CC BY
145
сАпр и гис
BIM
дорог: оценка зрелости технологии w
Скворцов А.В., д.т.н., профессор, генеральный директор ООО «ИндорСофт» (г. Томск)
Рассматривается I-CMM — интерактивная модель оценки зрелости BIM (Interactive BIM Capability Maturity Model) с точки зрения её применимости в дорожном хозяйстве. На основе опроса экспертов в области проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог, получена грубая оценка современного уровня зрелости типичной отечественной организации. Отмечается необходимость широкого поэтапного преобразования современной нормативно-технической базы для соответствия современным требованиям BIM.
1. Введение
Идея информационного моделирования зданий (англ. Building Information Modeling, BIM) возникла в 1975 г. (изначально под другим именем) в результате эволюционного развития теории архитектурных САПР. Но как единая технология BIM начала активно применяться примерно с 2002 г. благодаря широкому внедрению базовых принципов BIM в программном обеспечении ведущих разработчиков архитектурных систем, в первую очередь в системе ArchiCAD [1].
С начала 2000-х годов начали появляться первые национальные нормативные документы (Австралия, Великобритания, Гонконг, Дания, Испания, Нидерланды, Норвегия, Сингапур, США, Финляндия), регламентировавшие процесс информационного моделирования зданий. В результате обобщения опыта их применения стали создаваться и международные стандарты. Так, в International Standard Organization (ISO) имеется два технических комитета, которые имеют прямое отношение к BIM. Это:
■ Технический комитет ISO/TC 184 — Automation systems and integration (Системы промышленной автоматизации и интеграции), подкомитет SC 4 — Industrial data (Промышленные данные). В этом подкомитете на основе разработки IFC 4 международного консорциума buildingSMART разработан стандарт ISO 16739:2013 Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries. Это стандарт на описание форматов обмена данными между BIM-системами.
■ Технический комитет ISO/TC 59 — Buildings and civil engineering works (Строительство зданий), подкомитет SC 13 — Organization of information
about construction works (Организация информации о строительных работах). Этот подкомитет разработал базовые 7 стандартов, все направленные на управление проектированием и строительством зданий на основе BIM-моделей:
• ISO 12006-2:2001 Building construction — Organization of information about construction works — Part 2: Framework for classification of information.
• ISO 12006-3:2007 Building construction — Organization of information about construction works — Part 3: Framework for object-oriented information.
• ISO/TS 12911:2012 Framework for building information modelling (BIM) guidance.
• ISO 16354:2013 Guidelines for knowledge libraries and object libraries.
• ISO 22263:2008 Organization of information about construction works — Framework for management of project information.
• ISO 29481-1:2010 Building information modelling — Information delivery manual — Part 1: Methodology and format.
• ISO 29481-2:2012 Building information models — Information delivery manual — Part 2: Interaction framework.
В вышеперечисленных международных стандартах пока ещё не нашли отражение многие стороны реальной работы в методологии BIM, поэтому на практике применяются различные национальные стандарты, стандарты консорциума buildingSMART, а также стандарты де-факто отдельных фирм — разработчиков программного обеспечения.
Несмотря на то, что технология BIM в явном виде (по своей исходной аббревиатуре BIM — building information model) относится
12 | САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014
САПР и ГИС
к зданиям, последние несколько лет всё активнее начали говорить о применимости BIM-технологии к строительству любых капитальных сооружений, в том числе и автомобильных дорог. Так, о претензиях BIM на автомобильные дороги говорится в стандарте ISO 29481-1 «Building information modelling — Information delivery manual — Part 1: Methodology and format», где в п. 2.2 даётся следующее определение BIM (обратите внимание, что расшифровка аббревиатуры изменена):
«BIM (англ. building construction information model) — это цифровое представление любого строительного объекта (включая здания, мосты, дороги и пр.), совместно используемое и являющееся надёжным источником принятия решений».
Уже известны многочисленные попытки применения отдельных технологий BIM в дорожном хозяйстве как за рубежом, так и в России. И, как правило, опыт такого рода применения описывается как положительный.
Это тем более удивительно, ведь сейчас в мире нет ни одного BIM-стандарта для комплексного описания проектов автомобильных дорог и, как следствие, нет ни одной САПР автомобильных дорог, которая могла бы называться BIM-системой!
В данной статье попробуем разобраться, о чём идёт речь. Для этого мы рассмотрим I-CMM — интерактивную модель оценки зрелости BIM (Interactive BIM Capability Maturity Model), вошедшую в стандарт National BIM Standard (NBIMS, США). Несмотря на то, что эта модель была разработана в 2007 г., она до сих пор не потеряла актуальности и широко используется для оценки уровня применения технологий BIM для управления строительством и эксплуатацией зданий.
2. Модель оценки зрелости BIM
Для разработки модели оценки зрелости BIM авторы американского стандарта National BIM Standard (NBIMS) использовали метод ситуационного анализа, представленный в [2]. В стандарте NBIMS вводится модель I-CMM [3], в соответствии с которой выделяется 11 критериев (категорий, областей интересов), по которым выполняется оценка процесса исполнения строительных контрактов. Каждый критерий в результате экспертной оценки получает уровень зрелости от 1 до 10. Каждый полученный уровень умножается на коэффициент важности, а результат суммируется. Итоговое значение позволяет дать общую оценку зрелости применяемой BIM-технологии.
Сама модель представлена разработчиками в общем доступе в виде электронной таблицы Microsoft Excel (рис. 1). В этой модели можно самостоятельно вводить оценки зрелости отдельных категорий и немедленно получать итоговый результат.
Рассмотрим различные элементы модели I-CMM версии 2.0, выпущенной в 2012 г.
Стандарт NBIMS в части I-CMM вводит следующие 11 критериев экспертных оценок. Ниже приведён вольный авторский перевод (рис. 2, 3):
■ A. Data Richness (Полнота данных, важность 84%). Характеризует полноту представления информационной модели здания от отдельных несвязанных элементов данных до полного владения всей значимой информацией и знаниями об объекте в BIM-системе.
