BIM: как мы строим строителей на стройке. BIM-технология в проектировании: описание, внедрение и применение Что такое bim технологии в проектировании

Building Information Modeling (BIM) – в переводе на русский: информационное моделирование здания. Аббревиатура обозначает комплекс мероприятий и работ по управлению жизненным циклом здания, начиная от проекта и заканчивая демонтажем. BIM технологии охватывают проектирование, строительство, эксплуатацию, ремонт здания или иного сооружения.

Что такое BIM проектирование

Как функционирует BIM

Практически работа над BIM проходит несколько этапов:

1. Создание архитектурной 3D модели здания со всеми планами, видами, разрезами, необходимыми для раздела архитектурных решений. Все составляющие раздела загружаются автоматически.
2. Конструктор вводит созданную модель в программу, рассчитывающую требуемые параметры составляющих элементов здания. Одновременно программа выдает рабочие чертежи, ведомости объемов работ, спецификации, производит расчет сметной стоимости.
3. На основе полученных данных рассчитываются и вводятся в 3D модель инженерные сети и их параметры (тепловые потери конструкций, естественная освещенность и пр.).
4. При получении расчетных объемов работ специалистами разрабатываются проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР), программой автоматически составляется календарный график выполнения работ.
5. В модель добавляются логистические данные о том, какие материалы и в какие сроки должны быть доставлены на территорию строительства.
6. По завершении строительства информационная модель может работать при эксплуатации объекта при помощи датчиков. Под контролем оказываются все режимы инженерных коммуникаций и возможные аварийные ситуации.

Преимущества внедрения BIM

Применение BIM технологии в строительстве подразумевает комплексный подход на всех уровнях строительного процесса и имеет свои достоинства на каждом уровне.

• 3D – визуализация. Наглядно информирует о состоянии объекта инвесторов, подрядчиков, будущих жильцов, проверяющие органы. Возможна визуализация в различных виртуальных комплексах (персональные системы, VR–очки, CAVE – cистемы, применяемые для коллективного пользования).
• 3D модель – это централизованное хранилище всех необходимых данных о здании. Позволяет быстро и эффективно вносить изменения в проектные решения, прослеживая результат во всех связанных между собой проекциях.
• Использование BIM подходов в проектировании значительно уменьшает сроки подготовки проектной документации.
• Применение BIM технологии уменьшает вероятность ошибок, выявляя нестыковки в инженерных системах и коммуникациях в рамках проектирования, а не в процессе строительства или сдачи объекта.
• Наглядные расчеты строительных конструкций, разработка инженерных комплексов с применением существующих баз типовых конструкций и узлов.
• Управление режимами работ в реальном времени, контроль над ключевыми показателями и соблюдением сроков выполнения работ в любом масштабе.
• Возможность автоматической выгрузки результатов изысканий и испытаний, проектной документации и отчетов в электронном виде по запросу контролирующей организации.
• Возможность автоматизировать процессы управления строительной техникой, пользуясь введенными в машину проектными параметрами.
• Возможность управления данными. Изменяя финансовые параметры проекта или трудозатраты в каталогах спецификаций, можно корректировать стоимостные показатели строительства.
• Создание базы подрядных организаций, централизованное управление бухгалтерскими расчетами, договорами, контроль над программами развития строительства.
• Внедрение BIM технологии в проектировании снижает денежные расходы и сокращает сроки ввода здания в эксплуатацию.
• Здание, спроектированное и возведенное с применением технологии BIM легко сдать в аренду или продать на более выгодных условиях, чем объект, построенный с применением традиционных методов и технологий. Объясняется это тем, что эксплуатировать здание с готовой эксплуатационной моделью легче и эффективнее. Если же при создании модели применялся продукт GREEN BIM, то затраты на отопление объекта будут ниже.

Одно из главных достоинств Вim проектирования – получение всеобъемлющего соответствия параметров и эксплуатационных характеристик возведенного здания требованиям Заказчика.

Программное обеспечение для реализации BIM модели

Программных решений, реализующих BIM моделирование в строительстве множество. Они могут быть платными и бесплатными, многие позволяют облачное хранение BIM модели и удаленный доступ. Наиболее востребованные среди них:

• AUTODESK REVIT . Просто и эффективно обеспечивает проектирование архитектурных решений, инженерных сетей и строительных конструкций. Востребован при планировании, проектировании, строительстве, эксплуатации объектов и их инфраструктуры. Программа поддерживает межотраслевое проектирование для командной работы. Импортирует, экспортирует и связывает данные в нескольких форматах (включая IFC, DWG и DGN).
• Для совместного моделирования применяется Revit Server, организующий общее информационное пространство для сотрудничества с инвесторами, подрядчиками, заказчиками.
• ARCHICAD . Использует для моделирования здания технологии Virtual Building™. Обладает набором универсальных инструментов для моделирования, создания рабочей документации, поддерживает функции импорта, экспорта, визуализацию. Дает возможность выполнения задач единолично или в коллективе, обмениваясь данными со смежниками.
• Tekla Structures . Продукт используется для работы с металлоконструкциями в масштабных проектах. Обеспечивает коллективную работу, информационный обмен и взаимодействие десятков компаний. Дает возможность контроля над рабочими процессами, поддерживает автоматизацию конструирования.
• Tekla BIMsigh . Бесплатный профессиональный софт для организации коллективного моделирования строительным объектом. Повышение качества проектных работ достигается: объединением информационных моделей объекта, созданных специалистами разных специальностей, отслеживания несоответствий между элементами проекта, обеспечением эффективного взаимодействия участников.
• MagiCAD . Инструмент основан на платформах AutoCAD и Revit, использует модульный подход к проектированию. Отличается созданием высокого уровня автоматизации проектирования внутренних инженерных систем. Применяется при построении пространственных моделей, создания спецификаций, проведении инженерных расчетов, составлении отчетных документов. Обладает отличной базой данных для построения инженерных сетей с техническими характеристиками и набором параметров.
• AutoCAD Civil 3D . Продукт применяется при проектировании и выпуске документации для объектов инфраструктуры. Поддерживает функции визуализации и анализа. Возможность совместной работы координирует взаимодействие участников и решает вопросы, связанные с рабочими моментами при проектировании инфраструктуры.
• Allplan . Востребован для решения задач по проектированию конструкций из железобетона. Является BIM-платформой. Рассчитывает планы объекта с учетом временных затрат, цен и качества.
• GRAPHISOFT , BIM – сервер . Необходим для поддержки Teamwork, дающей одновременный доступ к проекту группе клиентов. Использует сетевое подключение для нескольких ARCHICAD, являющихся клиентами для этой системы. Позволяет совместно работать над файлами больших объемов. Основное достоинство этого серверного приложения – возможность запроса, выполнение слияния, фильтрация данных BIM.
• Renga Architecture . Отечественный продукт программного обеспечения. Он удобен в работе, содержит функцию использования инструментов в трехмерном измерении. Являет собой единую платформу для конструкторов и архитекторов. Обладает широкими возможностями по экспорту, импорту данных в различные форматы. Программа сохраняет полученные данные в форматах.ifc, .dxf, давая возможность применять двухмерные и трехмерные результаты на всех этапах совместной работы над проектом.

Инструменты сборки единой информационной модели

Остается открытым вопрос: а как можно гарантировать совместную работу архитектурных и инженерных программ? В этом случае требуется возможность взаимосвязи различных моделей и поддержка формата обмена данными. Вопрос решается использованием продукта OpenBIM.

OpenBIM представляет концепцию универсального подхода к созданию проекта, возведению и эксплуатации объектов, базирующийся на открытых стандартах и процессах. При этом используется открытая модель данных buildingSMART .

OpenBIM создает совместимость не просто между программными файлами, она поддерживает совместимость на уровне рабочих процессов. Наилучшим вариантом для реализации концепции OpenBIM считается использование IFC - файлового формата, работающего по обмену данными между различными программными продуктами.

Вывод : Есть много способов сборки единой BIM модели . Виртуальное моделирование требует к себе прогнозируемого подхода, взгляда на несколько ходов вперед. Нужно изначально представлять, как части модели, выполненные с применением различных программ, собрать затем в единый работающий комплекс. Для случая сборки модели, состоящей из элементов, разработанных в различных программах, имеющих собственные форматы файлов, существует федерированная модель. В этом случае сборка единой модели из программ выполняется в специальной сборочной программе: Autodesk NavisWorks, Tekla BIMsight и др.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.

BIM (Building Information Modeling или Building Information Model) - информационное моделирование здания или информационная модель здания.

1. Что такое информационное моделирование зданий

Рубеж конца ХХ - начала XXI веков, связанный с бурным ускорением развития информационных технологий, ознаменовался, наконец, появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте. Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни.

В современных условиях стало уже совсем невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование. И результат проектирования также насыщен информацией, которую надо хранить в форме, удобной для использования.

Поток такой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект, вступая в стадию эксплуатации, взаимодействует с другими объектами и окружающей внешней средой (городской инфраструктурой).

Кроме того, с вводом в эксплуатацию также запускаются и внутренние процессы жизнеобеспечения сооружения, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания.

Такой информационный «вызов» окружающего нас современного мира потребовал от интеллектуально-технического сообщества серьезной ответной реакции. И она последовала в виде появления концепции информационного моделирования зданий .

Первоначально возникнув в проектной среде и получив широкое и весьма успешное практическое применение при создании новых объектов, эта концепция, тем не менее, довольно быстро перешагнула через установленные для нее рамки, и сейчас информационное моделирование зданий значит намного больше, чем просто новый метод в проектировании.

Теперь это – также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания.

Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще.

Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

1.1. Что понимается под BIM

(от английского Building Informational Modeling), сокращенно BIM – это процесс , в результате которого формируется информационная модель здания (от английского Building Informational Model), также получившая аббревиатуру BIM.

Таким образом, на каждой стадии процесса информационного моделирования мы имеем некую информационную модель, которая отражает объем обработанной на этот момент информации о здании. Более того, исчерпывающей информационной модели здания не существует в принципе, поскольку мы всегда можем дополнить имеющуюся на какой-то момент времени модель новой информацией. Процесс информационного моделирования, как всякий осуществляемый человеком процесс, на каждом своем этапе решает какие-то поставленные перед его исполнителями задачи. А информационная модель здания каждый раз является результатом решения этих задач.

Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.

Думается, такое положение вызвано в первую очередь тем, что разные специалисты, внесшие свой вклад в становление BIM, приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, причем в течение длительного периода времени.

