Інформаційне моделювання будівель (BIM): як побудувати стадіон (чи іншу будівлю) з першого разу і під контролем


Перетин CAD-креслень і актуальної оперативної інформації.

Уявіть, що у вас 20 будівельних майданчиків, і на кожній-то кожен день відбувається. Ви, звичайно, хочете знати, що, як і чому. Раніше ви обходили їх ногами, потім стали користуватися даними веб-камер, а тепер стандартом в індустрії стає інформаційне моделювання будівель/споруд, або BIM (Building Information Modelling). Це проектування, будівництво і експлуатація в одній IDE. Власне, такий підхід вже став державним в Великобританії, Сінгапурі, Норвегії та Китаї. У нас же BIM поки застосовується для того, щоб на етапі попереднього проекту або проекту візуалізувати те, що збираються побудувати. А ще зараз роблять перші кроки, щоб ловити проблеми в момент появи, а не коли про них доповідають.

Природно, було б дивно, якби все те, що стосується фінансів і починається зі слів «дуже наочний», не зустрічалося б в багнети.

Ще приклад правильного рішення — прокладання нової траси. Потрібно вирішити задачу розрахунку оптимальної траєкторії, обходу перешкод, оптимізації цих ділянок по кадастру, взаємозв'язку з існуючою мережею доріг та інфраструктурою. Виходить досить об'ємна система нелінійних рівнянь, і її рішення — тільки початок BIM.

Або, наприклад, ви будуєте стадіон.
У цьому разі проект заганяється в середу BIM, і далі всі його частини, будь то розрахунок конструкцій, проектування генплану і ПОС або внутрішні комунікації — все пов'язане одне з одним. Всі розділи живуть і взаємодіють в одному середовищі, інформація надходить із різних джерел (даних закупівель, звітів підрядників, даних контролю, зйомки і машинного зору) і по ній вибудовується модель процесу будівництва, причому кожна подія зв'язується з іншими. Заїхала машина бетону — зрозуміло, куди він пішов, скільки коштував, на що вплинув.

Далі цей же проект передається в експлуатацію. Поверхові плани, зняття інформації з датчиків, точні регламенти з инженерке, управління документацією — договору оренди, контрагенти з прибирання, обслуговування, розхідників. Дуже наочний облік витрат.

Наскільки інформаційне моделювання потрібно

Навесні 2014 року на Президії Ради Російської Федерації була сформована завдання створення поетапного плану впровадження інформаційного моделювання в промисловому і цивільному будівництві. Переводячи на прикладної російська, це означає:
  • Чітке планування робіт і бюджету. Зрозуміло, скільки і хто поцупив (якщо були нерозраховані витрати).
  • Видно момент, коли проект пішов не за планом (можна відразу діяти, а не постфактум, коли вже пізно). Зараз об'єкти по ходу реалізації можуть змінитися до невпізнання.
  • У разі якщо об'єкт мінявся по ходу будівництва (таке трапляється не тільки з раздолбайству, але і усвідомлено) — одразу нові розрахунки згідно з нормативами.
  • Зміна кошторису і матеріалів відстежується мінімум по трьох незалежних джерел.
  • Кожен день точно видно, що було зроблено і ким.
  • Як підсумок всього вище перерахованого — скорочення витрат на реалізацію, або, по-простому, економія.



Можна поклацати по моделі і побачити звіти.

Навесні фахівці Міністерства будівництва і ЖКГ РФ відібрали два десятки пробних BIM-проектів. У 2017 році за результатами цих бета-будівництв буде складено стандарт BIM для РФ. Зараз паралельно готується нормативна база для створення умов масового застосування BIM-технологій, а також (ура!) класифікатор розробляється будматеріалів, виробів і конструкцій на кілька тисяч позицій.

Але давайте повернемося до вже порушеної завдання будівництва траси.

Приклади ходу робіт

Отже, ми зібрали всі дані (аерофотозйомка, лазерне сканування, геологічні вишукування), підключили джерела даних про природних заповідниках, географії, кадастрової вартості ділянок, іншої дорожньої інфраструктури і так далі. Потім прорахували оптимальний варіант розташування цієї траси.

Навіть якщо мова йде про реконструкцію дороги, то збір даних дозволить не торкнутися наявні комунікації: зв'язок, водо — та газозабезпечення. На стадії проектування лінійної частини важливо передбачити свій ряд регламентів. Зокрема, радіус повороту швидкісної траси повинен відповідати стандартам та не перевищувати обмежень, також є регламенти по розташуванню заправних комплексів уздовж траси. Схожим чином відбувається проектування штучних споруд — мостів, тунелів і підпірних стінок.

Найсмачніше — прогнозування наслідків того, що щось буде забуто або не зроблено або зроблено не дуже вчасно. Це дуже знижує втрати.


