BIM технологии: организация, программно-техническое обеспечение, перспективы

Обсуждение преимуществ от внедрения BIM технологий фактически закончилось, и с 2022 года начинается практический этап перехода строительной отрасли на информационное моделирование. Требования о создании модели BIM стали обязательными для технических заказчиков и застройщиков, работающих по госзаказам. Участникам строительного рынка предстоит освоить большой объем информации в связи с переходом на новые методы работы.

Информационное моделирование зданий (Building Information Modeling) — отражение современных подходов к проектированию и управлению строительством. В основу идеи (технологии) положено создание единой цифровой модели строительного объекта, которая объединяет его трехмерный (3D) образ со всеми численными и графическими составляющими строительного производства. При этом, созданная еще на стадии проектирования BIM модель здания, продолжает жить и после сдачи объекта в эксплуатации. Она используется при ремонте, реконструкции, модернизации, постоянно дополняется и фактически определяет техническую судьбу здания вплоть до конца его жизненного цикла.

Схема объединения бизнес процессов в информационную модель здания.

Короткая аббревиатура BIM скрывает за собой не просто красивую теоретическую идею. Внедрение технологии информационного моделирования несет большую практическую выгоду, реальный финансовый выигрыш — именно поэтому она вызывает интерес у застройщиков и генеральных подрядчиков.

Применение BIM-технологий в строительстве позволяет объединить все разделы и решения в одной визуализированной модели. Заказчик может увидеть результат строительства еще до его начала. Объект можно детально рассмотреть снаружи и внутри, осуществляя по нему виртуальную прогулку. Добавление к 3D-визуализации 4D –компонента (время) дает возможность внедрить календарно-сетевое планирование, а 5D (расчеты) — формировать нормы, устанавливать расценки, составлять смету.

Информационная модель здания (BIM) — это виртуальная модель строительного объекта, представляющая собой совокупность взаимосвязанной информации о здании, которой можно управлять и которую можно изменять, дополнять, контролировать в автоматическом режиме. Ввод в систему нового элемента или параметра автоматически влечет за собой изменение всех, связанных с ним компонентов: 3D-визуализации, чертежей, спецификаций, календарного графика.

В информационной BIM модели содержится полная информация, позволяющая:

• создавать и корректировать проектно-сметную документацию;
• производить расчет конструктивных, инженерных элементов;
• составлять планы и графики строительных работ;
• оформлять заказы на оборудование, стройматериалы;
• производить контроль над каждым этапом строительства;
• принимать стратегические и проектные решения;
• управлять эксплуатацией здания до момента его сноса.

Такое определение BIM выступает основой для разработчиков программных средств проектирования в сфере информационного моделирования зданий. Благодаря согласованности и взаимосвязанности всех составляющих, независимо от вида введенной информации, модель способна динамически изменяться, при этом автоматически производится количественный пересчет проекта в целом. Над ним могут работать одновременно разные специалисты: проектировщики, инженеры, строители, сметчики, при этом все технические решения осуществляются в едином информационном пространстве. Более того, проект имеет привязку к реальному времени и месту, что существенно сокращает сроки согласований и принятия решений.

В разных источниках данные о результатах внедрения BIM технологии могут отличаться, но в среднем они свидетельствуют о том, что это повышает экономическую эффективность инвестиционно-строительного проекта по всем показателям:

• снижение числа коллизий, нестыковок в проектной
• документации — до 40 %;
• ускорение процесса проектирования — до 30%;
• сокращение потерь времени на согласования — до 80%;
• сокращение срока строительства объекта — до 10%;
• увеличение рентабельности проекта — до 15%;
• снижение себестоимости строительства — до 30%.

Очевидно, что такая эффективность информационного моделирования зданий (BIM) привлекает внимание строительных инвесторов, генеральных подрядчиков, технических заказчиков. В течение последних 5—7 лет, еще до начала внедрения цифрового моделирования на государственном уровне, многие крупные застройщики начали в том или ином виде внедрять технологии BIM при реализации своих проектов. Тем более, что в Москве и Санкт-Петербурге органы экспертизы принимают цифровую модель в дополнение к пакету традиционной бумажной документации.