• Уровень 1. Basic Core Data. В электронном виде имеются только самые базовые данные.
September 29, 2014
©NIBS 2012
The Interactive BIM Capability Maturity Model
Area of Interest Weighted Importance Choose your perceived maturity level Credit
Data Richness 84% Data Plus Expanded Information 4,2
Life-cycle Views 84% Add Construction/ Supply 2,5
Change Management 90% Limited Awareness 2J
Roles or Disciplines 90% Partial Plan, Design&Constr Supported 4,5
Business Process 91% Some Bus Process Collect Info 2,7
Г/niejfness/ Response 91% Data Calls Not In BIM But Most Other Data Is 2,7
Delivery Method 92% Limited Web Enabled Services 4,6
Graphical Information 93% 3D - Intelligent Graphics 6,5
Spatial Capability 94% Basic Spatial Location 1,9
Information Accuracy 95% Limited Ground Truth - Int Spaces 2,9
Interoperability/ IFC Support 96% Most Info Transfers Between COTS 4,6
[ЧйНапл! Institute of -r. aniLDlHC SCIFMCFS Credit Sum 40,0
Щ Jf F*dlthw |П[[НП1Л1*Л C-r-. -Vji Mtforei Sanded Maturity Level Minimum BIM
ADMINISTRATION Points Required for Certification Levels
Low High
40 49,9 Minimum BIM
50 59,9 Minimum BiM
60 69,9 Certified
70 79,9 Silver
80 89,9 Gold
90 100 Platinum
Remaining Points Required For:
Certified
20,0
Рис. 1. Интерактивная модель зрелости BIM в виде электронной таблицы Microsoft Excel
САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014 | 13
САПР и ГИС
• Уровень 2. Expanded Data Set. В электронном виде имеются базовые и некоторые вспомогательные данные.
• Уровень 3. Enhanced Data Set. Имеются зачатки моделей данных.
• Уровень 4. Data Plus Some Information. Данные позволяют извлекать новую информацию.
• Уровень 5. Data Plus Expanded Information. Данные приобретают официальный статус и становятся первичным источником принятия решений.
• Уровень 6. Data w/Limited Authoritative Information. В электронном виде имеются отдельные метаданные и информация становится доступнее.
• Уровень 7. Data w/Mostly Authoritative Information.
Capability Maturity Model Category Descriptions
Weight Title Description
1,1 Data Richness Identifies the completeness of the building Information Model from initially very few pieces of unrelated data to the point of it becoming valuable information and ultimately corporate knowledge about a facility
1,1 Life-cycle Views Views refer to the phases of the project and identifying how many phases are to be covered by the BIM. One would start as individual stove pipes of information and then begin linking those together and taking advantage of information gathered by the authoritative source of the information. This category has high cost reduction, high value implications based on the elimination of duplicative data gathering. The goal would be to support functions outside the traditional facility management roles, such as first responders.
1,2 Roles Or Disciplines Roles refer to the players involved in the business process and how the information flows. This is also critical to reducing the cost of data re-collection. Disciplines are often involved in more than one view as either a provider or consumer of information. Our goal is to involve both internal and external roles as both providers and consumers of the same information so that data does not have to be re-created and that the authoritative source is the true provider of the information.
1,2 Change Management Change Management identifies a methodology used to change business processes that have been developed by an organization. If a business process is found to be flawed on in need of improvement, one institutes a "root cause analysis" of the problem and then adjusts the business process based on that analysis. Since this is related to the following item, business processes it should come after it.
1 3 Business process The business process defines how business is accomplished. If the data and information is gathered as part of the business process then data gathering is a no cost reguirement. If data is gathered as a separate process then the data will likely not be accurate. The goal is to have data both collected and maintained in a real time environment, so as physical changes are made they are reflected for others to access in their portion of the business process.
1,3 Timeliness/ Response While some information is more static than other information it all changes and up to the minute accuracy may be critical in emergency situations. The closer to accurate realtime information you can be the better quality the decisions that are made. Some of those decisions may be life saving in nature.
1 A Delivery Method Data delivery is also critical to success. If data is only available on one machine then sharing can not occur other than by email or hard copy. In a structured networked environment if information is centrally stored or accessible then some sharing will occur. If the model is a systems oriented architecture (SOA) in a web enabled environment the nentcentricity will occur and information will be available in a controlled environment to the appropriate players. Information assurance must be engineered into all phases.
1,5 Graphical Information Often the starting point is a non-graphical environment. The advent of graphics helps paint a clearer picture for all involved. As standards are applied then information can begin to flow as the provider and receiver must have the same standards in place. As 3D images come into play more consumers of the information will have a common view and a higher level of understanding will occur. As time and cost are added then the interfaces can be expanded significantly.
1,6 Spatial Capability Understanding where something is in space is significant to many information interfaces and the richness of the information. Energy calculations must know where the heat gains will come from, first responders need to know where water supplies and utility cutoffs are located in relation to the facility.
1 7 Information Accuracy Having a way to ensure that information remains accurate Is only possible through some mathematical ground truth capability. Having a mathematical product will also allow for better management by supporting difficult to game metrics. These numbers can be used for occupancy, information collection completeness and overall inventory calculations.
1,8 Interoperability/ IFC Support Our ultimate goal is to ensure interoperability of information. Getting accurate information to the party requiring the information. There are many ways to achieve this, however the most effective is to use a standards based approach to ensure that information is a form that it can be shared and products are available that can read that standard for of information.
Рис. 2. Интерактивная модель зрелости BIM (описания категорий экспертных оценок)
14 | САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014
САПР и ГИС
Большинство пользователей полагается на информацию как надежную и официальную. Требуется только малая доля дополнительных проверок.