Да и само информационное моделирование зданий сегодня – явление сравнительно молодое, новое и постоянно развивающееся. Во многом его содержание определяется не теоретическими умозаключениями, а повседневной общемировой практикой. Так что процесс развития BIM еще весьма далек до своего логического завершения. Это приводит к тому, что одни понимают под BIM модель как результат деятельности , для других BIM – это процесс моделирования , некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения факторов практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM».

Не вдаваясь в детальный анализ, можно отметить, что практически все существующие в настоящее время подходы к определению BIM эквивалентны, то есть рассматривают одно и то же явление (технологию) в проектно-строительной деятельности.

В частности, любая модель предполагает наличие процесса ее создания, а в свою очередь любой созидательный процесс предполагает результат .

Более того, имеющиеся «теоретические» расхождения в определениях не мешают никому из участников дискуссий вокруг понятия BIM плодотворно работать, как только дело доходит до его практического применения.

Цель нашей книги – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию происходящего.

Теперь сформулируем определения, которые, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия BIM. В чем-то мы повторимся, но, думается, это пойдет только на пользу читателю.

Информационное моделирование зданий (BIM) – это процесс , в результате которого на каждом его этапе создается (развивается и совершенствуется) информационная модель здания (тоже BIM).

Исторически сложилось, что аббревиатура BIM используется сразу в двух случаях: для процесса и для модели. Как правило, путаницы не возникает, поскольку всегда есть контекст. Но если ситуация все же становится спорной, надо помнить, что процесс – первичен, а модель – вторична, то есть BIM – это прежде всего процесс.

Информационная модель здания (BIM) – это пригодная для компьютерной обработки информация о проектируемом или уже существующем строительном объекте, при этом:
1) нужным образом скоординированная, согласованная и взаимосвязанная,
2) имеющая геометрическую привязку,
3) пригодная для расчетов и анализа,
4) допускающая необходимые обновления.

Говоря простым языком, информационная модель здания – это некоторая база данных об этом здании, управляемая с помощью соответствующей компьютерной программы. Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для:
1) принятия конкретных проектных решений,
2) расчета узлов и компонентов здания,
3) предсказания эксплуатационных качеств объекта,
4) создания проектной документации,
5) составления смет и строительных планов,
6) заказа и изготовления материалов и оборудования,
7) управления возведением здания,
8) управления эксплуатацией в течение всего жизненного цикла объекта,
9) управления зданием как объектом коммерческой деятельности,
10) проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания,
11) сноса и утилизации здания,
12) иных связанных со зданием целей.

Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM многих разработчиков компьютерных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий.

Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель, хранящаяся и обрабатываемая в этой модели и получаемая из нее для дальнейшего использования, показана на рис. 2-1-1.

Рис. 2-1-1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение

1.2. Краткая история терминологии

Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем.

С конца ХХ века концепция BIM как новый подход в проектировании постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся тогда систем автоматизации проектирования.

Понятие Информационной модели здания было впервые предложено широкой публике профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания), хотя годом ранее уже появилось в опубликованном им научном отчете.

В конце 1970х – начале 1980х годов эта концепция развивалась параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model» , а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model» .

При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению современного «Building Information Model» (Информационная модель здания).

Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980х годов применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel» , которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model» .

Но самое главное – эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.

Несколько раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), человек непростой судьбы (в то время имевший отношение к созданию программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systems, потом перешедший в Autodesk), в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как процесс информационного моделирования зданий. Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании, составляющие ныне основу концепции BIM:

• трехмерное моделирование;
• автоматическое получение чертежей;
• интеллектуальная параметризация объектов;
• соответствующие объектам наборы проектных данных; распределение процесса строительства по временным этапам и т.д.

Роберт Эйш проиллюстрировал описанный им новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса программ архитектурного моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу.

Программа RUCAPS (Really Universal Computer Aided Production System – Действительно Универсальная Система Автоматизации Производства) разрабатывалась в Англии с конца 1970х годов для архитектурного проектирования на миникомпьютерах производства компаний Prime Computer или Digital Equipment Corporation (DEC). По современным меркам ее можно отнести к системам 2.5D, поскольку сама модель показывалась трехмерной, но основные элементы (стены, окна, двери и т.п.) применялись только на плоских видах планов или фасадов (дань скорее не классическому подходу в проектировании, а недостаточной развитости компьютерной техники того времени). Но все виды были взаимосвязаны, так что изменения на одном из них автоматически переносились и на другие. Проще говоря, модель воспринималась как единое целое, а не являлась набором автономных плоских чертежей, требующих индивидуальной доработки.

По всей видимости, этот опыт 30-летней давности стоит рассматривать как первый случай использования методики BIM (пока еще в своей начальной форме) в мировой проектно-строительной практике.

Примерно с 2002 года, благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании, в частности, архитектора и стратега компании Autodesk по индустриальному развитию Фила Бернштейна (Phil Bernstein) и популяризатора идеи BIM Джерри Лэйзерина (Jerry Laiserin), концепцию «Building Information Modeling» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения (Autodesk, Bentley Systems, Graphisoft и некоторые другие), причем они сделали понятие BIM одним из ключевых в своей терминологии.

Похоже, разработчикам программного обеспечения все равно, Model это или Modeling - лишь бы работало, поскольку программы объединяют в себе и процесс, и результат. Проектировщикам или рабочим на стройке эта разница тоже кажется малозначимой.

В дальнейшем аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и теперь ее знает весь мир.

Кстати, мы все время говорим о зданиях – это вариант перевода слова Building на русский язык, хотя по смыслу BIM сюда подходят и сооружения (мосты, насыпи, причалы, автодороги, трубопроводы и т.п.) тоже. Поэтому правильнее под BIM понимать «информационное моделирование зданий и сооружений», но для краткости мы будем говорить только о зданиях, понимая здания в «обобщенном» смысле.

Исторически (и экономически) сложилось так, что некоторые разработчики компьютерных программ, по сути относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой в настоящее время терминологии, используют еще и свои собственные понятия.

Например, венгерская компания Graphisoft, создатель широко распространенного среди архитекторов пакета ArchiCAD, еще в 1987 году ввела понятие VB (Virtual Building) – «Виртуальное здание» , которое, в сущности, перекликается с BIM, и заложила эту концепцию в свою программу, сделав таким образом, ArchiCAD практически первым в мире BIM-приложением.

Иногда можно встретить сходные по значению словосочетания электронное строительство (e-construction) или виртуальный дизайн и строительство (VDC - Virtual Design and Construction), а в США применительно к объектам инфраструктуры также широко используется термин CIM (Civil Integrated Management).

И все же, на сегодняшний день, аббревиатура BIM, уже получившая в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующей в области проектирования и строительства.

Появляются также термины, выделяющие отдельные разделы информационного моделирования зданий. В частности, компания Bentley Systems ввела и активно использует термин BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов), уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений.

Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия , которая сегодня уже стала основополагающей в промышленном производстве и которая активно используется практически всей индустрией машиностроительного САПР.

Концепция PLM предполагает, что формируется единая информационная база, описывающая три основных компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт – Процессы – Ресурсы , а также задающая связи между этими компонентами.

Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку, объединяющую в себе проектирование, производство и эксплуатацию изделия.

При этом в концепции PLM в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их инженерные системы, компьютерные сети и т.п. (рис. 2-1-2).

Рис. 2-1-2. Технология PLM призвана решать самые разнообразные задачи разработки, производства и эксплуатации изделий. Программа CATIA V5

Таким образом, поскольку здания и их системы входят в список объектов PLM, можно утверждать, что концепция PLM применима в строительстве и архитектуре.

С другой стороны, как только мы начинаем применять PLM в этой отрасли, мы обрастаем спецификой проектно-строительной деятельности, которая что-то берет из машиностроения, а что-то заменяет на свое или отвергает вообще, и мы, хотим того или нет, получаем BIM.

Так что с большой уверенностью можно констатировать, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – архитектурно-строительном проектировании, учитывающим все его конкретные особенности. При этом не следует забывать, что понятия BIM и PLM имеют каждое свою конкретную историю появления и развития. Но близость этих понятий объективно говорит о том, что развитие технических видов человеческой деятельности идет по общим законам в едином направлении – направлении информационного моделирования.

Вполне логично, что по аналогии с PLM уже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания, весьма сходный с уже широко используемым понятием FM (Facilities Management) – управление обслуживанием , обозначающим систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания и протекающих в нем процессов (рис. 2-1-3).

Рис. 2-1-3. Алексей Копылов. Проект банка «Акцент». Слева – внешний вид сооружения, справа – моделирование движения денежных потоков и посетителей в здании. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ(Сибстрин), 2010

Конечно, услышав все это, BIM-скептики (а их пока немало) могут возразить: «Какое BIM? Какое управление базами данных? Какие машиностроительные и прочие концепции? Зайдите на любую стройку и посмотрите, что там делается! Там все по грязи в сапогах ходят!» (рис. 2-1-4).

Рис. 2-1-4. Футбольный стадион «Висла» в Кракове, рассчитан на проведение Евро-2012. Проектирование и строительство ведется по технологии BIM. Компьютерная модель и стадии возведения восточной трибуны, 2009

В ответ, во-первых , еще раз напомним про специфику строительного производства – все строится на земле, так что большие выемки грунта и сопутствующие этому проблемы неизбежны.

Во-вторых , отметим, что во все времена строительство относилось к категории наиболее точных и интеллектуально емких видов человеческой деятельности, как и машиностроение.

И уровень технической проработки возводимых сооружений, этой самой «строительной» точности, всегда требовался самый высокий на свой период времени.

Яркий пример тому – возведение в Париже в 1887-1889 годах Эйфелевой башни, когда ее создатели при невиданных ранее размерах сооружения решали не столько строительные, сколько «машиностроительные» задачи, заранее доводя все металлоконструкции до самой высокой степени сборочной готовности и осуществляя на высоте только «заклепочный» монтаж.

Уровень строительной точности всегда определялся общетехническим уровнем развития человечества вообще, неуклонно рос и продолжает расти в наше время. Причем рост идет лавинообразно, так что сегодня уже в массовом масштабе строительное производство вполне сравнимо по исполнительской точности (с учетом масштаба «изделий») как на особо значимых объектах (мосты, стадионы, высотные здания, концертные залы и т.п.), так и на обычных зданиях с современным машиностроением (рис. 2-1-5).

