BIM - Building Information Modeling
Информационное моделирование зданий и сооружений

Трехмерная модель комплекса зданий ОАО "Сибнефть-Ноябрьск-нефтегаз". г. Ноябрьск, Россия

Согласно концепции, решения на основе BIM-технологий охватывают все рабочие процессы – от проектирования и строительства, до ремонта и эксплуатации объектов строительства. Все проектные изменения и документация ведутся в едином информационном 3D-пространстве. В числе преимуществ –двукратное ускорение работ, соответствие стандартам качества и безопасности, сокращение затрат на строительство и обслуживание и пр.

Под BIM понимается:

• система создания и использования скоординированной, последовательной информации о проекте, позволяющая визуализировать проекты в контексте и точно спрогнозировать эксплуатационные характеристики;
• трёхмерная модель здания, либо другого строительного объекта, связанная с информационной базой данных, в которой каждому элементу модели можно присвоить дополнительные атрибуты, такие как цена, материал, расписание и т. д.

«Если раньше аббревиатура BIM расшифровывалась как Building Information Modeling, информационное моделирование зданий и сооружений, то теперь всё чаще под этим термином понимают Building Information Management, строительно-информационный менеджмент, – убежден Артур Вирит (Artur Virit), BIM-эксперт компании Lemminkäinen Talo Oy. – Информационные модели, при правильном их наполнении, могут принести пользу не только на стадии проектирования, но и на всех стадиях жизненного цикла сооружений. Данные BIM можно использовать при взаимодействии с поставщиками материалов и оборудования, с подрядчиками-строителями, с заказчиками и даже непосредственно с конечными пользователями – например, при продаже квартир. Однако подчеркну, что новые возможности будут доступны только в том случае, если информационные модели будут разработаны и наполнены соответствующей информацией правильно, корректно и без ошибок».

«BIM-инструменты позволяют не только повышать качество строительства в целом, но и управлять им, – уверен Хейкки Кулусйярви (Heikki Kulusjärvi), управляющий директор компании Solibri Inc. – Цена ошибки напрямую зависит от того, когда она обнаружена. Если ошибка выявлена на этапе производства, то ее стоимость возрастает в 100 раз в сравнении со стоимостью той же ошибки, найденной в процессе проектирования. Если ошибка будет обнаружена при монтаже, она обойдется в 1000 раз дороже. Если же дело дойдет до судебных разбирательств, то и в 100 тысяч раз дороже – правда, на этом этапе уже не важно, кто прав, а кто виноват, так как пострадают обе стороны. Так что найти ошибку как можно раньше – бесценная возможность BIM. Но самое главное то, что с помощью BIM мы можем делать сами здания качественнее и удобнее».

Возможности BIM-систем

• BIM-системы предоставляют среду для полноценного управления жизненным циклом строительства, совмещая в себе среду моделирования и полную информацию о проекте. BIM-системы являются развитием CAD-систем. Но если выстраиваемые в CAD чертежи являются плоскими, то BIM использует даже не 3D-, а 4D- и, более того, 5D-моделирование, так как в 3D-модель здания добавляется еще два «измерения» — время и стоимость. Виртуальное здание не просто состоит из векторных линий, а собирается из деталей, каждой из которых дано подробное описание (поставщик, цена, информация о порядке строительства). Таким образом, весь процесс стройки можно отследить на компьютере, просмотреть сценарии «что, если» и выяснить, какие решения будут оптимальными.

• Параметрическое моделирование зданий. Параметрическая модель здания объединяет 3D модель и внешние данные. Модель корректно обновляется при изменении ее отдельных элементов. На ее основании формируется вся рабочая документация. Все элементы модели связаны зависимостями. При изменении модели документация обновляется автоматически. Использование BIM означает работу непосредственно с моделью здания из любого вида – это могут быть поэтажные планы, разрезы или даже поле в спецификации. Если нужно внести в модель изменения, то инженер может воспользоваться любым видом. Все виды синхронизированы между собой и обновляются автоматически.
• Объединение различных работающих над проектом команд. Так как, архитекторы, инженеры, строители и заказчики работают с одной моделью, каждый участник проекта всегда владеет достоверной и актуальной информацией о работе других.

Достоинства BIM-систем

• Уменьшается вероятность ошибок.
• Сокращается стоимость строительства.
• Оптимально используются ресурсы на этапах строительства и эксплуатации.
• Упрощается обмен информацией между участниками процесса строительства.

Интеграция BIM и IoT: практика и перспективы

Если первые программные комплексы для моделирования зданий появились еще в конце 1970-х — начале 1980-х годов, то термин «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT) британский исследователь RFID-технологий Кевин Эштон впервые употребил лишь в 1999 году. Попытки интеграции двух технологий были предприняты около 5-6 лет назад, хотя на уровне идеи такие решения обсуждались достаточно давно^[1].