• Уровень 8. Completely Authoritative Information. Вся информация имеет метаданные и официальный статус.
• Уровень 9. Limited Knowledge Management. Информация частично взаимоувязана, а для управления ею начинают применяться различные стратегии управления знаниями.
• Уровень 10. Full Knowledge Management. Вся информация официально доступна в электронном виде, полностью взаимоувязана, а для работы с ней применяются методы управления знаниями.
■ B. Life-cycle Views (Вид жизненного цикла, важность 84%). Характеризует, насколько много этапов жизненного цикла покрывается BIM-системой. Данный критерий очень важен, т.к. более высокий уровень характеризует отсутствие дублирования в сборе данных.
• Уровень 1. No Complete Project Phase. Собираемые данные не разделяются по этапам жизненного цикла.
• Уровень 2. Planning & Design. Выделяются данные только одного этапа жизненного цикла (обычно это этап планирования или проектирования, но может быть и строительство).
• Уровень 3. Add Construction/Supply. Данные собираются для двух этапов жизненного цикла (обычно для проектирования и строительства), при этом данные на этих этапах собираются независимо друг от друга.
• Уровень 4. Includes Construction/Supply. Добавляется третий этап жизненного цикла (обычно снабжение ресурсами), но обмена данными между этапами по-прежнему нет.
• Уровень 5. Includes Constr/Supply & Fabrication. Появляется четвёртый этап жизненного цикла (обычно монтаж конструкций) и появляются элементы обмена данными между этапами жизненного цикла.
• Уровень 6. Add Limited Operations & Warranty. Добавляется новый этап жизненного цикла (гарантийное обслуживание) и появляется ясный обмен информацией между этапами от проектирования до строительства.
• Уровень 7. Includes Operations & Warranty. Информация, собранная на ранних стадиях, доступна при строительстве и эксплуатации.
• Уровень 8. Add Financial. Поддерживается стоимостная модель. Для этого информация о стоимости привязывается к объектам на всех этапах жизненного цикла. Становятся возможны оценки стоимости строительства и эксплуатации здания в течение всего жизненного цикла.
• Уровень 9. Full Facility Life-cycle Collection. Поддерживаются все этапы жизненного цикла, и информация полностью передаётся между этапами.
• Уровень 10. Supports External Efforts. Внешняя информация привязывается к модели здания, и становится возможным анализ здания в контексте внешней среды в течение всего жизненного цикла.
■ C. Roles Or Disciplines (Должностные обязанности, важность 90%). Роли (должностные функции или обязанности) определяют, каким образом люди вовлечены
в бизнес-процессы и как передаётся информация. Данный критерий оценивает отсутствие повторного создания информации, а также того, что источником официальных данных является их реальный создатель.
• Уровень 1. No Single Role Fully Supported. Никакие должностные обязанности не поддерживаются BIM-системой.
• Уровень 2. Only One Role Supported. Только одна должностная обязанность поддерживаются BIM-системой.
• Уровень 3. Two Roles Partially Supported. Не менее двух должностных обязанностей поддерживается BIM-системой, однако для их исполнения требуется применение различных программных продуктов на одном рабочем месте.
• Уровень 4. Two Roles Fully Supported. Не менее двух должностных обязанностей поддерживается BIM-системой, и для их исполнения не требуется применения различных программных продуктов на одном рабочем месте.
• Уровень 5. Partial Plan, Design&Constr Supported. Все должностные обязанности в рамках планирования и проектирования, а также частично и в рамках строительства, полностью поддерживаются, причём в рамках одной программной системы на одном рабочем месте.
• Уровень 6. Plan, Design & Construction Supported. Все должностные обязанности в рамках планирования, проектирования и строительства полностью поддерживаются, причём в рамках одной программной системы на одном рабочем месте.
• Уровень 7. Partial Ops & Sustainment Supported. Все должностные обязанности в рамках планирования, проектирования и строительства, а также частично и в рамках эксплуатации, полностью поддерживаются, причём в рамках одной программной системы на сд-ном рабочем месте.
• Уровень 8. Operations & Sustainment Supported. Все должностные обязанности в рамках планирования, проектирования, строительства и эксплуатации полностью поддерживаются, причём в рамках одной программной системы на одном рабочем месте.
• Уровень 9. All Facility Life-Cycle Roles Supported. Все должностные обязанности в рамках всех этапов жизненного цикла полностью поддерживаются, причём в рамках одной программной системы на одном рабочем месте.
• Уровень 10. Internal and External Roles Supported. Все контрактные обязанности внешних исполнителей могут быть полностью исполнены только на основе BIM-сисгемы.
■ D. Change Management (Управление изменениями, важность 90%). Управление изменениями — это методология для анализа и изменения бизнес-процессов, принятых в организации. Если в результате применения этой методологии обнаруживается, что бизнес-процесс некорректен, возникает необходимость проведения «анализа корневых причин» проблемы, а затем бизнес-процесс перестраивается на основе этого анализа. После перестройки необходимо проведение анализа проведённых изменений.
• Уровень 1. No CM Capability. Нет осознания необходимости в процессе управления изменениями.
САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014 | 15
САПР и ГИС
Tabular BIM Capability Maturity Model
30.05.2006
Maturity Level А Data Richness В Life-cycle Views C Roles Or Disciplines G Change Management D Business process F Timeliness! Response E Delivery Method И Graphical Information Spatial Capability' J Information Accuracy К Interoperability/ SFC Support
1 Basic Core Data No Complete Project Phase No Single Role Fully Supported No CM Capability Separate Processes Not Integrated Most Response Info manually recollected - Slow Single Point Access No IA Primarily Text -No Technical Graphics Not Spatially Located No Ground Truth No Interoperability
2 Expanded Data Set Planning & Design Only One Role Supported Aware of CM Few Bus Processes Collect Info Most Response Info manually recollected Single Point Access w/ Limited IA 2D NonIntelligent As Desianed Basic Spatial Location Initial Ground Truth Forced Interoperability
3 Enhanced Data Set Add Construction/ Supply Two Roles Partially Supported Aware of CM and Root Cause Analysis Some Bus Process Collect Info Data Calls Not In BIM But Most Other Data Is Network Access w/ Basic IA NCS2D NonIntelligent As Designed Spatially Located Limited Ground Truth -Int Spaces Limited Interoperability
4 Data Plus Some Information Includes Construction/ Supply Two Roles Fully Supported Aware CM, RCA and Feedback Most Bus Processes Collect Info Limited Response Info Available In BIM Network Access w/ Full IA NCS2D Intelligent As Designed Located w/ Limited Info Sharing Full Ground Truth - Int Spaces Limited Info Transfers Between COTS
5 Data Plus Expanded Information Includes Constr/Supply & Fabrication Partial Plan, Design&Constr Supported Implementing CM All Business Process(BP) Collect Info Most Response Info Available In BIM Limited Web Enabled Services NCS 2D Intelligent As-Builts Spatially located w/Metadata Limited Ground Truth -Int & Ext Most Info Transfers Between COTS
6 Data w/Limited Authoritative Information Add Limited Operations & Warranty Plan, Design & Construction Suoported Initial CM process implemented Few BP Collect & Maintain Info All Response Info Available In BIM Full Web Enabled Services NCS 2D Intelligent And Current Spatially located w/Full Info Share Full Ground Truth - Int And Ext Full Info Transfers Between COTS
7 Data w/ Mostly Authoritative Information Includes Operations & Warranty Partial Ops & Sustainment Supported CM process in place and early implementation Some BP Collect & Maintain Info All Response Info From BIM & Timely Full Web Enabled Services w/IA 3D - Intelligent Graphics Part of a limited GIS Limited Comp Areas & Ground Truth Limited Info Uses IFC's For Interoperability
8 Completely Authoritative Information Add Financial Operations & Sustainment Supported CM and RCA capability implemented All BP Collect & Maintain Info Limited Real Time Access From BIM Web Enabled Services -Secure 3D - Current And Intelligent Part of a more complete GIS Full Computed Areas & Ground Truth Expanded Info Uses IFC's For Interoperability
9 Limited Knowledge Management Full Facility Lifecycle Collection All Facility LifeCycle Roles Supported Business processes are sustained by CM using RCA and Feedback loops Some BP Collect&Maint In Real Time Full Real Time Access From BIM Netcentric SOA Based CAC Access 4D - Add Time Integrated into a complete GIS Comp GT w/Limited Metrics Most Info Uses IFC's For Interoperability
10 Full Knowledge Management Supports External Efforts Internal and External Roles Supported Business processes are routinely sustained by CM, RCA and Feedback loops All BP Collect&Maint In Real Time Real Time Access w/ Live Feeds Netcentric SOA Role Based CAC nD - Time & Cost Integrated into GIS w/Full Info Flow Computed Ground Truth w/Full Metrics All Info Uses IFC's For Interoperability
Рис. 3. Интерактивная модель зрелости BIM (названия выставляемых экспертных оценок по категориям)
• Уровень 2. Aware of CM. Есть осознание необходимости в управлении изменениями, но процесс не начат.
• Уровень 3. Aware of CM and Root Cause Analysis. Есть осознание необходимости в управлении изменениями и проведения «анализа корневых причин».
• Уровень 4. Aware CM, RCA and Feedback. Есть осознание необходимости в управлении изменениями, проведения «анализа корневых причин» и анализа проведённых изменений.
• Уровень 5. Implementing CM. Реализуется начальная стадия управления изменениями.
• Уровень 6. Initial CM process implemented. Реализован процесс анализа бизнес-процессов, но не реализована процедура их изменения.
• Уровень 7. CM process in place and early implementation of root cause analysis. Реализован процесс анализа бизнес-процессов, и для некоторых из них проводится «анализ корневых причин».
• Уровень 8. CM and RCA capability implemented and being used. Реализованы процесс анализа бизнес-процессов и «анализ корневых причин». Многие участники процесса выполняют данный процесс, но не все одобряют.
• Уровень 9. Business processes are sustained by CM using RCA and Feedback loops. Реализованы процесс анализа бизнес-процессов и «анализ корневых причин», однако реакция на проблемы обычно превышает 48 часов.
• Уровень 10. Business processes are routinely sustained by CM, RCA and Feedback loops. Реализованы процесс анализа бизнес-процессов и «анализ корневых причин», а реакция на проблемы не превышает 48 часов.
■ E. Business process (Бизнес-процесс, важность 91%). Определяет, как увязаны бизнес-процессы с обработкой данных. Если данные собираются в рамках бизнес-процесса, то на сбор данных не требуется дополнительных затрат. Если сбор данных является отдельным процессом, то помимо дополнительных затрат данные будут скорее всего неточными. В идеале работа с BIM-данными должна стать частью бизнес-процесса, а изменение данных должно немедленно отражаться для остальных пользователей.
• Уровень 1. Separate Processes Not Integrated. Бизнес-процессы не определены и, тем самым, не увязаны с хранением информации в BIM.
• Уровень 2. Few Bus Processes Collect Info. Очень мало бизнес-процессов собирают информацию для BIM в организации.
• Уровень 3. Some Bus Process Collect Info. Много бизнес-процессов собирают информацию для BIM в организации.
• Уровень 4. Most Bus Processes Collect Info. Большая часть бизнес-процессов собирает информацию для BIM в организации.
• Уровень 5. All Business Process (BP) Collect Info. Все бизнес-процессы собирают информацию для BIM в организации.
16 | САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014
САПР и ГИС
• Уровень 6. Few BP Collect & Maintain Info. Все бизнес-процессы собирают информацию для BIM, но очень немногие способны актуализировать её.