Рис. 2-1-5. Слева – Храм Василия Блаженного в Москве (построен в середине XVI века), хорошо просматриваются некоторые «расхождения» в параллельности восьмиугольников Западного столпа; справа – монтаж остекления здания Swiss Re Building в Лондоне (начало XXI века)

При этом опять же в силу специфики архитектурно-строительного проектирования и производства, а также их отличия от машиностроения (например, здание может проектироваться, строиться и эксплуатироваться одновременно), стоит еще раз отметить, что BIM – это все-таки не PLM.

1.3. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор, хранение и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо продуманное и организованное структурирование, актуальность и достоверность используемых данных, удобные и эффективные инструменты доступа и работы с имеющейся информацией (интерфейс управления данными), возможность передавать эту информацию или результаты ее анализа для дальнейшего использования во внешние системы – вот основные составляющие, характеризующие информационное моделирование зданий и определяющие его дальнейший успех.

А планам, фасадам и разрезам, которые раньше главенствовали в процессе проектирования, как и всей прочей рабочей документации, визуальным изображениям и другим видам представления проекта, теперь отводится лишь роль презентационных результатов этого информационного моделирования. Правда, результатов, позволяющих достаточно быстро оценить качество проекта и при необходимости внести в него требуемые коррективы.

Забегая несколько вперед, отметим, что одним из главных достоинств информационного моделирования является возможность работать со всей моделью, используя любой из ее видов, в частности, для этих целей отлично подходят привычные проектировщикам планы, фасады и разрезы.

Кто-то в такой ситуации может увидеть явное противоречие – уходя в проектировании от плоских проекций к информационной модели, мы сохраняем за плоскими проекциями право формировать эту модель.

Думается, никакого противоречия здесь нет. Надо лишь учитывать следующие обстоятельства.

1. Информационное моделирование зданий приходит не вместо классических методов проектирования, а является развитием последних, поэтому логично вбирает их в себя.

2. В отличие от классического подхода работа через плоские проекции является доступным и привычным, поэтому для многих удобным, но не единственным методом работы с моделью.

3. При новом методе проектирования работа с плоскими проекциями перестает быть «чисто чертежной» или «геометрической», она становится более информационной . А плоским проекциям отводится роль «окна», через которое мы смотрим на модель.

4. Результатом проектирования по новой методике является модель (теперь это и есть проект), а ворох чертежей и документации (то, что раньше считалось проектом) теперь – лишь одна из форм его представления. Кстати, некоторые органы экспертизы, например «Мосгосэкспертиза», уже начали принимать в работу информационную модель вместо классического набора бумажной документации.

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при концепции информационного моделирования зданий принципиальные решения по проектированию, как и прежде, остаются в руках человека, а «компьютер» опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по хранению, специальной обработке, выводу или передаче информации.

Но еще одно, не менее важное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возрастающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с таким объемом в постоянно сокращающееся время, выделяемое на проектирование, уже не справиться.

1.4. В основе концепции BIM – единая модель

В 2004 году в Москве произошла громкая трагедия – рухнул купол «Трансвааль-парка». Виновным тогда решили сделать автора проекта Нодара Канчели – так было бы многим удобно. Одно из самых серьезных обвинений к архитектору – в ряде случаев использовалась не та марка бетона. Но дело не закончили, а закрыли по амнистии. Следствие же показало, что в проект здания в процессе его утверждения и реализации было внесено несколько десятков изменений, как конструктивных, так и по материалам, в частности, смена марок стали и бетона. В итоге многие изменения, проводившиеся подчас без должного расчетного обоснования, и накопили ошибку, приведшую к трагедии. А будь у создателей «Трансвааль-парка» единая информационная модель, все расчеты в случае каждого изменения можно было бы проводить своевременно и с высокой точностью. Но, к сожалению, про BIM у нас тогда еще никто не слышал.

Единая модель возводимого объекта – основа BIM, являющаяся неотъемлемой частью любой реализации этой технологии. Это – решение всех описанных выше проблем. Только единая модель дает полную и согласованную информацию по зданию.

Если единой модели нет – это уже не BIM, а некоторое приближение к нему, а то и просто жалкая пародия («есть же 3D, значит, все хорошо») на информационную модель здания.

В 2008 году в Гонконге был сдан в эксплуатацию спроектированный за год и построенный за два года 308-метровый небоскреб One Island East, ставший мировым образцом применения технологии BIM (более подробно о нем рассказано в Главе 3). В частности, его единая информационная модель использовалась для нахождения всех нестыковок и коллизий, появлявшихся при проектировании этого сложнейшего здания большим коллективом различных специалистов. По данным генподрядчика - фирмы Swire Properties Ltd, в процессе работы над проектом было своевременно обнаружено и устранено порядка 2000 таких ошибок. В применявшейся тогда программе Digital Project, как и в подавляющем большинстве современных BIM-комплексов, поиск коллизий происходит автоматически, а вот их устранение, естественно, уже дело рук человека.

Единая информационная модель здания, включающая в себя архитектуру, конструкции и оборудование – это не что-то особо выдающееся, а совершенно нормальное и несложно реализуемое явление, доступное даже на учебном уровне. Только по единой модели здания можно проводить полноценные расчеты его характеристик, а также генерировать спецификации и другую необходимую рабочую документацию, планировать движение финансовых средств и поставку комплектующих на стройплощадку, управлять строительством объекта и многое другое.

Но единую модель в BIM не надо путать с единым файлом. Единый или составной файл – это уже способ организации работы с моделью в конкретной BIM-программе или комплексе таких программ. Как правило, части модели, относящиеся к разным тематическим областям, могут быть автономными. Например, электрику нет смысла видеть в своем файле все нагрузки и связи строительных конструкций, ему достаточно видеть сами конструкции (их контуры). Кроме того, большие проекты порождают огромные информационные модели, работа с которыми как с единым файлом уже представляет немалые технически трудности. В таких случаях создатели модели принудительно делят ее на части, организуя их стыковку. Это – обычная практика для нынешних IT-технологий, обусловленная уровнем развития современной компьютерной техники.

С другой стороны, при небольшом объеме единого файла и с учетом специфики решаемых задач обычно нет никакой искусственной необходимости разделять его на части. Например, приведенный ниже файл представлял фактически единую архитектурно-конструкторскую модель, после определенной профилактической чистки имел объем 50 Мб и хорошо обрабатывался на обычном компьютере (рис. 2-1-6).

Рис. 2-1-6. Евгения Чуприна. Проект православного храма в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2011

В других же ситуациях, на связанных напрямую с объемом информации, внутренняя сложность объекта вынуждает проектировщиков иметь в единой модели множество файлов. Например, приводимый ниже проект подземной застройки (7 этажей в глубину) и общей реконструкции площади Свердлова в Новосибирске содержал 48 файлов, непосредственно формирующих единую модель, и около 800 файлов семейств, но достаточно эффективно обрабатывался на обычном персональном компьютере (рис. 2-1-7).

Рис. 2-1-7. Софья Аникеева, Сергей Ульрих. Проект реконструкции площади Свердлова в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2011

Конкретная технология работы с единой информационной моделью определяется как содержанием и объемом самого проекта, так и используемым программным обеспечением, а также опытностью пользователя, и обычно допускает много вариантов.

Если с «маленькими» проектами все просто – можно работать с одним файлом (при подходящим по своей универсальности программном обеспечении, конечно), то «большие» обречены сначала на деление, а затем на «сшивание» частей в единое целое. Причем это «сшивание» должно быть правильным, чтобы получить согласованную информацию, а не набор разрозненных «чертежей в электронном виде». Некоторые BIM-программы, например Bentley AECOsim Building Designer, для решения подобной проблемы сразу записывают единую модель в несколько тематически разделенных ассоциированных файлов.

Иногда можно услышать мнение, что при информационном моделировании надо для выполнения каждого раздела проекта брать ту программу, которая это делает наилучшим образом, а потом как-то это все собрать вместе. Конечно, хорошо, если у вас в результате получилось информационная модель, по которой можно хотя бы коллизии проверить. Но чаще всего это «собирание вместе» и сводит к нулю все информационное моделирование – части проекта в одну модель просто не собираются. Чтобы не попасть в такое положение, надо помнить, что компьютерное проектирование, особенно BIM – это как игра в шахматы, где надо думать на несколько шагов вперед. В частности, работая с частями модели, надо сразу четко представлять, как это потом соберется в единое целое. Если вы этого не представляете – не думайте про BIM и чертите в AutoCAD, в классическом проектировании эта программа еще никого не подвела!

Те же, кто думает на несколько шагов вперед, обнаружили, что единую модель можно собирать многими способами, и что это в особо крупных случаях даже выделяет некоторую специализацию среди сотрудников. Более того, появилась даже специальная терминология.

Например, федерированная модель (federated model) - эта модель создается путем работы различных специалистов в различных программах со своими форматами файлов, а сборка общей модели осуществляется в специальных «сборочных» программах (типа Autodesk NavisWorks). На сегодняшний день это один из самых распространенных вариантов построения единой информационной модели для крупных объектов (рис 2-1-8).

Рис. 2-1-8. Екатерина Пичуева. Проверка коллизий в Autodesk NavisWorks. НГАСУ(Сибстрин), 2013

Или интегрированная модель (integrated model) – собранная из частей, выполненных в открытых форматах (типа IFC).

Отдельно стоит упомянуть гибридную модель (hybrid model), собирающую в себя как трехмерные элементы, так и ассоциированные с ними 2D чертежи.

Существуют и другие термины, но мне бы не хотелось забивать ими и без того загруженную голову читателя, раз он «дошел» до этой страницы. Я лишь сформулирую основные принципы, которыми следует руководствоваться при получении единой информационной модели здания:

1. Если модель можно не делить на части, лучше этого и не делать, а сразу работать с единой моделью.
2. Если деления модели не избежать, то лучше пользоваться вариантом центрального файла и локальных копий для каждого пользователя.
3. Если это не получается (например, архитекторам и электрикам требуются разные шаблоны файлов), то надо пользоваться внешними ссылками.
4. Если внешние ссылки также проблематичны (например, исполнители частей проекта находятся в разных городах), то готовьтесь к «сшивке» частей с использованием специализированных программ.
5. Если вообще не удается работать в одном программном обеспечении (или в едином формате файлов), то также придется «сшивать» части модели в специализированных программах, либо быть готовыми к потере некоторой части такой информации и ее «ручному» восстановлению.
6. Если вы дошли до этого пункта, пропустив пять предыдущих как не подходящих, то забудьте про BIM и чертите в AutoCAD, либо пригласите 1-5 студентов, обученных информационному моделированию – они вам все быстро сделают.