Примеров применения BIM технологий в России уже немало, хотя на законодательном уровне эта работа только начинается. Например, самое высотное здание в Европе — «Лахта-центр» (СПб), общественно-деловой комплекс, где находится штаб-квартира «Газпрома», Жилые комплексы в Москве от MR Group, Новолипецкий металлургический комбинат, сооружения для олимпийских игр в Сочи.

Особенно важную роль играют BIM технологии в архитектуре: при восстановлении, реконструкции исторических памятников культурного наследия. Среди таких примеров проект православного храма в Новосибирске, информационная модель Страстного монастыря в Москве и многие другие объекты.

Практическая работа по внедрению информационного моделирования включает несколько этапов. Большинство компаний, уже представляющих, что такое BIM технологии в строительстве, используют ее только на стадии проектирования (около 80%), еще 15 % применяют при строительстве и лишь порядка 5 % застройщиков передают BIM-модель здания эксплуатирующей организации. В целом процесс моделирования носит этапный характер.

BIM проектирование — это создание архитектурной 3D модели здания, включая все планы, разрезы и виды, предусмотренные нормативной документацией для раздела архитектурных решений. 3D-визуализация — очевидное и самое большое преимущество BIM модели. Принципиальное отличие новой технологии от ранее использовавшихся САПР: трехмерное моделирование конструкций и объединение графической и неграфической информации.

Как правило, при построении 3D модели строительного объекта в качестве основы используется ЦМР (цифровая модель рельефа), построенная на основе данных лазерного сканирования. Каждый моделируемый BIM компонент сооружения имеет присвоенное значение семейства (аналог САПР библиотеки элементов), например: стена, пол, лестница и так далее. Кроме того он имеет определенный набор атрибутов, связывающих компонент со всеми другими аспектами строительного процесса. Поэтому при внесении изменений в проект, они сразу же отражаются во всех разделах: на планах, конструктивных чертежах, в текстовой информации.

1. После создания 3D модели или ее загрузки в BIM-программу, производится автоматический расчет всех параметров, формирование рабочих чертежей, спецификации, сметной стоимости. На их основе рассчитывается и вводится в BIM модель план инженерных коммуникаций с учетом естественной освещенности, тепловых потерь и т.д.
2. После определения всех расчетных объемов сотрудники соответствующего отдела разрабатывают ПОС (проект организации строительства) и ППР. BIM программа автоматически составляет календарный график выполнения всех работ. В систему вводятся логистические данные, определяющие количество, виды материалов и оборудования, которые должны быть доставлены на строительную площадку, и в какой срок.
3. После сдачи объекта информационная модель контролируется эксплуатирующей службой, а установка специальных датчиков позволяет отслеживать состояние инженерных систем.

Можно сказать, что в технологии информационного моделирования BIM, каждый проект создается дважды. Первоначально — в виртуальной среде, где проектировщики, инженеры, строители согласовывают свои решения, проверяют проект на отсутствие ошибок и нестыковок, корректируют модель. Второй раз он создается в реальной среде, при этом BIM на стройке так же может корректироваться при необходимости, однако процесс внесения и согласования изменений будет занимать намного меньше времени, чем при обычных методах работы.

В настоящее время развитие технического обеспечения информационного моделирования развивается в двух направлениях. Первое — создание разработчиком программы, которая реализует и хранит данные в едином собственном формате, и плюс к этому создание линейки приложений, конвертирующих данные в этот формат. Как правило, вся информация зашита в одном файле.

Реализация всего процесса на единой платформе ускоряет работу и обеспечивает полноту информации, однако объем единого файла может быть слишком большим и неудобным для использования, например, на ноутбуке. Многие разработчики ПО делят единую модель на несколько связанных тематических файлов, что позволяет работать специалистам разного профиля в своем разделе (Bentley AECOsim Building Designer).

Некоторые BIM системы ориентируются на создание единого интерфейса, позволяющего работать с данными о технических структурах разного вида. Это, так, называемый интеграционный подход (Autodesk Robot Structural Analysis Professional). Также имеет место федерированный подход к BIM технологии в проектировании и строительстве, когда единая информационная модель создается блоками в разных программах, а затем ее общая «сборка» производится на одной платформе (Autodesk NavisWorks, Tekla BIMsight).