• Уровень 7. Some BP Collect & Maintain Info. Все бизнес-процессы собирают информацию для BIM, а также многие способны актуализировать её.
• Уровень 8. All BP Collect & Maintain Info. Все бизнес-процессы собирают и актуализируют информацию для BIM.
• Уровень 9. Some BP Collect&Maint In Real Time. Все бизнес-процессы собирают информацию для BIM, а также многие немедленно актуализируют её.
• Уровень 10. All BP Collect&Maint In Real Time. Все бизнес-процессы собирают и немедленно актуализируют информацию для BIM.
■ F. Timeliness/Response (Время выполнения запросов, важность 91%). В том время как часть информации является отчасти статической, другая часть может постоянно меняться, и минимальные задержки с её поступлением могут оказаться критическими. Данный критерий оценивает скорость предоставления информации по запросам.
• Уровень 1. Most Response Info manually recollected — Slow. Информация по запросу должна быть собрана вручную, при этом не всегда ясно, где её взять.
• Уровень 2. Most Response Info manually re-collected. Информация по запросу должна быть собрана вручную, но есть понимание, где её взять.
• Уровень 3. Data Calls Not In BIM But Most Other Data Is. Основная информация в BIM, но часть отсутствует. В результате выполнения повторяющихся запросов информация помещается в BIM.
• Уровень 4. Limited Response Info Available In BIM. Многие запросы находят ответы на основе информации в BIM.
• Уровень 5. Most Response Info Available In BIM. Большинство запросов находят ответы на основе информации в BIM.
• Уровень 6. All Response Info Available In BIM. Практически вся информация для формирования ответов находится в BIM.
• Уровень 7. All Response Info From BIM & Timely. Вся информация для ответа на срочные запросы является достоверной и находится в BIM.
• Уровень 8. Limited Real Time Access From BIM. Вся информация в BIM доступна немедленно, хотя может и не отражать актуальное состояние объектов.
• Уровень 9. Full Real Time Access From BIM. Вся информация для ответа на срочные запросы является достоверной и немедленно доступна в BIM.
• Уровень 10. Real Time Access w/ Live Feeds. Вся информация в BIM непрерывно обновляется на основе данных от датчиков. Ответы на запросы поступают немедленно, доступны и точны.
■ G. Delivery Method (Метод доступа, важность 92%). Данный критерий позволяет оценить, насколько просто (но безопасно) получить доступ к данным. Идеальные условия для доступа к данным должны быть предоставлены на различных вычислительных устройствах в сетецентрической web-среде в архитектуре SOA (Service-Oriented Architecture).
Кроме того, должна быть обеспечена необходимая безопасность доступа к данным.
• Уровень 1. Single Point Access No IA. BIM доступен только с одного рабочего места и нет ограничения доступа к данным.
• Уровень 2. Single Point Access w/Limited IA. BIM не в сети и имеется контроль доступа к данным.
• Уровень 3. Network Access w/Basic IA. BIM развёрнут в сети и установлены базовые ограничения паролями для ввода и получения данных.
• Уровень 4. Network Access w/Full IA. BIM развёрнут в сети и установлены ограничения доступа для ввода и получения данных.
• Уровень 5. Limited Web Enabled Services. Имеется ограниченный web-доступ к BIM в локальной сети.
• Уровень 6. Full Web Enabled Services. Имеется полноценный web-доступ к BIM через интернет с минимальным ограничением доступа к данным.
• Уровень 7. Full Web Enabled Services w/IA. Имеется полноценный web-доступ к BIM через интернет с разграничением доступа к данным на основе должностных обязанностей.
• Уровень 8. Web Enabled Services — Secure. Имеется полноценный web-доступ к BIM через интернет с надёжным разграничением доступа к данным. Архитектура системы не SOA (сервис-ориентированная).
• Уровень 9. Netcentric SOA Based CAC Access. BIM представлен в сетецентрической web-среде через сервис в архитектуре SOA. Доступ к данным разграничивается картами доступа CAC (Common-Access Card) с ручной настройкой ролей.
• Уровень 10. Netcentric SOA Role Based CAC. BIM представлен в сетецентрической web-среде через сервис в архитектуре SOA. Доступ к данным разграничивается ролевыми картами доступа CAC.
■ H. Graphical Information (Графическая информация, важность 93%). Данный критерий оценивает эффективность представления графической информации в виде чертежей.
• Уровень 1. Primarily Text — No Technical Graphics. Графики в BIM нет, только текст.
• Уровень 2. 2D Non-Intelligent As Designed. 2D-чертёж хранится в BIM, но без связи с информацией.
• Уровень 3. NCS 2D Non-Intelligent As Designed. 2D-чертёж в стандарте NCS (National CAD Standard, США) хранится в BIM, но он не объектный.
• Уровень 4. NCS 2D Intelligent As Designed. Объектный 2D-чертёж в стандарте NCS (National CAD Standard, США) хранится в BIM. Отражает проектное состояние здания.
• Уровень 5. NCS 2D Intelligent As-Builts. Объектный 2D-чертёж в стандарте NCS (National CAD Standard, США) хранится в BIM. Отражает состояние здания на момент постройки.
• Уровень 6. NCS 2D Intelligent And Current. Объектный 2D-чертёж в стандарте NCS (National CAD Standard, США) хранится в BIM. Отражает текущее состояние здания.
• Уровень 7. 3D — Intelligent Graphics. Чертежи являются 3D-объектами.
САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014 | 17
САПР и ГИС
• Уровень 8. 3D — Current And Intelligent. Чертежи являются 3D-c^eKraMM, отражающими текущее состояние объекта.
• Уровень 9. 4D — Add Time. Чертежи являются 3D-объектaми, для которых можно увидеть состояние как в прошлом, так и планируемое в будущем.
• Уровень 10. nD — Time & Cost. Чертежи являются объектами, для которых имеется информация о времени и стоимости.
