных видов, параметров, документов – вся модель динамически изменяется. Плюс, созданная с BIM модель, позволяет всем участникам строительного процесса от застройщика до поставщика оперативно согласовывать свои действия в достижении общей цели. Для заинтересованных в высоком качестве продукта, быть вовлеченными в командный процесс создания объекта, иметь возможность обсуждать коллизии и отслеживать изменения, -становится понятным, что все перечисленные условия повышают эффективность работы на стройплощадке.

Аналитическая модель: https://ice.spbstu.ru/news/magisterskaya_programma_informacionnoe_modelirovanie_obektov_gradostroitelstva/

Многие архитекторы и застройщики в секторе частного строительства ещё не видят в своей сфере получения «дивидендов» от достоинств новых методов. Это связано с тем, что они работают «по старинке» и чаще не делают комплексные продукты, предполагающие наличие всех проектов инженерии. Факт, ведя рабочий процесс в старых традициях, невозможно осознать преимущества использования BIM. Работая старыми методами невозможно достигнуть высокого уровня качества, который ставит мировой строительный рынок и требует современный потребитель.

Узнайте больше о преимуществах работы с BIM в программном обеспечении PlanRadar

Три самых главных «бонуса», получаемых с технологией BIM:

• это гибкость в использовании всех методов;
• скорость и точность выполнения работ;
• плюс, высокое качество.

Кроме того, цифровое проектирование уже на начальной стадии, в инвестиционном проектировании, позволяет определить стоимость объекта, доход от строительства, оперативно выявить и исправить все возможные ошибки. В дополнении, база проектных и пред проектных данных может дополняться юридической, эксплуатационной, экологической и другой информацией. Одна из первых компаний, увидевшей перспективу с новыми технологиями и ведущая свою деятельность в частном домостроении и в частной архитектуре, стала компания YTONG.

С 1 июля 2019 года российские застройщики переходят на новую модель финансирования строительства жилья. Банки будут выдавать целевые кредиты для реализации инвестиционного жилого проекта и полностью контролировать расходы девелопера. Если застройщик использует BIM-технологию, ставка по кредиту для него может быть существенно снижена за счет дополнительного контроля проекта. Для кредитора внедрение BIM — это снижение операционных расходов и стоимости риска.

Планирование бюджета строительства, основанное на информационном моделировании, имеет в 4 раза меньше ошибок, чем при традиционном проектировании. Причем, на проектирование приходится самая незначительная доля вложений – всего около 5%. Однако ошибки, допущенные при проектировании в результате, могут привести к огромным незапланированным затратам на более поздних этапах работы, а именно строительстве и эксплуатации. Любые изменения объекта в процессе проектирования вносятся в 3-5 раз быстрее, а физические и интеллектуальные пересечения между различными проектными дисциплинами (коллизии) отсутствуют. Сокращение затрат на строительство в среднем на 10-30% от бюджета, а сроки проведения строительно-монтажных работ уменьшаются на 10%. Во многом, благодаря точному и быстрому учету требуемых материалов на строй площадке, «на выходе» видим значительное преимущество во времени и «бонус» застройщику – сокращение цен на строительство.

Также, по данным Минстроя, BIM снижает в четыре раза погрешности бюджета при планировании. Возможность сокращения сроков инвестиционной фазы проекта до 50%, а строительства — на 20–50%. Общие затраты на строительство и эксплуатацию снижаются до 30%. По тем же оценкам Минстроя, в сравнении с традиционными методами проектирования, эффект от применения инновационной технологии снизит до 40% вероятность ошибок и погрешностей в проектной документации, на 20–50% сократит время на проектирование, в шесть раз уменьшит время на проверку проекта, и до 90% сократит сроки координации и согласования.