Разработчики предлагают довольно много программных комплексов для BIM проектирования в строительстве и построения информационных моделей (AutoCAD Structural Detailing, AutoCAD, Revit Structure). В том числе, есть и отечественные разработки: Renga, ЛИРА–САПР. Каждый их программных комплексов реализует большинство или часть задач информационного моделирования. Основные изготовители программного обеспечения (Autodesk, Graphisoft, Nemetschek и др.) поддерживают формат IFC6, могут импортировать из него информацию, и экспортировать в комплекс файлы, созданные на ином программном обеспечении.

Очевидно, что информационная модель, в которой будут работать проектировщики, строители и другие специалисты по обеспечению строительного процесса, должна быть универсально и легко читаемой для всех. Блоки, элементы должны быть стандартизованы, связаны с процессами, материалами, результатами и свойствами конкретных объектов.

Для этого в России уже создано порядка 15 ГОСТов и 8 СП, так или иначе регламентирующих процессы BIM в строительстве. Приведем некоторые из них:

• ГОСТ Р 10.0.05-2019/ИСО 12006-2:2015. (Структура информации об объектах строительства).
• ГОСТ 57563-2017 (Основные положения по разработке стандартов информационного моделирования зданий и сооружений).
• ГОСТ 12006-2-2017 (Основы классификации информации для целей информационного моделирования).

Достаточно подробно разработан классификатор строительных ресурсов (около 120 тыс. позиций). Код материальных ресурсов обычно соответствует ОКПД2, КСП, ОК 034-2014 (Классификатору продукции по видам деятельности). Изображение элемента инженерных систем или технологического оборудования может быть взято из библиотеки параметризированных блоков.

Уже на стадии BIM проектирования здания исполнители должны сформировать правила обозначения элементов оборудования, провести большую подготовительную работу по созданию семейств элементов с набором атрибутов, однозначно идентифицирующих каждый из них в единой модели. Так, описание одной строительной конструкции, например, стены, включает несколько десятков строк, где зашифровано описание материалов, геометрии, внутренних элементов (дверные проемы, окна).

Уже в 2020 году органы Госэкспертизы принимали материалы проектирования BIM в формате информационной модели, однако предъявляли различные требования к составу и наименованию атрибутов, их группировке по семействам и тапам данных. Преимущественно их подавали на экспертизу крупные застройщики наряду с проектной документацией в обычном формате. В 2020-2021 году был принят ряд нормативных документов:

• Правила формирования и ведения информационной модели, требования к составу сведений и формату электронных документов (Пост. Прав. № 1431 от 15.09.2020 г).
• Методика определения стоимости проектировочных работ с разработкой BIM моделей (Приказ Минстроя № 854/пр от 24.12.2020 г).
• Об установлении случаев, когда проектирование BIM является обязательным при строительстве (Пост. Прав. № 331 от 05.03.2021 г).

Согласно Постановлению № 331, все технические заказчики, генподрядчики, застройщики, осуществляющие проектирование ОКС после 1 января 2022 года обязаны представлять на Госэкспертизу проект в форме информационной модели. Пока работу с информационными моделями освоили только крупнейшие строительные компании, многим другим не хватает обученных кадров, материально-технических ресурсов, наконец, знаний в области BIM проектирования в строительстве. Но двигаться в этом направлении придется — иначе есть риск стать аутсайдерами строительной отрасли.

В июне 2021 года в России была зарегистрирована Ассоциация «Национальное объединение организаций в сфере технологий информационного моделирования» (НОТИМ). Он уже работает и имеет свой официальный сайт. Организация намерена практически регулировать внедрение BIM, включая работу с органами Госэкспертизы, с разработчиками программного обеспечения, организацию курсов повышения квалификации специалистов разного профиля (как проектировщиков, так и строителей) в сфере информационного моделирования. Это полезная площадка для получения информации о ходе внедрения новой технологии в строительной отрасли России.