Какие основные функции может выполнять BIM-модель с подключенным к ней модулем IoT? Их две: контроль и управление. Контроль предполагает, что собранные с помощью датчиков интернета вещей данные отображаются в BIM-модели, и пользователь может видеть всю картину целиком. При выполнении функции управления команда идет от BIM-модели к датчикам.

С помощью BIM-модели можно контролировать различные системы жизни города. Принцип работ единый. Существует некий датчик или контроллер, который снимает определенные параметры: датчик открытия дверей показывает, открыта ли дверь, датчик температуры дает информацию о температуре в помещении и т.д. У контроллеров есть координатная привязка к пространству XYZ: датчик открытия двери привязан к определенной двери, датчик температуры привязан к определенному помещению. В BIM-модели также есть эта координационная привязка, поэтому мы можем найти определенную дверь или определенное помещение.

Наглядный пример применения интернета вещей в BIM-моделировании — это управление параметрами микроклимата помещения. Датчики температуры и влажности к BIM-модели подключить проще всего. Практически в каждом здании есть свой тепловой пункт, который оснащен контроллерами. Диспетчер видит, какая температура и какое давление в каждом здании и может управлять этими параметрами дистанционно. Для организации управления в автоматическом режиме необходимо задать контроллеру программу, например, включить насос, если давление упало ниже определенной отметки.

Аналогичным образом можно автоматизировать освещение территории, когда система сама будет включать и выключать свет в соответствии заданными параметрами. Также при помощи информационной модели можно управлять насосами, поддерживая определенное давление или, если это теплообменники и трехходовые краны с приводами в тепловых пунктах жилых или общественных зданий, управлять еще и температурой.

В зданиях и сооружениях промышленного назначения свои датчики. Например, на всех трубопроводах перекачивающих станций есть манометры и термометры, показывающие давление и температуру трубопроводов. В нефтегазовой сфере очень часто применяется именно такая эксплуатационная BIM-модель. Кроме того, часто с помощью информационной модели управляют различными системами охранной и пожарной сигнализации. В адресных системах можно увидеть локацию, где сработала сигнализация.

Другой пример использования «умных» контроллеров в эксплуатации сооружений — системы мониторинга конструкций стадионов, которые представляют собой сеть датчиков, контролирующих техническое состояние объекта в режиме реального времени, и программного обеспечения, сопровождающего установленное на здании оборудование. В России такую систему впервые внедрили на Олимпийских объектах в Сочи, а позже масштабировали на стадионы FIFA-2018.

Есть примеры организации более сложных автоматизированных систем таких как регулирование сигнала светофора в привязке к движению трамваев — если нет трамвая, то трамвайная секция на светофоре не включается. Контроллер управления светофорами настроен на приближение трамвая и, когда он подъезжает, дает ему приоритет.

Следует заметить, что в российской практике пока мало примеров сложной интеграции, когда в рамках одной информационной модели собраны данные разных городских систем. Включение и выключение уличного освещения никак не связано с вывозом мусора, поэтому этими процессами управляют с помощью разных систем.

Создание цифровых двойников с большим количеством разных датчиков интернета вещей — это задача будущего. А в мировой практике есть удачные кейсы. Самым масштабным является проект по разработке информационной модели Сингапура Virtual Singapore. На трехмерной карте города-государства можно разглядеть не только здания и дороги, но даже двери, окна, скамейки в парке и фонарные столбы. С помощью цифрового двойника власти могут спрогнозировать, например, как строительство стадиона изменит ситуацию на дорогах, за счет того, что в информационную модель интегрировано большое количество различных датчиков и уровень автоматизации высокий.

Несмотря на успешный мировой опыт, интеграция BIM и IoT сегодня является сложным и дорогостоящим процессом. На рынке нет универсальных, «коробочных» решений. Для интеграции BIM и IoT в рамках каждого проекта нужно задействовать программистов. Подключение датчиков к модели осуществляется с помощью таких платформ для диспетчеризации, как Autodesk Forge, которые распознают сигнал, пришедший с контроллера по любому из протоколов — Modbus, CAN, LONbus, RS-485 и др., и привязывают его к BIM-модели.

BIM как резерв снижения себестоимости строительства жилья

Одним из немногих оставшихся решений снижения себестоимости строительства жилья является внедрение BIM-технологий, начиная с самой первой стадии жизненного цикла здания, - так комментирует ситуацию Александр Осипов, генеральный директор «Академии БИМ». - На нулевой стадии инструментами BIM девелопер сможет рассчитать оценочную стоимость объекта, в дальнейшем имея постоянный контроль над BIM-моделью объекта в любой момент времени из любой точки мира. Это даст ему возможность спрогнозировать дальнейшие сценарии развития на основе актуальных данных и верно оценить ликвидность инвестиций, предупредить риски и в итоге увеличить прибыльность.

