BIM, Бам, Бом – современная версия сказки про стройку

1 Октября 2015

Надежда Гришина, руководитель направления информационного моделирования КРОК, Анна Завтур, директор по работе с корпоративными заказчиками КРОК

Начав развиваться с конца 70-х годов прошлого столетия, концепция BIM (Building Information Modeling — создание информационной модели строительного объекта) становится в наши дни не просто современным трендом, но и государственным стандартом.

Например, в Китае, Сингапуре и Норвегии процесс управления проектированием, строительством и эксплуатацией дорожных объектов в рамках государственного бюджетирования уже осуществляется в единой среде с предварительным информационным моделированием.

В России использование BIM только вводится в практику — разрабатываются нормативные документы, анализируются первые пилотные проекты, планируются преференции для применяющих BIM компаний. Попробуем разобраться, что такое BIM-технологии и в чем смысл объединения процессов проектирования, строительства и эксплуатации.

Предпосылки использования BIM в российских реалиях

Изначально концепция BIM была рассчитана на строительство архитектурных сооружений и высотных зданий. В первую очередь здесь важно, чтобы качество постройки было высоким, сроки строительства минимальные (быстрее, чем у конкурентов), а издержки и себестоимость как можно ниже. Этот подход был практически столь же революционным, как и когда-то предложенная идея разделения труда.

Аналогичные тенденции есть и в дорожной отрасли — понятие жизненного цикла необходимо для того, чтобы проектирование, строительство, реконструкция объектов и эксплуатация осуществлялись с минимальными издержками и максимальной стыковкой всех процессов между собой.

Весной прошлого года на президиуме Государственного совета Российской Федерации была сформирована задача создания поэтапного плана внедрения информационного моделирования в промышленном и гражданском строительстве.

Использование BIM на разных этапах жизненного цикла строительного объекта

Новый подход позволит оптимизировать затраты и снизить издержки производственного процесса, что особенно актуально в связи с нынешней экономической обстановкой в стране. К тому же информационное моделирование строительного объекта позволяет уменьшить разрыв между идеей, которая рождается задолго до старта конкурса на выполнение проекта, и непосредственно самой реализаций объекта, будь то дорога, мост или здание.

Весной этого года специалисты Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ уже отобрали более 20 пилотных проектов, подготовленных с использованием BIM-технологий. Результаты их экспертизы будут представлены на рассмотрение правительству, и до конца года уже должна быть разработана дорожная карта внедрения BIM-технологий, а в 2017-м — стандарт их использования.

Кроме того, уже готовится нормативная база для создания условий массового применения BIM-технологий в России, а также разрабатывается классификатор стройматериалов, изделий и конструкций на несколько тысяч позиций. Предполагается, что при таком формате работы несанкционированные попытки завысить смету или поменять материалы будут обречены на неудачу.

Единое пространство для работы

В идеальном случае BIM-решение должно охватывать весь жизненный цикл строительства — от предпроектной подготовки до эксплуатации и даже вывода из эксплуатации (например, реставрации) готового объекта. Управлять этими процессами можно в рамках единого информационного пространства, где любые изменения проекта доступны всем участникам — от инженера-проектировщика до прораба на стройке.

Контроль хода выполнения работ дорожного строительства

Так, разрабатывая собственное комплексное решение, основанное на BIM-технологиях, мы постарались объединить инструменты, необходимые для управления объектом промышленного и гражданского строительства на всем его жизненном цикле.

Это продукты для информационного моделирования, 3D-визуализации объектов, управления строительной техникой, для контроля качества и точности выполнения строительных работ, а также сегмент эксплуатации для учета состояния объектов и планирования ремонтных работ, в том числе и на базе предиктивной аналитики.

Контроль состояния используемой техники

Управление процессами осуществляется следующим образом. Созданная 3D-модель объекта строительства загружается в комплекс 3D-визуализации для подробного изучения, корректуры и демонстрации, например, инвесторам, после чего передается в систему управления строительной техникой. Непосредственно со строительной площадки мы получаем оперативную актуальную информацию о ходе работ для возможности анализа и управления данными процессами. Агрегированная информация, собранная по различным строительным участкам, передается в сегмент стратегического анализа в целях обеспечения руководства информацией для принятия обоснованных управленческих решений, а также в сегмент эксплуатации — для повышения эффективности работ на этом этапе.