Використання BIM на різних етапах життєвого циклу будівельного об'єкта.

Друга важлива частина — всі документи в одному місці. Важливо продумати питання договірних відносин і бюджетування. Одна середа збирає всі дані, які використовуються на різних етапах життєвого циклу об'єктів дорожнього будівництва з урахуванням специфіки окремих підзадач і використовуваних інструментів. Перекладаючи на російську — експлуатаційники мають проект навіть через 10 років, а не чутки про проект.





Копаємо далі. Проектування робиться зазвичай 3-4 різними проектними інститутами, і їм треба якось між собою спілкуватися. Добре, коли спілкування конструктивне і в єдиному середовищі, де відразу застосовуються всі їх рішення і видно їх наслідки, а також вплив на інші підсистеми. BIM потрібен, щоб все домовилися, як треба (чорт, як же не вистачає цієї функціональності на стадіонах, коли з'ясовується, що на твої кронштейни вже повісили світло замість антен).

Далі ця єдина модель об'єкта завантажується в BIM-модуль автоматизованого управління будівельною технікою, підключаються GPS-датчики всієї техніки. Робиться зв'язка з бухгалтерією по будівництву, трекером або інший середовищем. Я не перевіряв, але колеги божаться, що земляні роботи можна проводити з точністю до 2-3 сантиметрів, що просто чудо в їх сфері. Паралельно скорочується простій будівельної техніки.


Приклад інтерфейсів буднагляду, який замовник назвав «тут недостача, а тут гальмують».

З «командного центру» також можна приймати рішення і ставити завдання підсистеми. Це дозволяє щось швидко змінювати з однієї точки і доносити за день до всіх.

Після того як будівництво дороги або штучного споруди завершено, починається етап експлуатації, який може тривати в середньому від 30 до 80 років.

Тут також важливо мати можливість доступу до всієї проектної та передпроектної документації, щоб спланувати ремонтні роботи на об'єкті з урахуванням його особливостей, а також фіксувати дефекти, враховувати стан освітлення, розділових огорож та ін. в єдиному просторі.



Клаптева автоматизація управління будівництвом і її зіставлення з організацією робіт в рамках концепції BIM

Ще один важливий момент — візуалізація можлива на будь-якому етапі. На предпроекте, щоб подивитися, що вийде. На будівництві, щоб відстежувати, що побудували за тиждень. Навіть в експлуатації, коли документів давно немає, а модель потрібна для прийняття важливих рішень.

Все стає набагато цікавіше, якщо при візуалізації використовувати можливості віртуальної реальності. Для оптимального ефекту — кімната віртуальної реальності (CAVE) або шолом віртуальної реальності (ВР), ну або хоча б система голографічного візуалізації.

Власне, для чого це потрібно? Суть в тому, що з допомогою ВР на об'єкті можна побувати і на власні очі подивитися, як буде виглядати об'єкт, а в перспективі ще й помацати окремі будівельні конструкції. Але більше всього ВР буде цікава при захисті проекту або пошуку потенційних інвесторів, тому картинка виходить яскрава, жива, як раз те, що доктор прописав для презентації послуг.
Але не презентаціями єдині, з допомогою ВР можна проводити підготовку фахівців, які мають потребу в підтримці високого рівня знань і умінь, щоб забезпечити їх постійну готовність до безпомилкової роботи, наприклад, МНС.

Наш замовник (НДУ МГСУ) обладнав свою лабораторію модулем VR-візуалізації і планує використовувати його для наочного відображення своїх проектів. На базі вузу працює студентське проектно-конструкторське бюро. Воно досить успішно співпрацює з різними архітектурними бюро, для яких готує спільні комерційні проекти. Тобто модуль не тільки розвиває науково-технічну базу університету, але і впливає на отримання прибутку.

У свою чергу, ми отримали голографічну модель офісу КРОК у віртуальній реальності і вивантажили її в голографічний стіл (докладніше — в попередньому пості).



Вийшло красиво.

Взагалі по мірі здешевлення засобів віртуальної реальності їх популярність для відображення проектів та будівельних об'єктів набирає обертів. Багато засоби, до речі, стали помітно доступніше в порівнянні з ситуацією двох — або трирічної давності, навіть незважаючи на поправку у вигляді курсу валют.

З прикладів

Одна американська будівельна компанія (McCarthy Building Companies) для оснащення будується госпіталю в Лос-Анжелесі використовувала кімнату віртуальної реальності (CAVE). З її допомогою керівництво лікарні і лікарський персонал до початку будівництва обійшли весь будинок, продумали правильну логістику та оптимальне розміщення медичного обладнання.