Начав проектирование в среде BIM и выпустив качественную рабочую документацию, - дополняет Александр Осипов, - девелопер приблизит время начала строительства, по нашим оценкам, на 20%. На стройплощадке станет возможным оптимизировать логистику и проводить регулярные проверки на пространственные и временные коллизии, что в итоге ускорит время строительства и приблизит стадию эксплуатацию. Итогом для девелопера станет сокращения срока возврата инвестиций до 20%».

BIM-менеджер

«Профессия BIM-менеджера является новой для России, - рассказывает Александр Высоцкий, ведущий специалист отдела САПР компании ПСС. – Однако сама концепция BIM уже многим понятна и известна. Аксиомой считается, что с помощью BIM можно добиться существенного увеличения и производительности работы и ее качества, а кроме того, значительно сократить сроки выполнения проектов. Однако, как и большинство технологий, BIM требует специализации.​Многофункциональность и гибкость BIM-приложений обусловливает их сложность и трудности настройки, а соответственно и повышенные требования к сотрудникам. Компании, работающие в соответствии с данной концепцией, как никогда нуждаются в профессионалах, способных не только работать с помощью того или иного BIM-приложения, но и умеющих координировать работу всех сотрудников, участвующих в процессе».

Основная задача BIM-менеджера – обеспечить эффективное применение технологии внутри организации, между ее отделами, с подрядчиками. Среди обязанностей такого сотрудника - предварительное планирование, внедрение и соблюдение стандартов BIM, а также организация совместной работы над проектом (в том числе кроссплатформенной).

«BIM-менеджер требуется всем строительным и проектным компаниям, заинтересованным в качественном и эффективном внедрении и использовании технологии BIM. При этом позиция в штатном расписании компании должна появиться раньше, чем начнется процесс внедрения технологии BIM, – объясняет Русина Елена, ведущий специалист отдела САПР компании ПСС. – В обязанности такого сотрудника входят организация и управление BIM на уровне компании, определение целей использования этой технологии, разработка и утверждение регламентной документации, а также управление сотрудниками отдела BIM, разработка программ обучения и повышения квалификации. Кроме того, BIM-менеджер представляет интересы компании при взаимодействии с заказчиком или партнерами в области информационного моделирования».

Однако пока далеко не все предприятия готовы выделять для этих функций отдельного сотрудника. В некоторых компаниях эту должность пытаются совмещать со своей основной главный архитектор, конструктор или инженер. Но такой подход не является правильным, потому что функционал должности BIM-менеджера очень широк и выделение лишь части необходимого времени на его выполнение грозит серьезными рисками для проектов, реализуемых c применением BIM. Для этого есть объективные причины.

В идеале для максимально эффективного использования BIM в организации должно быть по-другому: должна изменяться организационная структура, на уровне позиции ГИПа или руководителя проекта параллельно появляется новая должность BIM-менеджера. При большом количестве проектов BIM появляется потребность в BIM-координаторе, который непосредственно участвует в разработке, консультирует проектировщиков. В идеале желательно наличие в штате BIM-мастера для разработки библиотек элементов. При этом главной задачей BIM-менеджера остается информационно-технологическое управление созданием модели и согласование действий всех участников проектного процесса.

«Ситуация с использованием информационного моделирования в российских компаниях постепенно меняется к лучшему: в текущих проектах мы видим рост понимания топ-менеджерами того факта, что освоение BIM необходимо для дальнейшего развития бизнеса. Если раньше внедрение в организациях шло снизу, инициировалось специалистами- энтузиастами, которые в свое свободное время пытались осваивать и частично внедрять в некоторые процессы компании данную технологию, то сейчас процесс внедрения идет сверху, и эффективность от такого подхода значительно выше, – резюмирует Елена Русина. – Министерство строительства и ЖКХ РФ предполагает, что в 2018-2019 годах государственный заказ в строительстве перейдет на технологию BIM. После принятия Правительством РФ «Плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования» отклик строительного рынка на использование технологии BIM значительно возрос, все больше заказчиков проявляют инициативу и включают выполнение проектов с применением BIM-технологии в обязательные условия тендера, что подталкивает проектные компании к освоению технологии BIM».

Смотрите также

• BIM - каталог систем и проектов в России
• BIM-технологии (рынок России)
• BIM-технологии (мировой рынок)

Примечания