С 2019 года Минстрой РФ начал развивать новые градостроительные подходы и некоторые структуры уже сегодня работают с новыми информационными технологиями. Например, из обзора сайта «Б.О. Сфера финансов», банковская Москомэкспертиза начала принимать на оценку проекты в формате BIM-модели, так как технология позволяет минимизировать риски и экономит бюджетные средства.

По словам вице-премьера РФ, в ближайшее время должно быть полностью завершено формирование нормативной базы для использования технологий информационного моделирования. Марат Хуснуллин подчеркнул, что переход на обязательное использование цифровых моделей объектов в сфере государственного заказа, должно произойти не позднее 2021 года. При строительстве городских объектов в Москве поэтапный переход на применение BIM-технологий так же запланирован на 2021 год.

Компании, специализирующейся на производстве строительно-монтажных работ, BIM помогает организовать и контролировать все совокупности строительных работ:

• На всех этапах определять и координировать процесс информационного моделирования для исполнителей в течение всего периода работы с объектом;
•  в соблюдении сроков проектирования, строительства и сдачи объекта;
• в создании презентации для привлечения средства для строительства объектов недвижимости; возможности предоставить заинтересованным лицам полную, достоверную информацию относительно объекта цена которого соответствует качеству;
• своевременно публиковать правдивую информацию о строительном объекте в СМИ;
• обеспечить внимательное заключение договорных обязательств с учетом всевозможных рисков;
• обеспечить гарантию в исполнении условий заключенного Договора
• выполнение инженерных изысканий;
• подготовку проектной документации для строительства, реконструкции.

Вынося BIM-модель на стройплощадку, для дополнительной сверки с изысканиями, производится исполнительная съемка с дополнениями новыми компонентами — фактически выносятся в натуру точки с последующей их корректировкой. По итогам съемки, выполняются дополнения к BIM-модели с учетом выполненных конструкций, инженерных систем и смонтированного оборудования. Результатом этой работы является исполнительная BIM-модель, а помощником в ведении исполнительной съемки и контроля строительства служат специальные дроны.

Когда в работу вступает BIM, то имеем возможность объединить большее число участников процесса, тех самых стейкхолдеров, потребителей этой информации, имеющих ожидания и соответствующие требования, потому что формы подачи более информативные и наглядные. Применение BIM прямо или косвенно влияет на каждого вовлеченного в область капитального строительства, так как представляет собой принципиально другой способ обработки данных о всех циклах жизни объекта. Теперь способ создания, использования и обмена данными стал намного более эффективным.

Читайте также: BIM в России: перспективы развития

Инновационная технология BIM – более комплексная, чем простой перевод или расшифровка аббревиатуры и хорошо раскрыта на основе ее трех ключевых концепций.

• Как процесс взаимодействия между всеми вовлеченными сторонами и поддерживается различными инструментами, технологиями и программным обеспечением на всех стадиях жизненного цикла объектов.
• Как продукт, где конечный продукт —целостная информационная система, представленная информационной моделью. Модели BIMs включают в себя всю необходимую информацию об объекте и могут использоваться всеми вовлеченными сторонами.
• Как управление жизненным циклом, т.е. когда наличие информационных моделей с необходимыми и актуальными данными позволяет оперировать жизненным циклом объекта, от начала проектирования и до завершения эксплуатации. BIM s модели предполагают применение их в подготовке и принятии эффективных и прозрачных решений, использовать как аналитическую базу финансовых, проектных, строительных, эксплуатационных и технических решений.

Выделенные преимущества BIM-технологии приводят к ее широкому распространению и повсеместному внедрению в мировую проектную практику и практику управления строительством. Но важно понимать, что не все 3D-модели — это BIM, порой трехмерные модели можно рассматривать как «безответственные картинки». BIM-модели наполнены информацией, которая попадает в бюджет проекта и на нее можно полагаться.

Читайте также: BIM-технологии в эксплуатации зданий: практическая ценность применения

Опыт использования потенциала BIM-технологий в проектировании и строительстве

Очень часто говорят, что технологии информационного моделирования – это определённый софт, но в представленном проекте использовалось порядка десяти разных продуктов. Встречайте, «Центр художественной гимнастики в Лужниках».