■ I. Spatial Capability (Пространственные возможности, важность 94%). Данный критерий оценивает возможности по интеграции с геоинформационными системами, что открывает для BIM-среды возможности по комплексной оценке зданий и сооружений в контексте обеспеченности инженерными коммуникациями, охраны окружающей среды, энергоэффективности и пр.
• Уровень 1. Not Spatially Located. Сооружение пространственно не привязано с помощью GPS или ГИС.
• Уровень 2. Basic Spatial Location. Сооружение пространственно привязано с помощью GPS.
• Уровень 3. Spatially Located. Сооружение пространственно привязано, но информация в BIM и ГИС взаимно недоступна.
• Уровень 4. Located w/ Limited Info Sharing. Сооружение пространственно привязано, а информация в BIM и ГИС частично взаимно недоступна.
• Уровень 5. Spatially located w/Metadata. Сооружение пространственно привязано, а информация в BIM и ГИС практически вся взаимно доступна.
• Уровень 6. Spatially located w/Full Info Share. Сооружение пространственно привязано, а информация в BIM и ГИС полностью взаимно доступна.
• Уровень 7. Part of a limited GIS. BIM частично интегрирован в ГИС.
• Уровень 8. Part of a more complete GIS. Информация из BIM ограниченно доступна в ГИС.
• Уровень 9. Integrated into a complete GIS. Информация из BIM частично доступна в ГИС, включая некоторые метаданные.
• Уровень 10. Integrated into GIS w/ Full Info Flow. Информация из BIM полностью доступна в ГИС, включая все метаданные.
■ J. Information Accuracy (Информационная точность, важность 95%). Данный критерий определяет, насколько непротиворечива и правильна модель здания, а также насколько устойчива модель при её изменении параметрически или структурно.
• Уровень 1. No Ground Truth. Никаких проверок и оценок достоверности данных не выполняется. Данные загружаются непроверенными вручную или автоматически.
• Уровень 2. Initial Ground Truth. Присутствуют простейшие проверки корректности данных.
• Уровень 3. Limited Ground Truth — Int Spaces. Пространства (внутри здания и вовне) обмеряются электронным способом (размеры, площади, объёмы). Внутренние пространства не сохраняются в качестве отдельного элемента данных.
• Уровень 4. Full Ground Truth — Int Spaces. Пространства внутри здания задаются в модели дан-
ных. Вычисляется некоторая внешняя информация о пространствах.
• Уровень 5. Limited Ground Truth — Int & Ext. Многие пространства внутри и вне здания, а также его элементы, представлены в электронном виде, в то же время некоторые элементы вводятся вручную.
• Уровень 6. Full Ground Truth — Int And Ext. Все пространства внутри здания и вовне представлены в модели данных.
• Уровень 7. Limited Comp Areas & Ground Truth. Автоматически вычисляются все внутренние пространства здания, а также некоторые внешние.
• Уровень 8. Full Computed Areas & Ground Truth. Все объекты и пространства вычисляются автоматически и уведомляют всех о своих изменениях. Если объект меняет свою форму, то об этом узнают зависимые объекты и пространства, которые также обновляются.
• Уровень 9. Comp GT w/Limited Metrics. Все объекты и пространства вычисляются автоматически. Точность и правильность модели частично контролируется вычисляемыми метриками и целевыми показателями.
• Уровень 10. Computed Ground Truth w/Full Metrics. Все объекты и пространства вычисляются автоматически. Точность и правильность модели полностью контролируется вычисляемыми метриками и целевыми показателями.
■ K. Interoperability/IFC Support (Интероперабельность/ Поддержка IFC, важность 96%). Данный критерий определяет возможности обмена информацией без потерь между стандартными приложениями по стандартным протоколам обмена данными.
• Уровень 1. No Interoperability. Обмена информацией между программами нет. Данные вводятся независимо в каждую программу.
• Уровень 2. Forced Interoperability. Обмен информацией между программами очень ограничен и никак не автоматизирован. Типичный способ обмена данными — копирование и вставка текстовой информации.
• Уровень 3. Limited Interoperability. Очень малая часть информации передаётся между программами по закрытым протоколам и форматам обмена данными.
• Уровень 4. Limited Info Transfers Between COTS. Часть информации передаётся между коммерческими коробочными продуктами одного производителя по закрытым протоколам и форматам обмена данными.
• Уровень 5. Most Info Transfers Between COTS. Большинство информации передаётся между коммерческими коробочными продуктами обычно одного производителя, но не все программы ещё поддерживаются (участвуют в обмене).
• Уровень 6. Full Info Transfers Between COTS. Вся информация передаётся между коммерческими коробочными продуктами.
• Уровень 7. Limited Info Uses IFC's For Interoperability. Некоторые программные продукты используют стандарты IFC для обмена данными.
• Уровень 8. Expanded Info Uses IFC's For Interoperability. Большая часть программных продуктов используют стандарты IFC для обмена данными.
• Уровень 9. Most Info Uses IFC's For Interoperability. Большинство программных продуктов используют
18 | САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014
САПР и ГИС
Рис. 4. Стадии развития BIM: а) Pre-BIM, б) BIM Stage 1, в) BIM Stage 2, г) BIM Stage 3, д) IPD
стандарты IFC для обмена данными (доля 70-90% в общем потоке данных).
• Уровень 10. All Info Uses IFCs For Interoperability. Все программные продукты используют только стандарты IFC для обмена данными.
В результате оценки каждого критерия экспертом выставляется оценка от 1 до 10, которая затем умножается на весовой коэффициент (важность, представленную в процентах). Сумма весовых коэффициентов всех 11 критериев, представленных в модели, составляет 1000%. Поэтому получаемый итоговый результат лежит в диапазоне от 10 до 100 баллов. В зависимости от этого результата и определяется итоговый уровень зрелости BIM:
1. Уровень зрелости Minimum BIM требует не менее 50 баллов c 2009 г. (ранее был переходный период сертификации BIM, когда в 2008 г. требовалось для этого уровня набрать 40 баллов, а в 2007 г. — только 30 баллов).