1.5. BIM - средство для научных исследований и экспериментов

У информационного моделирования зданий есть еще одно весьма интересное качество – оно дает возможность проводить научные исследования и эксперименты практически по всем вопросам, связанным с планировкой, конструированием, внутренним обустройством и оснащением, энергопотреблением, экологичностью, особенностями проектирования и возведения и другими аспектами проектно-строительной деятельности.

Для этих целей создается модель не конкретного проектируемого или уже существующего объекта, а некая абстрактная компьютерная конструкция, в нужной степени имитирующая исследуемую ситуацию.

В дальнейшем на эту конструкцию оказывается компьютерное же воздействие (изменение ее параметров) и анализируются полученные результаты (рис. 2-1-9).

Рис. 2-1-9. Игорь Козлов. Разработка системы блоков несъемной опалубки с использованием исследовательской модели здания. По результатам получен патент РФ. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2010

Такую модель логично назвать Исследовательской информационной моделью здания или Research BIM (RBIM).

Конечно, можно возразить, что при проектировании здания всегда рассматриваются различные варианты планировки, конструкции, оснащения и т.п., и выбирается самый подходящий из них.

Но отличие исследовательской модели от «обычной» BIM заключается в том, что RBIM с самого начала предназначена для исследования каких-то общих аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению вообще.

RBIM – это еще одна функция BIM, выводящая технологию информационного моделирования зданий далеко за рамки обычного проектирования (рис. 2-1-10).

Рис. 2-1-10. Светлана Вальгер, Максим Данилов, Юлия Убогова. Моделирование элементов несъемной опалубки и расчет конструкции на деформацию при заливке бетона. Моделирование выполнено в Revit Architecture, расчеты – в ANSYS, НГАСУ(Сибстрин), 2014

1.6. Практическая польза от информационной модели здания

Однако терминология – это все же не главное. Применение информационного моделирования зданий существенно облегчает работу с возводимым объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их свойства и жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества как отдельных частей, так и всего здания в целом.

Также технология BIM дает возможность избежать самой неприятной для проектировщиков проблемы – появления внутренних нестыковок (коллизий), возникающих при совмещении в едином проекте его составных частей или смежных разделов. Вернее, не избежать проблемы, а эффективно ее решать, затрачивая на это в десятки раз меньше времени, чем при используемом ранее «ручном» или даже CAD-овском подходе и, что самое главное, гарантированно определяя все места таких нестыковок (рис. 2-1-11).

Рис. 2-1-11. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM. Отдельно показаны компоненты единой модели: визуализация общего вида, внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования возводимого здания очень часто становится объектно-ориентированная цифровая модель всего сооружения , по которой можно моделировать процесс организации его строительства .

И даже если создатели модели перед собой не ставили задачу организации процесса возведения здания (хотя это является обязательной частью любого проекта), на основе информационной модели это получается гораздо легче, чем при традиционном подходе (планы, фасады и т.п.) (рис. 2-1-12).

Рис. 2-1-12. Екатерина Пичуева. График возведения здания на основе информационной модели. Работа выполнена в Revit Architecture и NavisWorks. НГАСУ(Сибстрин), 2013

Перечислим несколько характеристик, отличающих BIM от традиционных компьютерных моделей зданий:

• Точная геометрия – все объекты задаются достоверно (в полном соответствии с реальной, в том числе и внутренней, конструкцией), геометрически правильно и в точных размерах;
• Всеобъемлющие и пополняемые свойства объектов – все объекты в модели имеют некоторые заранее заданные свойства (характеристики материала, код изготовителя, цену, дату последнего обслуживания и т.п.), которые можно изменять, пополнять и использовать как в самой модели, так и через специальные форматы файлов (например, IFC) за ее пределами;
• Богатство смысловых связей – в модели задаются и учитываются при рассмотрении такие отношения связи и взаимного подчинения составных частей, как «содержится в», «зависит от», «является частью чего-то» и т.п.
• Интегрированная информация – модель содержит всю информацию в едином центре, обеспечивая таким образом ее согласованность, точность и доступность;
• Поддержание жизненного цикла – модель поддерживает работу с данными в течение всего периода проектирования, возведения, эксплуатации и даже окончательного сноса (утилизации) здания.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется в три этапа.

Первый этап . BIM – это объектно-ориентированная технология. Поэтому сначала разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при проектировании и возведении объекта используется целиком, а не делится на части.

Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных (на первом этапе, который, кстати, может осуществляться параллельно со вторым) элементов, например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.

Третий этап – дальнейшее использование информации из созданной на втором этапе модели в подходящем формате (для этих целей специально разработан формат IFC) в специализированных приложениях для решения отдельных задач, связанных с проектированием здания.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить. Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а также собственникам, управленцам и эксплуатантам.

Что касается деления на этапы (первый, второй и третий) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – эти работы могут выполняться почти параллельно.

Вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта становится основой для получения специализированной информации по его различным частям, узлам и разделам. Она активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки, расчета параметров и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, финансового обеспечения строительства, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации.

Один из впечатляющих примеров комплексного применения BIM при возведении большого, технически сложного и особо значимого объекта - строительство нового здания американской высшей музыкальной школы (консерватории) New World Symphony в Майами. Проектирование этого сооружения с использованием технологии BIM началось в 2006 году, строительство - в 2008, а ввод в эксплуатацию – январь 2011 года, как и было запланировано (рис. 2-1-13).

Рис. 2-1-13. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony и его будущий внешний и внутренний виды

Это здание имеет общую площадь 10 000 квадратных метров, главный зал рассчитан на 700 зрителей. Оно приспособлено для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также – внешних видеопроекций на 360 градусов. На его верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и 6 – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта составляля 200 миллионов долларов, итоговая – 160 (еще один интересный, но уже достаточно прогнозируемый результат использования BIM).

Проектирование такого объекта, проведенное в достаточно короткий срок, было связано с большим количеством самых разнообразных и весьма сложных расчетов, выполненных по информационной модели здания, и еще раз наглядно продемонстрировало эффективность технологии BIM (рис. 2-1-14).

Рис. 2-1-14. Высшая музыкальная школа New World Symphony: главный вход. Архитекторы Gehry Partners, 2010

Информационная модель здания может (должна) существовать в течение всего жизненного цикла объекта, и даже дольше. Содержащиеся в ней (первоначально внесенные) самые разнообразные данные могут затем изменяться, дополняться и заменяться, отражая текущее состояние здания.

Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а «4D плюс (негеометрическую) информацию» (например, стоимость) принято обозначать уже 5D. Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации», но такое встречается все реже и реже. Некоторые гордятся тем, что они делают модели 6D или даже 7D. Думаю, что погоня за количеством D – это некоторая дань моде. Главное же – внутреннее содержание новой концепции проектирования.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств. Например, при строительстве сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально созданная для этого объекта информационная модель (рис. 2-1-15).

Рис. 2-1-15. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Компьютерная модель и возведение каркаса здания. Архитектор Дэниель Либескинд. Программа Tekla Structures

По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана лишь для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов. Такие результаты (400 тысяч долларов и 14 месяцев – «на кончике пера») впечатляют (рис. 2-1-16).

Рис. 2-1-16. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Окончательный вид. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006

Но все же одно из самых главных достижений BIM – появившаяся сейчас (и почти отсутствовавшая ранее) возможность только «интеллектуальными» усилиями добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика, причем еще до его ввода в эксплуатацию (более точно – даже до начала его строительства). Это достигается благодаря тому, что технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения. Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще кое-где происходит) – правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно. В прежней истории строительства было немало случаев, когда уже после возведения здания по его реальным характеристикам корректировалось само предназначение объекта либо накладывались ограничения на условия его эксплуатации.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания - это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания.

На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется и корректируется по мере ее поступления, и модель становится все более точной и насыщенной.

Таким образом, процесс создания информационной модели всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений». А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью. При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.

1.7. Формы получения информации из модели

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но в ряде случаев для работы сама модель не нужна, специалистам важно иметь возможность лишь брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.

Поэтому современные BIM-программы с самого начала предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов. Более того, появились уже разные формы (иногда их называют «контейнерами») представления модели, в которых эта модель находится как бы в некоторой защитной оболочке, позволяющей получать информацию, но не допускающей в самой модели никаких изменений. Такая форма представления модели «только для чтения» очень удобна при работе со смежниками, сторонними организациями, просто для открытого доступа, обеспечивает сохранение авторских прав и защищает модель от несанкционированных изменений.

Минимальный перечень форм вывода информации из модели на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом, не вызывает никаких дискуссий и может только расширяться (рис. 2-1-17).

Рис. 2-1-17. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

К таким общепризнанным формам вывода, прежде всего, относятся:

1) файлы с данными в определенных форматах для обмена с другими программами (на сегодняшний день - формат IFC и некоторые другие);
2) чертежная 2D рабочая документация и чертежные 3D-виды моделей;
3) плоские 2D файлы и объемные 3D модели для использования в различных CAD-программах и других приложениях;
4) таблицы, ведомости, спецификации различного назначения (рис. 2-1-18);

Рис. 2-1-18. Иван Поцелуев. Реконструкция Центральной клинической больницы СО РАН. Общий вид и фрагмент ведомости отделки помещений. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2010

5) файлы для просмотра и использования в Интернет;
6) файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций;
7) файлы-заказы на поставку оборудования и материалов;
8) результаты тех или иных специальных расчетов (в табличном, графическом или анимационном представлении);
9) графические и видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы; особенно важны визуальные представления различных количественных характеристик здания для качественной оценки пользователем – картинки с инсоляцией, прочностные характеристики, уровни загрязнения, схемы интенсивности использования помещений и т.п. (рис. 2-1-19);

Рис. 2-1-19. Игорь Козлов. Визуализация прочностных характеристик каркаса здания. Модель выполнена в Revit Structure и передана для расчета в Robot Structural Analysis. НГАСУ(Сибстрин), 2010

10) файлы с данными для расчетов в других программах;
11) файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис. 2-1-20);

Рис. 2-1-20. Елена Коваленко. Проект Центра современного искусства. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

12) файлы для различных видов «твердого» макетирования создаваемого объекта по его компьютерной модели (трехмерной печати) (рис. 2-1-21);
13) логическим развитием этого направления станет в скором времени просто возведение здания с помощью строительного 3D принтера;

Рис. 2-1-21. Проект Медиатеки в Рио-де-Жанейро. Слева – компьютерная модель, справа – выполненный по ней макет. Модель выполнена в Revit Architecture. Архитектурная фирма SPBR Arquitetos, Бразилия, 2006

14) виды объемных разрезов и других полных или неполных фрагментов проектируемого здания в различных режимах, облегчающие его пространственное восприятие (рис. 2-1-22);

Рис. 2-1-22. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

15) данные для изготовления модели или ее частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах;
16) любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания.

Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем.

1.8. BIM и обмен информацией

Закономерным результатом развития в последние десятилетия компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной.

Сейчас, спустя 30 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и начал жить независимой от своего создателя жизнью.

Более правильно будет отметить, что в настоящее время существует фактически два формата DWG.

Первый, обычно для уточнения обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях).

Второй формат, во избежание недоразумений обозначаемый в публикациях как Teigha (до недавнего времени - DWGdirect, еще раньше – openDWG), поддерживается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих производителей САПР со всего мира (Bentley, Siemens, Graphisoft и др.). Именно он является открытым форматом и широко используется различными программами для хранения и обмена данными.

Немалая известность пришла и к формату DXF, также разработанному в свое время Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами, с одной стороны, и другими, в том числе вычислительными, комплексами, с другой.

Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные, «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних.

Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов DWG и DXF стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире и успехами пакета AutoCAD.

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым проектировщиками (архитекторами, конструкторами, смежниками и т.п.) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало и количество которого растет лавинообразно.

Внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, так что еще окончательно не выработан единый стандарт для файлов программных продуктов, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между этими программами.

Более того, ввиду бурного развития BIM пока часто нет даже совместимости «сверху вниз» между различными версиями одной и той же программы. Другими словами, если вы перешли на новую версию BIM-программы, то к старой уже не вернетесь. Своеобразный «принудительный», но имеющий объективные причины, прогресс. Практически так же обстоит дело с передачей модели из одной программы в другую, если это программы разных вендоров.

Поэтому в мировой индустрии BIM-программ понимание необходимости в общих стандартах назрело, и серьезные попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются. Но, думается, должно пройти еще немало времени, чтобы мировые сообщества проектировщиков и производителей программ выработали общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила хранения, передачи и использования информации. Возможно, конечно, что решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным. Конечно, это потребует много времени, да и само по себе маловероятно. Но работы в этом направлении ведутся. Например, несмотря на конкуренцию, компании Autodesk и Bentley Systems уже достигли серьезных успехов во взаимном обмене файлами именно информационных моделей и библиотечных элементов.

Все же более перспективным представляется путь целенаправленной разработки сообществом пользователей (более точно, союзом разработчиков программ и проектно-строительной индустрией) форматов файлов как для самой информационной модели, так и для обмена данными между BIM-системами различных производителей.

Речь в данном случае должна идти о некотором открытом стандарте хранения информации, привязанном к специфике архитектурно-строительного проектирования. При этом сами данные можно применять для моделирования здания, его оснащения, функционирования, реконструкции и т. п. Причем стандарт должен быть именно открытым, то есть доступным всем, а не собственным форматом какой-то конкретной BIM-программы.

Такой подход откроет доступ к BIM широкому кругу разработчиков и пользователей, решающих бесчисленное множество своих конкретных задач. Без этого массовое внедрение BIM в проектно-строительную практику представляется невозможным.

В настоящее время в мире уже широко используется формат IFC (в различных вариантах) для обмена данными между BIM-программами или получения этих данных из модели для использования другими программами. Возможность сохранения модели в формате IFC даже стало определенным «знаком качества» для BIM-программы. Но работы в этом направлении еще очень много.

К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую (именно перенос, а не передача некоторой части информации) без потери данных и существенных переделок пока почти невозможен.

Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».

Конечно, такое положение дел не способствует широкому развитию информационного моделирования зданий.

Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от общего уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они в большинстве случаев ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Может показаться, что это плохо, но в современных условиях зависимость проектировщиков от уровня развития информационных технологий только растет, и ничего другого, к сожалению, нет и уже не будет. Конечно, это добавляет аргументов сторонникам «ручного проектирования», которые «ни от кого не зависели» и «делали все сами», но возврат к прежнему уровню технологии – это путь регресса, и он невозможен.

С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации или судостроения напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации и того же судостроения во многом стимулируют развитие станкостроения.

Напрашивается парадоксальный на первый взгляд вывод: дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития компьютерной техники и программного инструментария. Как и другой вывод: задачи, возникающие в проектировании и строительстве (впрочем, как и в других областях человеческой деятельности), стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано. Таким образом, проектирование, строительство и компьютерные технологии сегодня соединяются в единый, совместно развивающийся комплекс. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность. Реальность, которая определяет на достаточно долгую перспективу стратегию развития всей проектно-строительной отрасли.

1.9. Основные заблуждения о BIM и их опровержение

Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий и основываясь на опыте ведущихся вокруг новой технологии проектирования дискуссий, полезно будет также уточнить, чего BIM не может, к каким последствиям не приводит и чем не является.

Надо отметить, что к моменту выхода второго издания этой книги многие заблуждения утратили свою актуальность, и из текста они были убраны, но зато появились новые.

Итак, попробуем понять, что такое «не BIM» и какие свойства BIM приписываются совершенно напрасно.

BIM не является «искусственным интеллектом». Например, собранная в модели информация о здании может анализироваться на предмет обнаружения в проекте возможных нестыковок и коллизий. Но способы устранения этих противоречий находятся всецело в руках человека, поскольку сама логика проектирования еще не поддается математическому описанию.

Например, если вы в модели уменьшите количество утеплителя на здании, то BIM-программа не будет думать за вас, как поступить: то ли добавить (закупить) еще утеплителя, поскольку предложенного вами явно мало, то ли уменьшить площадь отапливаемых помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т.п.

Такие вопросы проектировщик должен решать сам. Почти наверняка в будущем компьютерные программы начнут постепенно заменять человека и в наиболее простых (рутинных) интеллектуальных операциях в проектировании, как сейчас уже заменяют в черчении, но пока в реальной практике об этом говорить рано.

Когда это произойдет, справедливо будет утверждать о начале нового этапа развития проектирования.

BIM не идеальна. Поскольку она создана людьми и получает от людей информацию, а людям свойственно ошибаться, в модели все равно будут встречаться ошибки. Эти ошибки могут появляться непосредственно при внесении данных, при создании BIM-программ, даже при работе компьютеров. Но этих ошибок возникает принципиально меньше, чем в случае, когда человек сам манипулирует информацией. К тому же BIM имеет гораздо больше внутренних уровней контроля корректности данных. Так что сегодня BIM - это лучшее из того, что есть.

BIM – это не конкретная компьютерная программа. Это – новая технология проектирования. А компьютерные программы (Autodesk Revit, Digital Project, Bently AECOsim, Allplan, ArchiCAD и т.п.) – это всего лишь инструменты ее реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Это – инструменты хранения данных модели и работы с ними. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла, она просто не может существовать.

BIM – это не 3D. Это не только 3D, это еще и масса дополнительной информации (числовой, атрибутивной и т.п.), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия этих объекта. Какой бы хорошей не была геометрическая модель (которая, кстати, сама по себе тоже представляет лишь правильно организованный набор числовых данных) и ее визуализация, у объектов должна быть еще количественная и атрибутивная информация для анализа.

Если кому-то удобнее оперировать символом D, можно считать, что BIM – это 5D. Или 6D. Дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM, это скорее «ёмкость-оболочка» для BIM, причем с определенными оговорками.

BIM – это не обязательно 3D. Это еще и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса и т.п. Конечно, виртуальная модель здания создается объемной, но если для решения конкретных проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то нет никакой необходимости использовать 3D – такая работа будет избыточной. В BIM широко используются и 2D инструменты. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо для эффективного решения поставленной задачи, плюс числовые данные для анализа.

Вообще сравнивать (тем более противопоставлять) BIM и 3D – неправильно. С таким же успехом, следуя М.Е.Салтыкову-Щедрину, можно рассуждать «о конституции и севрюге с хреном».

Многие из тех, кто противопоставляет BIM и 3D, полагают, что 3D - это просто способ отображения информации. Часто от них можно услышать фразу: «Проектировщику совершенно не обязательно видеть здание в объеме, ему достаточно плоских чертежей».

На самом же деле 3D – это, прежде всего, формат хранения (геометрической по смыслу) информации для понятной человеку визуализации и удобства последующих операций с этой информацией. В этом – корень многих непониманий и заблуждений по поводу BIM.

Вообще BIM – это информация об объекте и способы ее использования (другими словами, специализированные программы, интерфейсы), которые напрямую зависят от поставленных перед проектировщиками задач. А все разговоры (и даже дискуссии) о количестве «D» весьма полезны только тем, что представляют на хороший, «модный» и доходчивый способ популяризации идей BIM для не подготовленной еще аудитории.

BIM – это параметрически заданные объекты. Поведение (физические и технические свойства, геометрические размеры, взаиморасположение и т.п.) создаваемых объектов, их взаимосвязи, зависимости и многое другое определяется наборами всевозможных (не обязательно геометрических) параметров и зависят от этих параметров.

Если в модели нет параметризации – это не BIM.

BIM – это не набор 2D проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание. Наоборот, все эти проекции (планы, фасады, разрезы и т.п.), как и многие другие графические представления, автоматически получаются из информационной модели здания и являются ее видами (следствиями). Модель в этом случае, выражаясь философским языком, первична.

Это свойство BIM – автоматическое отслеживание во всех видах (в том числе и в чертежах, таблицах, спецификациях) изменений модели, является одной из сильнейших и принципиальных ее сторон (рис. 2-1-23).

Рис. 2-1-23. Леонид Скрябин. Этнографический центр народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Показаны стадии трехмерного эскизирования, создания модели, визуализации и получения необходимых для проекта чертежей. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2010

BIM – это не завершенная (застывшая) модель. Информационная модель любого здания постоянно находится в развитии, по мере необходимости пополняясь все более новой информацией и корректируясь с учетом изменяющихся условий и нового понимания проектных или эксплуатационных задач.

В подавляющем большинстве случаев BIM - это «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании срок ее существования полностью перекрывает жизненный цикл реального объекта.