Аналогічна система використовується в Техаському університеті для навчання студентів будівельних спеціальностей. Вони можуть завантажувати свої проекти і виводити їх на екран віртуальної реальності. В результаті можуть пройти по об'єкту або проникнути всередину стін, щоб перевірити структуру механічних, електричних і сантехнічних систем.

Disney застосовує віртуальну реальність при будівництві об'єктів під своїм брендом — парків розваг і готелів. За таким принципом будуть створені Діснейленд " у Шанхаї, землею Аватар Disney Animal Kingdom в Орландо, майданчик Iron Man в Гонг-Конзі, атракціони в стилі «Зоряних воєн» для різних парків.

А ось так виглядає реальний район міста Манама (Бахрейн), план якого перенесено в віртуальну реальність:



Це візуалізація дорожньої розв'язки в Татарстані:



А ось це — велика спортивна арена «Лужники»:



Передача в експлуатацію

Перший системний розрив між проектом і результатом. Як правило, діє старий анекдот: «а, не будемо рівняти, обробкою закриємо —… а, не будемо обробляти, шпалерами вирівняється». Тобто результат може бути схожий на проект тільки здалеку. Щоб цього не сталося, потрібно ловити будь-яке відхилення від проекту в зародку, інакше не можна буде відкотитися назад і побудувати правильно.

Будівля — не софт, бекапів на будівництві не буває, і якщо щось накотили, то тепер з цим жити найближчі років вісімдесят.



Другий такий же розрив буває між будівництвом і експлуатацією, оскільки роблять їх різні компанії. Здебільшого проблеми пов'язані з відсутністю загальних регламентів і сховища даних між різними підрядними організаціями. Дані губляться. У середовищі BIM нічого нікуди не піде навіть через 20 років.

Якщо, звичайно, підтримувати все як треба. А це питання ціни і постановки робочого процесу. Процес ставить державу на рівні стандарту, а ціна… — з ціною все трохи сумніше, тому що, природно, інтеграції зараз разові, і на потік нічого не поставлено. Тому 2-3% від вартості проекту.


Інтерфейс сервисдеска по будівлі. Можна побудувати зведений звіт по довговічності матеріалів, вартості роки експлуатації матеріалу або приладу і так далі. Ще цікаво — у нас було, що дивишся за рік: лампочка перегорала 50 разів, і робиш висновок, що, напевно, проводка бита.


Інтерфейс обліку та управління обладнанням.


Інтерфейс заявок з прив'язкою до CAD і діаграмою статусів бюджету.

Приклади по світу

Наші партнери, Bentley Systems, беруть участь в проекті створення Cross Rail — метро Англії в Північному Гемпширі. 10 років, близько 25 мільярдів доларів. Вийде нова 10-кілометрова лінія під Лондоном, реконструкція ще 35 км лінії на захід і 50 км на схід. 200 мільйонів пасажирів щорічно. Ефект для інфраструктури схожий на те, як якщо б зробили повноцінне друге кільце в Москві. 14 000 тисяч чоловік на піку будівництва.

Природно, це все треба було обґрунтувати державі. Почалося з підрахунків економіки проекту — кожен фунт, вкладений у будівництво залізниці, в економіку Великобританії буде повернуто в 2,5 рази більше.

Потім в єдиний комплекс зводилися лінійна частина, генплан, архітектура, розрахунки на міцність, електрика, слабкострумові системи і т. д. Важливо скоординувати дії всіх учасників на різних стадіях, включаючи проектування в єдиному просторі, ефективне управління діями субпідрядників, надання актуальної інформації на етапі будівництва та створення моделі об'єктів для етапу експлуатації на ранніх стадіях у віртуальній реальності. Зроблено це для того, щоб максимально знизити плутанину і чітко йти за планом всі 10 років будівництва.

Аналогічний BIM-проект використовувався для будівництва об'їзної дороги в Рочестері — аналога московського МКАДа, тільки поменше. Теж зі зрозумілих причин на всьому протязі — від узгодження з владою до контролю термінів і контрактів та експлуатації.

Ще приклад (це приклад прорахунку постфактум для демонстрації можливостей технології). Ми взяли двосмуговий Аксайскій міст, вже введений в експлуатацію, і змоделювали середовище для нього.


Візуалізація процесу будівництва штучних споруд на прикладі Aksajskogo мосту.

Також був досить цікавий момент проектування розв'язки, і ми показали уряду Республіки Татарстан, як все прораховується в BIM, — їм це було дуже потрібно для узгоджень і прискорення пошуку інвесторів, плюс розуміння, як ідуть роботи.
Взагалі, з дорожнім будівництвом ми працюємо вже близько 15 років. В основному при великих роботах стоять завдання обміну документами, але в останні роки ми «підняли» проект, в якому зводяться відомості та звіти про хід будівництва і облаштування 377 об'єктів (об'єкти 2016 року) від 34 підвідомчих установ Росавтодору зі всієї країни. Можна подивитися в GUI, на якому етапі будівництва знаходиться той чи інший міст, скільки опор встановлено, виконані земляні роботи, що відповідають терміни контрактом. Головних елементів два: інтеграція та аналітика всієї документації за проектом і візуалізація. Раніше на те, щоб зрозуміти статус одного об'єкта, йшло приблизно два тижні на копання в папері і зіставлення даних.