Московское архитектурное бюро ТПО «Прайд» – победитель всероссийского конкурса «BIM-технологии 2016». Архитектурное бюро представило на конкурс концептуальную часть проекта «Центр художественной гимнастики в Лужниках», главный архитектор проекта Елена Мызникова. Спортивный художественный центр, площадью 23 500 м2, сдан в эксплуатацию 2018. На этапе концепции проектная группа задала площади, определила функциональные связи между помещениями, утвердила идеи решений интерьера. Сроки были очень сжатыми, но на разработку первой 3D-модели ушло не больше месяца.

Параметрическое моделирование уникальной кровли здания выполнялось с применением динамической связи в Rhinoceros и Grasshopper-Archicad Live Connection. Процесс BIM-проектирования фактически начался уже на этом этапе: модель содержала первичную информацию о материалах, стала объектом первых обсуждений и согласований с заказчиком. Для согласования концепции с генпроектировщиком (АО «Мосинжпроект») и заказчиком использовались приложение BIMx— удобный инструмент для демонстрации цифровой модели на мобильных устройствах.

Параметрическое моделирование кровли: https://openbim.ru/events/Practice/20180210-1316.html

Спортивный центр: https://openbim.ru/events/Practice/20180210-1316.html

Все файлы разделов были объединены с чертежами в единую модель и отображались через BIMx. Таким образом, у ТПО «Прайд» была возможность «покрутить» проект в трехмерной среде, рассмотреть его в деталях, а также наглядно представить заказчику необходимую информацию. Для обеспечения безопасности данных, уровень прав доступа к модели определялся BIM-координатором. Инженерные сети разрабатывались в Revit, некоторые разделы — в MagiCAD.

«Благодаря OPEN BIM все участники рабочего процесса смогли использовать различное программное обеспечение, причем именно то, в котором они работают профессионально. При помощи формата IFC обмен BIM-данными между специалистами был поднят на новый, более высокий уровень, что позволило избежать множества ошибок, и качество документации стало на порядок выше.» – отметил Николай Гордюшин, главный архитектор и партнер ТПО «Прайд».

Следующий российский флагман – «проект реконструкции плавательного центра «Лужники» 2018», работа над которым начата в 2015 году. Весь процесс проектирования велся в программе Revit и создан в проектном бюро Архитектора Юлия Борисова, он и является главным автором реконструкции. Благодаря использованию BIM технологии все неточности проекта были удалены до перехода в режим строительно – монтажных работ. В видео от студии «Москва 24» ёмко показана суть работы информационного моделирования на примере плавательного центра.

Что касается технологий трехмерного проектирования и особенностей его применения в России для промышленного объекта, то в этом направлении накоплен богатый опыт в проектном производстве ОАО «Гипровостокнефть». Для разработки аналитической 3D-модели выбрана многомодульная система PLANT-4D.

3D-модель инженерных сетей на эстакадах. Площадка ЦПС Южное Хыльчую. PLANT-4D: https://sapr.ru/article/21454

Расчет молниезащиты площадки НПС в программе ElectriCS Storm: https://sapr.ru/article/21454

«Для эффективного управления процессом проектирования крайне важна прозрачность данного процесса, при которой руководители всех уровней должны постоянно отслеживать состояние модели проектируемого объекта. Особенно важным это становится в момент выпуска проектной документации», – замечает Любовь Зубова, заместитель генерального директора по информационным технологиям ОАО «Гипровостокнефть» (г. Самара). В результате рабочей группой проектировщиков создана единая интегрированная модель объекта обустройства, содержащая все свойства и знания об оборудовании. Такая модель будет сопровождать объект на всем протяжении его жизненного цикла.