BIM приносит пользу не только на больших объектах. На больших объектах много пользы. На маленьких абсолютная величина этой пользы меньше, но самих маленьких объектов обычно больше, так что опять пользы много. Да и процентное соотношение пользы от BIM примерно одинаково. Так что информационное моделирование зданий эффективно всегда.

BIM не заменяет человека. Более того, технология BIM не может существовать без человека и требует от него высокого, может даже большего, чем при традиционных методах проектирования, профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. При всём этом, BIM делает работу человека более эффективной и производительной, увеличивая ее интеллектуальную составляющую, освобождая от рутинного труда и оберегая от ошибок.

BIM не работает автоматически. Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации, либо контролировать этот процесс, либо создавать модель, либо формулировать условия для этой модели и т.п.) по тем или иным проблемам все равно придется проектировщику.

С другой стороны, технология BIM существенно автоматизирует и поэтому облегчает процесс сбора, обработки, систематизации, хранения и использования такой информации. Как и весь процесс проектирования здания.

BIM не требует от человека «тупой набивки данных». Проектировщик, работающий в технологии BIM – это не оператор большой ЭВМ, сидящий в белом халате и набивающий перфокарты в окружении мигающих лампочек.

Создание информационной модели осуществляется по обычной, привычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными, привычными и удобными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме.

Например, если вы в любой из BIM-программ «рисуете» план этажа, то в результате вы создаете не план этажа, а сам этаж - соответствующую часть информационной модели всего здания. Что, однако, совершенно не исключает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры. Как не исключает и ввода данных любыми иными способами, например, объемным сканером или голосом.

BIM не делает ненужной «старую гвардию» специалистов. Конечно, любая гвардия рано или поздно становится «старой». Но опыт и профессиональное мастерство нужны в любом деле, особенно при проектировании в технологии информационного моделирования зданий, а они обычно приходят с годами.

Информационные модели можно создавать, работая в привычном для сформировавшихся в «классическую» эпоху специалистов стиле (через планы и фасады), просто к ним добавилось еще много нового. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придется приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении этих новых инструментов и переходе на новую технологию. Но практика показывает, что это все – из области реального.

Освоение BIM не является делом избранных и не требует большого времени. Если точнее, времени на освоение BIM требуется ровно столько же, сколько уходит на профессиональное освоение любой другой технологии – «период первоначального обучения плюс вся жизнь».

Внедрение BIM не требует больших денег. Этих денег потребуется практически столько же, сколько надо на внедрение любой новой технологии.

Внедрение BIM выгодно не только крупным компаниям. Небольшим фирмам это тоже выгодно, поскольку быстрота внесения изменений в проект, проверка коллизий, точность расчетов и документации и многие другие качества BIM экономят деньги всем.

isicad.ru

BIM-технологии - новое слово в сфере автоматизации проектирования. Но у нас они приживаются с трудом. Почему? Об этом рассказывает эксперт Юрий Жук

Мы уже о проблемах, связанных с использованием IT-технологий в строительстве. Как выяснилось, от 70 до 90% компьютерных программ, которые используются при проектировании, импортные. Между тем к санкциям против нашей страны в той или иной степени присоединились такие гиганты IT-индустрии, как Microsoft, Oracle, Symantec, Hewlett Paccard - производители большей части строительного «софта». В этой ситуации как никогда остро встала проблема импортозамещения в области программного обеспечения строительства.

И здесь не обойтись без BIM-технологий, считает руководство отрасли. О ситуации с применением этих технологий в России и о том, есть ли у нас отечественные «заменители» программного импорта, мы поговорили с заведующим лабораторией автоматизации исследований и проектирования сооружений ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство» Юрием Жуком (на фото).

Немного истории

- Юрий Николаевич, почему новейшие IT-технологии у нас с таким трудом пробивают себе дорогу?

Разработками в рамках комплекса САПР (система автоматизированного проектирования) активно занимались еще в СССР. И, надо сказать, достигли определенных успехов. В советское время Госстрой выделял значительные средства на IT-разработки.

К сожалению, политические пертурбации 1980-1990-х годов ослабили научную базу многих институтов, не позволив довести до конца важную работу по созданию отечественных программ последнего поколения. Исследования в этом направлении были надолго заморожены. В последние годы подобные разработки финансировались государством скудно и от случая к случаю.

- Но зато, как я понимаю, нам удалось запастись значительным количеством импортных аналогов?

Да, за 20-30 лет наша страна закупила значительное количество программ, в том числе и последнего поколения, поддерживающих технологию BIM. Но и здесь далеко не все так гладко. Нужно сказать, что архитекторы и проектировщики уже вполне свободно пользуются программами ArchiCAD, AutoCAD и рядом других. А вот технологиями BIM - пока с некоторой опаской, хотя в них есть заинтересованность и в целом по отношению к ним наблюдается достаточно позитивное отношение.

Недавно в Минстрое состоялся заинтересованный разговор о расширении сферы применения новейших IT-технологий. «Мы рассмотрели примеры применения BIM-технологий при проектировании типовых объектов, - рассказал Михаил Мень. - В этой системе они эффективно и быстро моделируются и перемоделируются». «Мы хотим, - прямо заявил министр, - чтобы в рамках работы Единого государственного заказчика одним из условий был поэтапный переход на BIM-технологии». В итоге решено, что НОПРИЗ должен начать разработку единого стандарта применения BIM-технологий. Юрий Николаевич, можно сказать, что лед тронулся?

Думаю, это отрадное событие. Наконец-то государство повернулось лицом к проблеме компьютерной оптимизации процессов в строительной сфере. И к теме обеспечения проектирования современными программами в частности.

Знаю, что сегодня НОПРИЗу поручено отобрать сотню или две строительных и проектных организаций, которые будут привлечены к пилотным проектам по BIM. Дальше их опыт будет проанализирован - с тем, чтобы отечественные проектировщики смело брали информационное моделирование на вооружение, но уже, как говорится, не наступая на те же грабли, не делая ненужных ошибок.

Вся информация - в одном месте

- Но все-таки: что это за зверь такой - BIM-технологии? В чем их суть?

BIM дословно переводится как информационная модель здания (building information modeling). У нас это принято расшифровывать как «технологии информационного моделирования промышленных и гражданских объектов». Причем ключевое слово здесь - «информация». То есть BIM позволяет создать полное информационное описание строящегося объекта.

- Что дают такие программы современному строительству?

Колоссальные возможности. Ведь это не только получение трехмерного изображения задуманного архитектором объекта и объемная картинка для произведения каких-то конструктивных расчетов, это единая модель, с которой работают специалисты всех профилей, от архитектора до сметчика.

- Чем же удобна такая единая модель?

Смотрите, если архитектор или проектировщик внес какие-то изменения, об этом немедленно узнают все участники проекта: сантехник, электрик, наконец, тот, кто рассчитывает строительную смету. И вносят свои коррективы. В BIM-модели вы легко можете понять, какая марка бетона использована для изготовления той или иной колонны или балки, какого она типоразмера и даже на каком предприятии изготовлена. В результате в одном месте складируется вся информация о здании.

На объемной модели наглядно видно, какие ошибки и неточности были допущены. И главное - можно очень быстро эти неточности устранить. Получается, что процесс проектирования ускоряется в разы.

Компьютер трудно заподозрить в коррупции

Говорят, что BIM-технологии можно использовать на этапе не только проектирования, но и строительства и даже эксплуатации, это так?

Совершенно верно. Технология эффективно работает не только на архитектурно-планировочной стадии, но и на всех последующих. Скажем, при прокладке инженерных сетей часто возникают нестыковки. На объемной модели очень легко спрогнозировать, где и как нужно соединить те или иные трубопроводы, коммуникации. А когда дом уже построен, на стадии его эксплуатации, имея BIM-модель, нетрудно с минимальными затратами поменять то или иное оборудование, элементы инженерных сетей.

То есть в идеале эта модель может «сопровождать» здание вплоть до его утилизации.

- Чем полезны BIM-технологии при бюджетном строительстве?

Они позволяют здорово сэкономить. Ведь BIM-технология абсолютно прозрачна: здесь трудно что-либо украсть. Компьютер на основе существующей BIM-модели производит абсолютно точные расчеты стоимости, и его даже при всем желании не заподозришь в коррупции. К слову, за рубежом существует стандарт, просто обязывающий застройщика применять BIM, если он возводит объект на бюджетные деньги.

- А как оценить пользу от применения BIM-технологий в нашей строительной отрасли?

Я вам так скажу: для нас эффект будет заключаться в первую очередь в более обоснованной стоимости строительства. Любое изменение в проекте будет отражаться в смете. И тогда чрезвычайно сложно станет завысить затраты на возведение объекта: это сразу же покажет BIM-модель.

Допустим, вы поменяли импортный материал на отечественный, по минимуму разместили кондиционеры, применили чуть более дешевую марку бетона. Проект удешевился. И все это будет наглядно видно на информационной модели, то есть сэкономленные таким образом деньги трудно будет положить в чей-то карман.

Даже в продвинутых компаниях далеко не все освоили BIM

- Если преимущества новой технологии так очевидны, почему она у нас пока применяется с таким скрипом?

У нас действительно все пока ограничивается в лучшем случае применением BIM-моделирования в архитектуре и конструировании. Были случаи, когда BIM применялось для последующей эксплуатации инженерных сетей - в частности, на спортивных объектах Большого Сочи. Но все же это пока лишь отдельные примеры.

Главная «закавыка» здесь, думаю, в том, что эти технологии пока достаточно затратные. Ведь чтобы применять информационное моделирование, проектная организация должна закупить достаточно много соответствующих программ (Revit, Allplan, Текла, ArchiCAD и т.д.), приобрести более мощные компьютеры, причем не только для архитекторов, но и для рядовых специалистов. А еще людей нужно обучить работать с этими программами. Между тем сегодня в крупном, казалось бы, проектном бюро такими программами порой владеют человек пять - семь, не больше.

То есть затраты велики. А эффект наступает далеко не сразу. Он как бы «отложен» и появляется тогда, когда охвачен весь жизненный цикл здания.

- Что еще препятствует применению в России BIM-технологий?

Безусловно, отсутствие соответствующей нормативной базы. Чтобы начать применять их повсеместно, а не эпизодически, нужно, чтобы они «укладывались» в Градостроительный кодекс. Сегодня, чтобы пройти экспертизу BIM-модели, необходимо сначала подготовить весь комплекс плоскостных чертежей, а уже к ним добавить еще и BIM-модель. Хорошо еще, если сам эксперт может этой BIM-моделью пользоваться.