Приклад звіту:





Ще приклад:



Резюме

Отже, BIM-технологія — це комплексний набір інструментів, де вся інформація по проекту перетинається, взаємодіє і відображається в GUI. BIM передається від геоподосновы до АГВ у міру роботи над проектом, і всередині накопичуються всі потрібні дані.

Для правильної роботи BIM-підходу потрібні актуальні інформаційні джерела. Крім статичної документації (зразок даних аерофотозйомки) потрібна точка інтеграції з САПР (проектування), системи управління стройтехникой, бухгалтерією (наприклад, 1С), тікет-системою або регламентами підрядників і так далі. Контроль будівництва — системи план-факт начебто Спайдера або ж модуль ручного заповнення звітів.

Так що BIM — це не одна нова система рівня «викинь, що в тебе є, це кам'яний вік, тепер все будемо робити заново», це надбудова, яка дозволяє інтегрувати будь-які, навіть зовсім legacy, варіанти внутрішніх систем будкомпанії. Проектируешь на Автодеске — будеш і далі так робити, просто тепер проект потрібно буде створювати по певним правилам для того, що потім використовуватися в BIM-середовищі, і необхідна інформація піде в інші, суміжні системи.

Ліцензується впровадження BIM по модулям (в більшості випадків). Спочатку береться базова річ, потім до неї прикручується стройконтроль, аналітичні звіти, дані АГВ, всяка інтеграція з лічильниками і датчиками і так далі. Купується зазвичай тільки те, що реально потрібне і буде експлуатуватися, тому можливі різні сценарії. У нашій практиці підхід BIM можна використовувати і для того, щоб забудовник міг показувати квартири кінцевим клієнтам до кінця проекту (на рівні, щоб кожен міг подивитися і оцінити вигляд з вікна квартири і зробити по ній тур у віртуальній реальності), і для презентації проектів інвесторам, і ми самі використовуємо подібний інструмент (здебільшого, щоправда, самописний) для експлуатації інженерних підсистем офісу. На офісах і медичних установах, де багато площ і багато обладнання, — там враховується все. В одній клініці, наприклад, в BIM-середу занесено всі — від апаратів МРТ і аж до кожної бактерицидної лампи, плюс там же регламентні ремонти, облік матеріалів.

Головна особливість — неодноразове використання інформаційних моделей. У житловий топової нерухомості найчастіше налагоджується імпорт з BIM-середовища на рівень кінцевого клієнта, в нафтогазовій сфері — свої завдання експлуатації, в дорожньому будівництві — правильна автоматизована звітність (скільки реально піску, засипано, скільки асфальту закатано) і, відповідно, оцінка того, з якою ціною реально виходити на конкурс і до якого рівня можна падати за цією ціною.

Впровадження найкраще робити на нульовому циклі, прямо до Мосгорэкспертизы (вони планують найближчим часом перейти на експертизу в електронному вигляді).

У Росії ми часто помічаємо, що історія з BIM піднімається, коли замовник зріє в плані збереження інформації. Один раз було так: «Мужики, от розв'язка. Немає паспорта об'єкта — ми могли заощадити купу бабок, а так навіть не знаємо, наскільки опору закопали, як закопали, прогнозувати нічого не можна. Потім невідомо хто ремонтував, знову треба все перевіряти заново». Ще як-то раз був об'єкт, якому всього 2 роки, а документації вже немає. Тому що об'єкт будували кілька підрядників. Документи передавали в паперовому вигляді, частина не отримана, в результаті папір яка актуальна і чому вірити — незрозуміло. У концепції BIM одне з найважливіших призначень — мати один достовірне джерело інформації. При появі протиріч відповідальна людина усуває їх вручну: наприклад, перевіряє особисто, скільки кубів цементу привезли (якщо бухгалтерія говорить одне, а контроль будтехніки — інше, звіт підрядника — третє). При серйозних протиріччях відповідальний сам визначає, де помилка, наприклад, в ДНК виконроба або бухгалтерії.

Друга впевнена причина впровадження BIM-інструментарію — завдання «прикрити зад». Якщо об'єкт падає, то першим дає пояснення головний архітектор. Якщо у нього документи фрагментовані — сюрприз, винен він. Якщо ж всі документи в електронному вигляді, можна швидко підняти, знайти підрядника по експлуатації і навіть не встигнути потрапити в телевізор. Якщо пощастить.

Посилання

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.