2. Уровень зрелости Certified требует не менее 60 баллов.
3. Уровень зрелости Silver требует не менее 70 баллов.
4. Уровень зрелости Gold требует не менее 80 баллов.
5. Уровень зрелости Premium требует не менее 90 баллов.
Помимо I-CMM в настоящее время в разных стандартах могут использоваться и иные методологии. В частности, отметим достаточно популярную работу [4], где уровни зрелости назва-
ны стадиями развития BIM и представлены следующим образом:
1. Pre-BIM. Плоские чертежи (рис. 4а).
2. BIM Stage 1: modelling. Моделирование отдельных объектов (рис. 4б). Примерно соответствует уровню зрелости Minimum BIM.
3. BIM Stage 2: collaboration. Совместная работа в единой модели (рис. 4в). Примерно соответствует уровню зрелости Silver.
4. BIM Stage 3: integration. Сетевая интеграция всех данных (рис. 4г). Примерно соответствует уровню зрелости Premium.
5. IPD (иногда iBIM). Технология Integrated Project Delivery представляет собой более высокий уровень информационного моделирования
Таблица 1. Экспертная грубая оптимистичная оценка уровня зрелости BIM в России.
Критерий оценки Вес, % ОУДХ Росавтодора ГК Автодор Территориальные ОУДХ Проектные организации Строительные организации Эксплуати- рующие организации
Data Richness 84% 5 6 4 5 1 1
Life-cycle Views 84% 5 6 5 2 2 1
Roles Or Disciplines 90% 4 4 4 3 1 1
Change Management 90% 1 1 1 1 1 1
Business process 91% 3 3 3 4 1 1
Timeliness/ Response 91% 4 5 3 5 2 2
Delivery Method 92% 7 5 4 3 2 2
Graphical Information 93% 7 7 6 7 2 1
Spatial Capability 94% 7 8 6 8 3 1
Information Accuracy 95% 3 3 3 7 1 1
Interoperability/ IFC Support 96% 4 4 3 7 2 1
Итого: 45,49 47,18 38,15 47,83 16,44 11,83
САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014 | 19
САПР и ГИС
и управления проектами, выходящий за рамки отдельного здания (рис. 4д).
3. Оценка дорожной отрасли России с позиций зрелости BIM
Методология I-CMM достаточно удобна для применения и, по сути,
представляет собой дорожную карту, по которой необходимо двигаться в организациях для достижения высокого уровня зрелости BIM. Каждая организация, которая хочет повысить свою компетентность и уровень конкурентоспособности на рынке, просто должна повышать свои оценки по
каждому из 11 имеющихся в модели критериев.
В то же время методология оценки зрелости BIM I-CMM недостаточно адаптирована для дорожной отрасли. Некоторые критерии существенно завязаны на управление зданиями, а не автомобильными дорогами (особенно
Таблица 2. Программные продукты, сертифицированные или проходящие сертификацию консорциумом buildingSMART на возможность интероперабельности между BIM-системами по состоянию на сентябрь 2014 г.
Компания-разработчик Программный продукт Требования по обмену данными Дата получения сертификата
Arch1 MEP2 Struct3 Импорт Экспорт
4Projects Ltd. 4Projects + + + В процессе... -
Aconex BIM Cloud Aconex + + + В процессе. -
Archimen Active3D + + + В процессе. -
Autodesk Advanced Steel - - + - В процессе.
Autodesk AutoCAD Architecture + - - В процессе. В процессе.
Autodesk AutoCAD MEP - + - - В процессе.
Autodesk Revit Architecture + - - В процессе. 16.04.2013
Autodesk Revit MEP - + - В процессе. 11.07.2013
Autodesk Revit Structure - - + В процессе. 16.04.2013
Autodesk Revit LT + - - В процессе. 07.07.2014
Bentley Systems AECOsim Building Designer + + + В процессе. В процессе.
Cad-Quality CADiE Sahakka + + + В процессе. -
DICAD Systeme GmbH STRAKON + + + В процессе. -
Data Design System DDS-CAD MEP - + - - В процессе.
Design Data SDS/2 - - + В процессе. В процессе.
Dlubal Software GmbH RFEM/RSTAB + + + В процессе. -
ETU Software GmbH HottCAD 4 + + + В процессе. -
FirstInVision CasCADos / P3cad + - - В процессе. В процессе.
Gehry Technologies Digital Project + - - В процессе. В процессе.
Graphisoft ArchiCAD + - - 20.09.2013 16.04.2013
International Training Institute ITI Benchmark - + - - В процессе.
Kymdata Oy CADS Planner - + - - В процессе.
NEMETSCHEK Allplan Allplan + - - 07.05.2014 16.04.2013
NEMETSCHEK BIM+ BIM+ + + + В процессе. -
NEMETSCHEK Vectorworks, Inc. Vectorworks + - - 11.11.2013 30.05.2013
NEMETSCHEK Scia Scia Engineer - - + 17.09.2013 16.04.2013
Plancal S&E GmbH nova - + - В процессе. В процессе.
Progman MagiCad - + - - В процессе.
RIB Arriba CA3D + - - - В процессе.