Когда владение информационным моделированием будет повсеместным (от рядового строителя до чиновника), у того же эксперта при взгляде на представленный комплект документации с применением BIM отпадет множество вопросов, которые он вынужден задавать, имея только плоскостную версию. Это практически другой уровень взаимодействия специалистов, вовлеченных в жизненный цикл здания.

- Мне кажется, важный момент в работе по внедрению BIM - воспитание руководителей строительных организаций…

Согласен. Любые преобразования начинаются с головы. Нужно уяснить, что сегодня без овладения информационным моделированием нечего и носа показывать на внешний рынок. Так что, если какая-то компания хочет строить за рубежом, ей просто придется все это освоить.

Пора создавать отечественный «софт»

Юрий Николаевич, плюсы BIM-моделирования вполне понятны. Но ведь все программы, которыми должен пользоваться BIM-проектировщик, созданы в тех странах, которые к нам недавно применили санкции. Что делать?

Барьер на самом деле очень серьезный. У нас, конечно, есть кое-какие отечественные разработки. В том числе и ваш покорный слуга создал программу Старкон для расчета прочностных характеристик здания. Ею по сей день пользуются отечественные строители. Но одной этой программы, безусловно, недостаточно.

Пора начинать большую работу по созданию отечественного «софта», поддерживающего BIM-технологии. Да, это не месяцы и, может быть, даже не годы работы. Какое-то время мы можем прожить на имеющемся запасе программного обеспечения. Но дистанцироваться от импорта нам все равно придется.

Беседу вела Елена МАЦЕЙКО

Мнение пользователей BIM

Петр МАНИН, BIM-менеджер компании «Верфау медикал инжиниринг»:

Мы для себя решили, что будем всячески продвигать новый подход к проектированию. BIM - это не просто объемная картинка объекта, это модель, которой можно пользоваться на протяжении всего срока строительства и эксплуатации здания.

Сегодня уже и заказчик пошел достаточно грамотный. Например, недавно нам заказали проект больницы, и уже в техзадании оговаривалось, что он должен быть выполнен в BIM.

Что дает BIM? Во-первых, эта технология оптимизирует процесс стройки. Не секрет, что любое строительство - очень затратный процесс. Так вот, используя информационную модель здания, мы можем получить очень точный расчет стоимости объекта. Не понадобится тот «запас», который сметчик закладывает, чтобы уж точно хватило «на все». В итоге нам на одном из последних объектов удалось уменьшить затраты на 5-10%.

Кроме сокращения расходов, можно оптимизировать план строительных работ. Допустим, на соседних домах работают краны. Если их графики совпадают, они могут «встретиться стрелами». А этого никто не учел, поскольку техника принадлежит разным собственникам, и вряд ли кто-то вручную станет сличать режим работы различных механизмов. А тут у нас перед глазами - визуальный график. Кстати, на таком графике будет видно, какая оптимальная загрузка требуется для той или иной строительной машины, есть ли опережение или отставание. Можно просчитать, какие деньги нужно вложить в строительство на каждой из стадий.

Ну а когда здание уже построено и наступило время его ремонтировать, все необходимые данные о несущих конструкциях, коммуникациях можно взять из BIM-модели.

Алексей ЦВЕТКОВ, CAD-менеджер ГК «Спектрум»:

В нашей компании переход на новую технологию проектирования BIM осуществляется уже на протяжении нескольких лет. Проектный опыт компании составляют реализованные в среде Autodesk Revit сложные проекты международных аэропортов, крупных торговых центров и объектов культурно-исторического наследия. Первоначально в Revit проектировали только архитекторы и конструкторы. Отрабатывалась схема взаимодействия и совместной работы. На текущем этапе перехода на BIM-технологии у нас осуществляется стандартизация процессов проектирования и вовлечение специалистов по всем разделам.

По итогам выполнения первых проектов с применением BIM можно с уверенностью сказать о перспективности нового подхода к работе. Преимущества BIM не сразу очевидны, особенно тем, кто впервые сталкивается с этой практикой. Опыт применения BIM-технологий в нашей компании - это существенное сокращение проектных ошибок, более точная информация о проекте на самых ранних его стадиях, мгновенное получение актуализированных данных при любых изменениях проекта, сокращение числа коллизий, минимизация человеческого фактора в работе и многое другое.

Кроме того, полученная модель открывает новые возможности дальнейшего ее применения на других стадиях жизненного цикла при надлежащем наполнении ее необходимой атрибутивной информацией.

Невероятное снижение затрат и срока строительства?

Власти Великобритании поставили следующие основные цели перед строительной отраслью до 2025 года:

• На 33% сократить стоимость на стадиях капитальных затрат и эксплуатации;
• На 50% сократить сроки возведения объектов;
• На 50% сократить вредные выбросы.

Эти цифры могут шокировать. Неужели с помощью BIM технологий можно построить жилой комплекса не за 10 млрд. руб., а за 7? И не за два года, а за год?

Давайте разбираться.

Англичане решили выполнить несколько пилотных проектов и проанализировать экономические выгоды от применения BIM на основе типичных госбюджетных объектов, в частности школ. В результате построенные при помощи BIM школы оказались на 30% дешевле. Отсюда, кстати, и пошла эта знаменитая цифра.

Можно ли перенести на коммерческие и нетиповые проекты эти значения? Скорее нет.

На основе опроса около 200 российских компаний России можно сделать вывод, что теоретически возможная экономия на этапе строительства может составить 10%.

Это же исследование показывает, что основная претензия девелоперов заключается в необходимости выполнять дополнительные работы, которые возникли из-за недостатков в проекте. При этом, 85% опрошенных считают, что причинами дополнительных работ на стройплощадке является плохая проработка и детализация проектов, а также неувязки между проектами смежников.

Кто насаждает BIM?

Считается, что инициатором внедрения BIM являются государственные органы власти.

К примеру, в Великобритании государственные заказы составляют примерно 40% объема строительного рынка.

Поэтому стимулом к переходу на BIM стала возможность участвовать в госзаказах, поскольку подрядчики, не применяющие эти технологии, не проходили по квалификационным требованиям и не могли выполнять заказы на новое строительство, реконструкцию и капитальный ремонт на любых объектах с госучастием.

Власти Сингапура поступили еще жестче, все проекты площадью более 5 000 кв.м. поступают в экспертизу за разрешением на строительство исключительно в виде BIM-модели. Поэтому, уже в 2015 году 100% проектных организаций перешли на технологию информационного моделирования зданий.

В Дании с 2013 года все государственные и муниципальные проекты стоимостью свыше 700 000 евро, а также все проекты стоимостью свыше 2 700 000 евро, реализуемые на государственные кредиты или гранты, должны выполняться по BIM технологиям.

Россия идет тем же маршрутом, однако, частный бизнес значительно опережает государственного заказчика в интенсивности использовании BIM. Количество BIM проектов, выполненных по заказу частных клиентов на порядок выше. Множество девелоперов в квалификационных требованиях к тендерам зачастую указывает наличие опыта работы в BIM. Генпроектировщики требуют того же от субподрядчиков. Сейчас для проектных компаний неиспользование BIM может означать потерю заказов с рядом ключевых девелоперов страны.

Можно ожидать, что переход на BIM российских компаний произойдет задолго до того момента, когда это будет критически важным для выполнения госконтрактов.

Почему не все европейцы принимают BIM?

Нельзя утверждать, что весь проектно-строительный бизнес принимает BIM технологии с распростертыми объятиями.

Скажем, Финляндия, которая является одним из пионеров внедрения BIM, не может похвастаться повсеместностью ее применения. К примеру, в 2015 году был проведен опрос, результаты которого вызвали озабоченность финских специалистов, ведь информационное моделирование использовалось лишь в 20-30% компаний и организаций строительной отрасли. К примеру, если проектные компании используют моделирование в 50% случаев, а строительные компании пользуются BIM технологиями в 40% случаев, то доля заказчиков, кто готов работать с BIM не превышает 10-20%.

Великобритания также столкнулась с этим противодействием, даже в условиях, когда государство создавало осваивающим технологию информационного моделирования определенные финансовые льготы. После осознания этого факта властями были предприняты более жесткие действия по «стимулированию» перехода на BIM.

Можно сделать следующий вывод, что проектировщики и строители далеко не всегда готовы переходить на BIM технологии по собственной воле. Но их могут это заставить сделать требования заказчика.

При этом, заказчики должны предварительно внедрить BIM технологии в своих компаниях, что, очевидно, придется не всем по вкусу. В той же Финляндии 80% заказчиков вообще не имеют этого в планах.

Уровень внедрения BIM в России

Думаю, вы слышали о том, что существует четыре уровня внедрения BIM технологий.

Подавляющее большинство (90-95%) проектных компаний в России находится на первом уровне, выполняя проекты с применением той или иной степени автоматизации. Немногие компании (5-10%), давно работающие в BIM, достигают, скажем так, начальной стадии второго уровня.

Важно понимать, что проектная компания не сможет достичь второго уровня внедрения BIM самостоятельно, поскольку существенная доля информации этого уровня внедрения лежит в области ответственности заказчика и подрядчиков. Вряд ли вопросы определения ценообразования и трудозатрат будут когда-либо переданы в руки проектировщиков.

Можно констатировать, что в России на втором уровне находятся единичные холдинги или группы компаний, в которых под одним началом находится девелопмент, проектирование, управление строительством, генподрядчик и служба эксплуатации.

Третий уровень в России пока достижим в фантазиях. В Великобритании же, на гособъектах он должен быть достигнут к 2025 году.

BIM - это не 3 D!

Это нужно четко понимать, ведь в модель закладывается, кроме объемной геометрии (собственно 3D) всех элементов, масса дополнительной информации, которая может быть использована сметчиками, специалистами по закупке, разработчиками проекта производства работ, руководителями проекта, службой эксплуатации и т.п.

• 3D - полная информационная модель (проект) самого здания: архитектура, конструктив, инженерные системы.
• 4D - информационная модель включает сведения, позволяющие строить и визуализировать график выполнения работ.
• 5D - модель позволяет определять стоимость строительства и его этапов.

Возможно продолжить это перечисление (6D, 7D…), добавив уровни, учитывающие остальные жизненные циклы здания.

Так кому же нужен BIM?

Еще два года назад, участвуя в тендере на проектирование жилой застройки у одного известного девелопера, мы поинтересовались, почему заказчик требует от подрядчиков использовать Revit (одна из программ по BIM проектированию). Он ответил: «Чтобы избежать пересечений инженерных систем между собой и конструкциями на стройплощадке».