Немного практики

Предположим, перед нами стоит задача строительства новой трассы. Прежде чем приступить к ее проектированию, нам нужно выбрать ее расположение исходя из ряда факторов — длины возможных траекторий (чем короче, тем лучше), наличия преград (национальные парки или озера), кадастровой стоимости участков, необходимости взаимосвязи с существующей дорожной сетью и пр. Если не предусмотреть подобные моменты, то их исправление выльется в огромные финансовые потери. Также проектным работам должен предшествовать сбор данных с места будущего строительства — геологические изыскания, данные лазерного сканирования, аэрофотосъемки и пр.

Даже если речь идет о реконструкции дороги, как правило, это расширение и изменение ее класса, то сбор данных позволит нам не затронуть имеющиеся коммуникации, например, связь, водо- и газообеспечение. На стадии проектирования линейной части важно предусмотреть свой ряд регламентов. В частности, радиус поворота скоростной трассы должен соответствовать стандартам и не превышать ограничений, также есть регламенты по расположению заправочных комплексов вдоль трассы. Подобное происходит и при проектировании искусственных сооружений — мостов, туннелей и подпорных стенок.

Методология единого рабочего пространства позволяет не только учесть все требования и особенности будущей постройки, но также прогнозировать возможные последствия недоучета или проектных изменений и вовремя их решать. Также очень важно предусмотреть вопросы договорных отношений и бюджетирования. Единое информационное пространство позволяет обобщить данные, которые используются на разных этапах жизненного цикла объектов дорожного строительства с учетом специфики отдельных подзадач и используемых инструментов.

Лоскутная организация управления строительством

Например, проектирование дороги в несколько десятков километров чаще всего ведется несколькими проектными институтами, которые в идеальном случае должны жить в едином пространстве, причем не только в координатном, но и в информационном, обмениваясь материалами разных участков проектирования. Дальше единая модель объекта загружается в систему автоматизированного управления строительной техникой (она заранее оснащена соответствующими датчиками и компьютеризована), которая, в свою очередь, будет давать обратную связь для осуществления глобального мониторинга.

Подобным образом достигается максимальное соответствие проекта строительству, непрерывно контролируются качество и плотность укладки дорожного покрытия (только представьте — асфальт можно уложить с миллиметровой точностью), сокращается простой строительной техники и пр.

сопоставление с организацией работ в рамках концепции BIM

При этом платформы, используемые в основе BIM, должны поддерживать работу с мобильных устройств и передачу данных с удаленных датчиков на строительной площадке в диспетчерский пункт. Таким образом, можно достичь глобального обмена информацией между различными этапами дорожного строительства и оперативного — в течение дня, а не недели — решения возникающих проблем. В целом же оперативный контроль и мониторинг хода строительства, как показывают тесты, увеличивают производительность строительных работ в 1,5-2 раза.

Эксплуатация с умом

После того как строительство дороги или искусственного сооружения завершено, начинается этап эксплуатации, который может длиться в среднем от 30 до 80 лет. Здесь также важно иметь возможность доступа ко всей проектной и предпроектной документации, чтобы спланировать ремонтные работы на объекте с учетом его особенностей, а также фиксировать дефекты, учитывать состояние освещения, разделительных ограждений и пр. в едином пространстве.

К сожалению, в настоящее время разрыв между этапами проектирования, строительства и эксплуатации возникает практически всегда — из-за того, что разными задачами занимаются различные организации. По большей части это связано с отсутствием общих регламентов и хранилища данных между различными подрядными организациями. А вместе с утерей данных теряются также время и деньги.

Тем временем наличие и полнота информации на каждом этапе жизненного цикла любого объекта инфраструктуры дают возможность в любой момент времени получить все необходимые данные в процессе строительства дороги и в дальнейшем — на этапе эксплуатации. Отсутствие продуманного BIM-подхода не позволит быстро и экономически эффективно проектировать, строить и эксплуатировать дороги, а также в значительной степени затруднит их эксплуатацию. Что скажется на общем состоянии объектов.

Чтобы предотвратить этот технологический разрыв и унифицировать процесс строительства дорожных объектов, конечно, потребуется время. Но первые шаги в этом направлении уже сделаны. Агрегированная на предыдущих этапах информация, собранная по различным строительным участкам, для эффективного планирования всех видов работ на этапе эксплуатации может быть передана в отдельный сегмент BIM, включающий в себя как аналитические инструменты, так и отчетные формы.