RIB RIB iTWO + + + 07.09.2013 -
Seokyoung Systems NaviTouch + + + 13.01.2014 -
Solibri Solibri Model Checker + + + 30.10.2013 -
Solideo Systems ArchiBIM Server + + + 22.04.2014 -
Tekla Tekla Structures - - + 09.10.2013 12.06.2013
think project! think project! Collaboration cloud + + + В процессе. -
VIZELIA Facility on line + + + В процессе. -
1 Arch — набор требований по обмену архитектурной информацией о здании.
2 MEP — набор требований по обмену информацией об инженерных коммуникациях в здании.
3 Struct — набор требований по обмену конструктивно-прочностной информацией о здании.
20 | САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014
САПР и ГИС
3 категории: вид жизненного цикла, информационная точность, интероперабельности). Именно поэтому необходимо разработать собственный набор критериев. Тем не менее, понимая суть этих критериев (иной жизненный цикл для дорог; понятие информационной точности как параметрической согласованности трёхмерной модели дороги; интероперабельность как обмен данными между программами по сложившимся отраслевым стандартам), такие оценки для автомобильных дорог выполнять можно. В связи с этим автором был проведён опрос специалистов в области проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог, которые оценили уровень зрелости BIM в российском дорожном хозяйстве, исходя из опыта работы в своей организации и во взаимодействии с заказчиком. Тем самым была получена следующая очень оптимистичная оценка текущего уровня зрелости технологии BIM в средней отечественной организации (таблица 1). Эксперты пояснили, что отдельные достаточно высокие оценки поставлены Росавтодору и ГК «Автодор» как организациям, успешно внедряющим целый спектр технологий для управления жизненным циклом дороги [1, 5, 6]: ГИС, САПР, лазерное сканирование, проектное управление. Высокие оценки проектных организаций эксперты дали благодаря достаточно высокому уровню используемых САПР автомобильных дорог.
Как видно, все организации не достигают даже уровня Minimum BIM. И это при том, что большинство оценок существенно завышены, так как оценивают работу организации только в рамках её контрактных обязательств, а не всего жизненного цикла автомобильной дороги. В будущем необходимо будет создать формальную методику оценки зрелости BIM в дорожной отрасли России, и тогда можно будет проводить сертификацию организационно-технических процессов в организациях на соответствие BIM автомобильных дорог.
Разрабатываемый в настоящее время «Проект плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства» (во исполнение Протокола №2 заседания президиума Совета при Президенте Российской Федерации
по модернизации экономики и инновационному развитию от 4 марта 2014 г. [7]) является чрезвычайно оптимистичным с точки зрения вводимых контрольных показателей. Например, предполагается, что уже к 2019 г. 75% отечественных компаний, входящих в состав Национального объединения строителей и Национального объединения проектировщиков, будут использовать технологии информационного моделирования, а 50% всех проектов, прошедших государственную экспертизу, будут выполнены в BIM. Кроме того, уже к 2018 г. предполагается снижение на 20% затрат на проектирование объектов и на 35% — на их эксплуатацию.
Если же учитывать, что только с 2018 г. должны начать создаваться проекты на отечественной технологической платформе BIM (5% в 2018 г., 25% в 2019 г.), то это означает, что во многих секторах рынка программного обеспечения в ближайшее время должно произойти перераспределение рынка в пользу западных программных продуктов. Например, в дорожной отрасли в области САПР сейчас сложилась очень серьёзная конкурентная среда, где не менее половины рынка контролируется отечественными продуктами CREDO Дороги («Кредо-Диалог», Беларусь), Топоматик Robur («Топоматик», Санкт-Петербург), IndorCAD/Road («ИндорСофт», Томск). Отсутствие сертификата BIM приведёт к формализму. Кстати, сертификатов BIM в области дорожного строительства сейчас нет нигде в мире, так как всё ещё не определены предъявляемые требования!
Для понимания этого достаточно взглянуть на таблицу 2, где представлены сертифицированные международным консорциумом buildingSMART программные продукты. Главная разработка этого консорциума — стандарт IFC (Industry Foundation Classes). Самая последняя версия этого стандарта — IFC 4 — была выпущена в марте 2013 г., однако в настоящее время (сентябрь 2014 г.) ни один программный продукт ещё не прошёл сертификацию на соответствие этому стандарту. Как следует из информации на официальном сайте консорциума buildingSMART в настоящее время стандарту IFC 2x3 сертифицированы 13 систем от 8 компаний.
Кроме того, ещё 23 продукта заявлены к сертификации.
В заключение отметим, что есть и ещё более фундаментальные проблемы, мешающие скоропалительному внедрению «Плана...». Дело в том, что отечественная нормативно-техническая база длительное время со времён СССР находилась в застое и не отражает в настоящее время тех многих принципиальных нововведений, которые появились в мире. В первую очередь, это касается вопросов автоматизации и управления проектами. По сути, в мире сменился целый технологический уклад, а мы по-прежнему пишем дорожную нормативную базу для инженеров-проектировщи-ков, а не для программистов! Эта формулировка приведена не для красного словца — она полностью отражает суть BIM, требующую автоматического принятия управленческих решений не инженером, а компьютером! Это позволяет освободить инженера от огромного количества рутинных операций и дать большую свободу для творчества.
Требование внедрения BIM в дорожной отрасли потребует всеобщей адаптации технической базы. Здесь нельзя действовать сгоряча, и реалистично на это потребуется не менее 10 лет. S
Литература:
1. Скворцов А.В. BIM для дорожной отрасли: что-то новое или мы этим уже занимаемся? // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014. №1(2). С. 8-11.
2. Yin, R.K. Case study Research, Second Edition. California: Sage Publications. 1994.
3. National Building Information Modelling Standard. National Institute of Building Sciences, buldingSMARTalliance. 2007. 182 P.
4. Succar B. Building Information Modeling Framework: A Research and Delivery Foundation for Industry Stakeholders // Automation in Construction. 2009. Vol. 18 (3).
P. 357-375.
5. Бойков В.Н. САПР автодорог — перспективы развития // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2013. №1(1). С. 6-9.
6. Бойков В.Н. IT-технологии в поддержке жизненного цикла дорог // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014. №1(2). С. 1-7.
7. Протокол №2 заседания президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию от 4 марта 2014 г.
САПР и ГИС автомобильных дорог | №2(3), 2014 | 21