Позже, общаясь с другими девелоперами, мы не раз слышали точно такие же доводы. Всех волнует пересечения. С помощью BIMзаказчики хотели решить проблему недостаточной квалификации проектировщиков и строителей.

Однако, это самый низкий из возможных уровней использования BIM. Профессиональные проектировщики и строители без использования этих технологий вполне могли бы спроектировать и построить объекты любой сложности.

Истинное предназначение BIM намного шире: создать не только информационную модель здания, но и всего процесса строительства.

Проведем аналогию BIM технологий с бухгалтерией. Раньше вся бухгалтерия была «на бумаге»: чековые книжки, квартальные отчеты, журналы, а для проведения платежей нужно было ехать в банк. Это уровень полного отсутствия автоматизации и взаимоувязки.

Теперь вся бухгалтерия и банковские услуги могут быть в смартфоне: принимать и проводить платежи контрагентам, рассчитывать и платить налоги, отправлять отчеты в налоговую, вступать в общение с банком одним касанием пальца.

Это то, что может сделать BIM в строительстве.

Главная целевая аудитория BIM - заказчики, которые потенциально смогут управлять сложнейшим процессом проектирования, строительства и эксплуатации с максимальной эффективностью с минимальными усилиями.

Что сейчас может девелопер получать от BIM?

При нынешнем развитии BIMтехнологий в России девелоперу разумнее всего (не ввергая себя в значительные затраты) рассчитывать на следующее:

1. Выполнить проектную документацию в BIM с достаточной степенью проработанности. Это позволит избежать в дальнейшем изменений ТЭПов здания, ведь в модели будут учтены реальные размеры шахт, всех технических и прочих помещений. Также будут исключены основные коллизии (пересечения).
2. Выполнить тендерную документацию в BIM, которая позволит за относительно короткое время подготовить вполне точные спецификации и ведомости объемов работ, по которым можно провести тендер на выбор подрядчика. Будут исключены подавляющее большинство коллизий.

Внедрение функций расчета стоимости и графика выполнения работ может быть выполнено только при непосредственном участии заказчика, а значит ему придется понести затраты на BIM консультантов или нанять собственный штат BIM специалистов, чтобы подготовить все необходимые сведения для внесения и корректировки модель.

Кроме того, учитывая переменчивые условия, в процессе реализации проекта девелопер может изменить очередность и последовательность строительства, что потребует значительной корректировки модели в части объемов и последовательности «захваток».

Сколько стоят BIM программы?

BIM программ, которые покрывали бы все разделы почти нет, обычно разработчики программ охватывают отдельные разделы:

• ArchiCAD - архитектура;
• Allplan - архитектура и конструктив;
• Tekla - конструкции;
• MagiCad - инженерные системы;
• NanoCAD - инженерные системы и конструктив.

К комплексным BIM программам можно отнести наиболее популярную в России программу Revit от компании Autodesk, средняя стоимость около 75 000 руб. в год на одно рабочее место.

Ведро дегтя

Тема BIM очень живая и довольно активно пропагандируется, вселяя надежду, что эта технология быстро решит все проблемы проектирования в России.

Однако, стоит отметить следующее.

К нам приходит множество проектировщиков, которые хотят устроится на работу. Мы заметили, что нередко за знанием проектировщиком Revit и других современных программ скрывается его техническая некомпетентность. Поэтому, чертежи в 3D выглядят у этих проектировщиков очень эффектно, но совершенно безграмотно с технической точки зрения.

Поэтому, ключевая задача - зажечь настоящих профессионалов идеей перейти на BIM технологии.

Я многократно сталкивался с ситуацией, что большие мастера своего дела никогда не испытывают проблем с получением заказов, поэтому смысла отходить от привычного проектирования для них нет. Как только они изменят свое мнение, рынок проектирования изменится быстро.

Но как это сделать?

В этом году второй день конференции был полностью посвящен трансляциям технических презентаций. Все мероприятия, проходившие одновременно в пяти параллельных сессиях, доступны для просмотра на сайте организатора . В блоке «Архитектура и строительство», где всего выступило 12 спикеров, представители бюро «Артпот» Владислав Ливанов и Виталий Малоземов рассказали о своем опыте перехода с Autocad на Revit.

Забегая вперед, стоит сказать, что авторы не предлагают рецептов, которые мгновенно позволят проектировать в новой среде, а скорее наоборот — строят процесс перехода на последовательных этапах. Именно благодаря спланированному заранее процессу и комплексному подходу сотрудники бюро смогли перестроиться на работу в новой среде без потери времени и ущерба для проектирования.

Одна из основных ошибок архитекторов, по мнению докладчиков, состоит в том, что большинство пытаются все принципы взаимодействия, которые они выработали за долгое время в САПР-проектировании, перенести и на 3D платформу, что не может быть реализовано в принципе. Поэтому в студии была разработана спиральная модель развития по переходу на работу в Revit, которая позволяет двигаться логическими отрезками, закрепляя по пути промежуточные результаты.

Три слагаемых успеха

Прежде всего, в мастерской определили три базовых принципа, которые пригодятся любой студии, вне зависимости от среды проектирования, в которой она работают. Эти принципы на первый взгляд могут показаться банальными, но именно в этом многие и допускают ошибки, не отдавая должного внимания, казалось бы, очевидным понятиям. Первостепенные основы любого проектирования, по мнению авторов, выглядят следующим образом:

• Единая проектная сущность.
• Постоянное взаимодействие всех участников процесса.
• Единая структура хранения и передачи данных.

Единая проектная сущность подразумевает под собой совместную работу всех сотрудников с одним файлом. Не должно быть множества различных версий проекта или дополнительных чертежей, про которые не знает никто, кроме самого автора. То есть все участники процесса работают с одними и теми же проектными чертежами. Таким образом, в случае модификации одного элемента, эти элементы сразу же транслируются на остальные компьютеры, что исключает появления разных вариантов проекта.

Работа в одинаковых файлах требует налаженной коммуникации, и поэтому авторы доклада делают особый упор на постоянное взаимодействие всех участников процесса. Это особенно важно при работе со смежниками или в случаях, когда разные отделы разрабатываются на аутсорсе. Поэтому процесс взаимоотношений во время работы должен быть оговорен в самом начале. Необходимо, чтобы все участники сразу узнавали об изменениях, тем самым сводя к минимуму переделки и исправление ошибок.

Третья проблема связана с самими файлами, которые многие хранят и называют, как им самим угодно. В итоге, когда необходимо быстро найти нужный файл, особенно среди различных версий, то очень сложно бывает разобраться не только коллегам, но и самим авторам чертежей. Поэтому в каждой студии нужны общие правила по месту хранению, названиям папок, файлов и т.д.

Первая попытка, увеличившая продуктивность в 1,5 раза

Для перехода на Revit в мастерской была выделена отдельная проектная группа, где, в том числе, уже были и специалисты, знакомые с программой. Сразу же была поставлена амбициозная задача — полностью разработать проект в Revit’e и выдать готовую рабочую документацию, чего, впрочем, сходу достигнуть в полном объеме не удалость.

Архитекторам переход дался проще остальных, и даже с первого раза удалось выпустить рабочую документацию по разделу АР (архитектурные решения) . Но главная проблема возникла с остальными специалистами, и, прежде всего, с конструкторами, которые не смогли за короткое время адаптировать систему под себя, поэтому пришлось вернуться к разработке документации в обычном режиме.

Поняв, что придется всё равно работать в AutoCAD’e, в студии решили максимально использовать возможности программы, чтобы в итоге сэкономить времени для обучения персонала и новых попыток по переходу на BIM-проектирование. Были настроены подшивки, динамические блоки, разработаны шаблоны. Отдельного упоминания заслуживает диспетчер публикаций к печати, позволивший поставить выпуск рабочей документации буквально на поток.

Например, когда приходило время печатать проект, никто не тратил дополнительных усилий. Запускался мастер печати публикаций, который работал в полностью автономном режиме. Таким образом, не только уменьшилось время на распечатку, но и значительно возросла общая продуктивность мастерской. За счет использования новых инструментов удалось повысить скорость создания проекта сразу в 1,5 раза.

Необходимо связующее звено

Благодаря существенному сокращению времени разработки, удалось перевести одного из конструкторов исключительно на разработку конструктивных моделей в Revit, которые до этого приходилось кое-как выстраивать самим архитекторам. Такое промежуточное звено позволило нормализовать взаимодействие между архитекторами, работавших уже полностью в Revit’e, и конструкторами и инженерами, всё ещё использующими dwg-формат.

Такая модель работы позволила сделать важное изменение в работе мастерской — отделить основные проектные решения, разрабатывающихся на ранней стадии проектирования, от выпуска рабочей документации. То есть архитекторы продолжали работать в Revit’e, а все остальные специалисты получали их наработки в dwg-файлах экспорта и продолжали работать с файлами в AutoCAD’e. При этом параллельно с этим конструктор, работающий в Revit’e, поднимал по уже готовым чертежам трехмерную модель конструкций и согласовывал её с архитектурным отделом.

Благодаря этому решению уже на следующем объекте удалось получить не только архитектурную, но и конструктивную модель здания. Второй опыт и вся предварительная подготовка поспособствовали полному переходу мастерской на BIM-проектирование. Третий проект дома, наиболее сложного из трех, уже дедался всеми отделами в Revit.

Переход к проектированию в четырех измерениях

Получив полную поддержку заказчика, бюро решило дальше продолжить совершенствовать принципы работы и наладить ещё и строительный процесс, чтобы кардинально снизить стоимость возведения здания путем уменьшения накладных расходов и увеличения коэффициента полезного действия монтажных работ. Поэтому к трем направлениям добавился ещё и временной, строительный процесс, став четвертым измерением.

На этой стадии помогали такие программы как Navisworks и MS Project, где осуществлялась организация всего процесса, привязка к календарным планам, расчет трудозатрат и т.д. Специально для строителей с опережением самой стройки разрабатывалась отдельная модель здания, где собиралась информация, например, о количестве материалов, необходимых для производства каждого этапа строительных работ.

Уже на строительной площадке ГИП использовал именно эту модель, чтобы определять, какие материалы нужно закупить в ближайшее время. А если возникали вопросы по выполнению той или иной части, то прямо на модели дополнительно разрабатывались узлы, которые потом снова обсуждались на стройке, таким образом развивая идеи безбумажного проектирования.

Изображения autodeskuniversity.ru, fundyeng.com