Узнайте больше о возможностях PlanRadar для управления строительными проектами

Есть уже первый случай в российской практике, когда проект, полностью спроектированный на основе BIM-технологий, успешно прошел госэкспертизу в цифровом формате. ГАУ «Центр государственной экспертизы» (Санкт-Петербург) выдал положительное заключение в отношении проекта детского сада на 160 мест по улице Маршала Блюхера, 4.

Детский сад: https://www.etalongroup.ru/press–center/proekt–detskogo–sada–v–sankt–peterburge–vpervye–v–rossii–proshel–gosekspertizu–v–tsifrovom–formate/

В 2016 году создан крупный проект капитального обустройства Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождения, находящийся под управлением компании ООО «Газпромнефть – Ямал». Идея создания цифровых активов на базе 3D-моделей зародилась еще в 2014, 2 года шла подготовка и работа над проектом. При участии российских компаний-партнеров была разработана не просто трёхмерная модель, а цифровой актив объектов Новопортовского месторождения: центральный пункт сбора, приемо-сдаточный пункт и газотурбинная электростанция. Цифровой актив объектов был создан на базе НЕОСИНТЕЗ – системы управления инженерными данными – СУИД, которая обеспечивает хранение, доступ, обмен, и анализ данных объекта на протяжении всего жизненного цикла. По окончании проектных работ получена 6D-модель, постоянно дополняющаяся актуальной документацией и обновленными виртуальными турами.

Синхронизация сферической панорамы и 3D-модели ПСП (1-я очередь строительства): https://sapr.ru/article/25224

Информационная 3D-модель объектов Новопортовского месторождения. 1-я очередь строительства Новопортовского месторождения: https://sapr.ru/article/25224

Созданная первой 3D-модель – трехмерное изображение объекта, позволяющее проверить модель на предмет пространственных коллизий до начала выполнения строительно-монтажных работ. Следующая 4D-модель – представляет собой интеграцию календарно-сетевого графика с информационной моделью. 5D-модель – интеграция информационной модели с планом освоения инвестиций, которая позволяет визуально оценить соответствие фактических и планируемых затрат. И наконец, 6D-модель – интеграция информационной модели с планами закупок и поставок, загружаемых из продуктов линейки SAP.

Последняя позволяет получать информацию о требуемом количестве ресурсов для того или иного сооружения со статусом их поставки. Для создания эффекта «присутствия» на объекте, можно использовать видеостены, либо очки дополненной реальности, которые обеспечат визуальное представление моделей и фотовидеопанорам объектов в диапазоне 360 градусов. Компания-партнер сопровождает цифровую модель, выполняя еженедельную съемку сферических фотопанорам в согласованных точках, на основе которых формируется виртуальный тур по технологическому объекту с возможностью перемещения по фиксированным положениям точек съемки с переключением дат.

Сформировав необходимую базу данных на информационном портале с графиками строительства, документацией, фотопанорамами объектов и результатами лазерного сканирования, появится возможность оперировать этими данными, но и проводить удалённые штабные заседания. Представленные проекты, примеры успешного объединения всей рабочей команды и заинтересованных лиц. К счастью, они не единственные на просторах РФ, организовавшие свой трудовой процесс проектирования на основе инновационных технологий. Такие первопроходцы BIM, как маяки, указывающие путь и преимущества современных способов проектирования. Объекты, созданные и уже реализованные с применением BIM, дарят надежду, что скоро городская среда, в которой мы живем, станет привлекательна своей красотой комфортом и оригинальностью дизайна.

---

Автор статьи

Оксана Крохмаль, действующий архитектор. Pаботает в международной проектной группе “International Zone Coordination Group” в составе DDP (Detail Development Plan) по развитию “International Zone” города Ауровиль (Індия) в рамках UNESCO. Следит за инновациями в архитектурно-строительной отрасли, изучает BIM и Revit. Более 20 лет преподавала архитектурное проектирование и дизайн архитектурной среды в ПГАСА (Приднепровская академия строительства и архитектуры).