Преимущества в примерах

Например, один из партнеров КРОК в реализации технологии BIM в России, компания Bentley Systems, участвует в проекте создания Cross Rail. Это самый крупный проект метро в Северном Хемпшире, Великобритания. Его стоимость — около $25 млрд, сроки реализации — 10 лет с учетом проектирования и строительства. Цель проекта состоит в строительстве новой подземной железнодорожной линии протяженностью 10 км под Лондоном, а также реконструкции существующей 35 км линии на запад и 50 км на восток. После завершения строительства в 2017 году Cross Rail будут пользоваться около 200 миллионов пассажиров ежегодно.

Новая железная дорога позволит уменьшить перегрузку существующих веток и значительно сократит время в пути. Также метро принесет существенные экономические выгоды и должно сыграть значительную роль в обеспечении будущего экономического роста как в Лондоне, так и Великобритании в целом. В частности, это генерация до 14 тысяч рабочих мест на пике строительства. По подсчетам, на каждый фунт, вложенный в строительство железной дороги, в экономику Великобритании будет возвращено в 2,5 раза больше.

Однако при создании такого комплексного инфраструктурного объекта, в котором пересекаются практически все инженерные разделы — линейная часть, генплан, архитектура, прочностные расчеты, электрика, слаботочные системы и т.д., — очень важно использовать комплексное решение, объединяющее проектировщиков, строителей и эксплуатационников в общую среду по созданию и обмену информацией.

Подобная задача возникла и в этом проекте — важно было скоординировать действия всех участников на разных стадиях, включая проектирование в едином пространстве, эффективное управление действиями субподрядчиков, предоставление актуальной информации на этапе строительства и создание 3D-модели объектов для этапа эксплуатации на ранних стадиях.

Другой пример — визуализация хода строительства искусственных сооружений на основе информационного моделирования. Речь идет о пилотном проекте, реализованном специалистами КРОК совместно со студентами Школы 3D-решений для отдела диагностики «Автодор-Инжиниринг». Для демонстрации технологий строительства был выбран двухполосный Аксайский мост, уже введенный в эксплуатацию. В будущем это позволит осуществлять демонстрационные показы этапов строительства объектов инфраструктуры с детализацией, максимально приближенной к реальности.

Подобный пилотный проект реализован и для Министерства транспорта и дорожного хозяйства Республики Татарстан — там производилась визуализация Зеленодольской развязки на голографическом столе. Детализированная демонстрация спроектированного объекта строительства может ускорить процесс поиска инвесторов и согласования проекта, а также избежать недоучета стратегически важных моментов на этапе проектирования.

Еще один пример частичной реализации концепции BIM связан с технологией создания 3D-модели на основе цифровых фотографий. Решение позволяет за считанные часы или дни получить актуальную информацию о текущем состоянии строительных площадок и объектов даже в случае утери технической документации.

Например, так были получены модели транспортной развязки для дальнейшей реконструкции объекта, зданий и сооружений для контроля этапов строительства, а также ряда объектов культурного наследия, для их моделирования и реконструкции. В частности, для построения 3D-модели основного офиса КРОК фотосъемки здания производились с помощью беспилотников, они могли быстро облететь здание со всех сторон. Специальное программное обеспечение позволило восстановить 3D-модель из фотографий, которая затем была загружена в голографический стереостол. Надев специальные 3D-очки, объект можно рассмотреть со всех ракурсов — по ощущениям он практически не отличается от реального.

Что же дальше?

Пока Минстрой РФ готовит дорожную карту и стандарт внедрения BIM-технологий в России, проектные институты, а также организации, обладающие собственными линейно-протяженными, гражданскими, промышленными, энергетическими и нефтегазовыми объектами, которые нуждаются в «умной» эксплуатации, активно примеряют на себя новую технологию. Это заметно уже по числу заказчиков, заинтересованных в демонстрации основ BIM, еженедельно посещающих наш офис.

Визуализация процесса строительства искусственных сооружений на примере Аксайского моста

Одни из них рассматривают внедрение полного комплекса решений, другие — только софтверных частей для проектирования, третьи всерьез раздумывают над возможностями потребления BIM как SaaS-услуги и т.д. Есть и те, кому необходимо быстро переквалифицировать собственные кадры. В частности, несколько университетов уже планирует отправить своих преподавателей на прохождение нашего учебного курса «BIM. Информационное моделирование», чтобы ввести подобный предмет в учебную программу. Так что эра BIM уже не за горами.

BIM, Бам, Бом – современная версия сказки про стройку
Источник:
БИТ. Бизнес & информационные технологии

Все публикации

Видео


Интеллектуальное здание: от строительства до эксплуатации

Калькулятор по мини-ТЭС
Своя энергия —
— свои тарифы!
Рассчитать