CC BY
181
УДК 528.4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ BIM В ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ КАК НОВАЯ СТУПЕНЬ РАЗВИТИЯ ОБЪЕКТОВ КАДАСТРА НЕДВИЖИМОСТИ
Анастасия Александровна Ермакова
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Даулета Серикбае-ва, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19, студент, тел. (777)830-04-30, e-mail: nastenaermakova@mail.ru
Аяжан Оралбеккызы Булжанова
Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Даулета Серикбае-ва, 070004, Республика Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19, студент, тел. (777)503-32-92, e-mail: b_aya_k7@mail.ru
Применение виртуального моделирования актуальная тема во многих отраслях, в том числе процессе строительства и кадастра. В данной статье проведен обзор по вопросам: эффективность BIM технологии на каждом этапе жизненного цикла зданий и сооружений; функции BIM модернизирующие процессы, проходящие на этапах жизненного цикла здания; трехмерный кадастр недвижимости как итог широкомасштабного пользования BIM технологией.
Ключевые слова: BIM технологии, трехмерный кадастр недвижимости, 3D-модель, этапы жизненного цикла.
APPLICATION OF THE BIM SYSTEM IN STAGES OF A BUILDING LIFE-CYCLE AS A NEW STEP OF CADASTRE DEVELOPMENT
Anastasiya A. Yermakova
D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, 19, Serikbayev St., Ust-Kamenogorsk, 070004, Republic of Kazakhstan, Student, phone: (777)830-04-30, e-mail: nastenaermakova@mail.ru
Ayazhan O. Bulzhanova
D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, 19, Serikbayev St., Ust-Kamenogorsk, 070004, Republic of Kazakhstan, Student, phone: (777)503-32-92, e-mail: b_aya_k7@mail.ru
This article is dedicated to the following things: reviewing the BIM technology usage; application of the informational modeling on each stage of a building life-cycle; effective control of each stage; reflection of the ВШ technology on the development of cadastral property. Application of the virtual modeling is a topic of current interest in various spheres including building and cadastre. The main questions of this article are concerned about: Efficiency of the BIM technology on each stage of a building life-cycle; Functions of the BIM which modernize the processes occurring on the stages of a building life-cycle; Real property three-dimensional cadastre as a result of widespread application of the BIM technologies.
Key words: BIM technology, build information modeling, informational modeling, real estate cadaster, building life-cycle.
Мир не стоит на месте, развиваются науки, появляются новые технологии, люди создают машины, как способ облегчить и минимизировать человеческий труд. С развитием технологий повышаются и требования заказчиков, и количество обрабатываемой информации, усложняется сопутствующая документация.
Период на границе конца ХХ - начала XXI в. известен стремительным развитием информационных технологий. IT-технологии создают принципиально иной подход в архитектурно-строительном проектировании, строительном процессе, эксплуатации зданий и сооружений, а также мониторинге недвижимости, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания или сооружения, несущей в себе всю информацию об объекте [1, 5].
BIM (Building Information Modeling или Building Information Model) - информационное моделирование здания или информационная модель здания, существующая в реальном времени [2]. Сама идея была сформулирована впервые еще в 1975 г. профессором Технологического института Джорджии Чаком Ист-маном, однако именно на текущий период приходится массовое обсуждение и внедрение BIM технологии в проектировании и строительстве [1]. Для реализации такой идеи, информационного моделирования зданий, используют программный комплекс, основанный на возможности трехмерного моделирования элементов здания и плоского черчения элементов оформления. Одними из таких программных комплексов являются Autodesk Revit, «Госстройсмета».
Программный комплекс BIM включает базу данных, которая содержит в себе информацию не только о самом проекте на различных этапах жизненного цикла здания или сооружения, но и земельном участке на котором он находится. Виртуальная модель может заключать в себе разную степень проработки [4]. Такой набор данных дает возможность не только, контролировать отдельный объект недвижимости, а целые микрорайоны, районы, города. Система BIM применяется в различных отраслях касающихся этапов жизненного цикла строительного объекта [4]. Большую роль информационное моделирование играет в кадастре недвижимости, поскольку это один из важнейших механизмов управления земельными ресурсами. В него входит систематизированный перечень документов и ведомостей, содержащих информацию о правовом статусе земельных ресурсов и их распределении среди землепользователей и землевладельцев [5]. Если кадастровая недвижимость - это механизм, в который входит управление систематизированной информацией о правовом статусе земельных ресурсов и их распределении среди землепользователей и землевладельцев, то система BIM - это полная база данных, обеспечивающая информацией о здании или сооружении, а так же о территории, прилегающей к нему. Для полной картины понятия использования BIM технологии, рассмотрим подробнее все этапы жизни строительного объекта с точки зрения использования для каждого из них средств и возможностей BIM. Большинство специалистов выделяют 4 этапа жизненного цикла - это проектирование, строительство, эксплуатация, утилизация [3, 4, 10]. Однако в нашей статье ведется обзор более детальной периодизации и рассматривается восемь этапов жизненного цикла [2].
На первом этапе по технико-экономическому обоснованию возведения здания самой главной задачей является определение ресурсов и потребностей заказчика [2]. Прежде всего, что главными лицами во внедрении технологии BIM во всем мире являются собственники здания, так как они большим образом заинтересованы в комплексном, качестве и эффективном подходе к решению проблем сооружения, которым владеют или собираются владеть. Однако заказчик и проектировщик не всегда могут правильно понять друг дуга и поставить верные и конкретные задачи, что приводит к последующим корректировкам на протяжении последующих этапов проектирования. Система BIM позволит проектировщикам и заказчикам говорить на одном языке. На этапе обоснования BIM технология упрощает понимание заказчика и проектировщика, и включает в себя концепт объекта, автоматически определяет коэффициент компактности здания; автоматически рассчитывает укрупненный состав затрат на полный жизненный цикл строительного объекта.
Второй этап - конструирование и проектирование. В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих плоские чертежи с использованием отдельных линий, информационное моделирование здания является объемной цифровой моделью, как всего объекта, так и процесса его строительства [1, 10]. То есть строительный элемент не вычерчивается, а вставляется уже готовым блоком, к тому же автоматически пристраивается и в других видах чертежей. Например, если вставить окно в плане, оно сразу отразится на фасаде, разрезе и SD-виде. Однако сначала разрабатываются сами блоки определенной направленности - строительные элементы (окна, двери, колонны, плиты перекрытий и т.п.) и элементам инженерных коммуникаций (отопительные и осветительные приборы, лифты и т. п.), а также и другие элементы необходимые для реального здания [1]. Затем такой набор элементов позволяет выполнять проект параллельно различными специалистами. Все они работают в единой базе данных, которая несет в себе информацию о том или ином объекте, к тому же автоматически пристраивается SD-модель проектируемой системы. Вводится пакет сметной документации. В возможности BIM-технология входит также моделирование самого жизненного цикла здания, что позволят спрогнозировать его энергоэффективность, долговечность, устойчивость к климатическим условиям.
Третий этап - возведение с разработкой технологии, организации и технологических регламентов производства работ, предусматривает построение 3D-модели объекта со всеми необходимыми для оформления документации и отчетов свойствами. SD-модели объекта - это не только внешняя визуализация, хотя она немаловажна для более легкого восприятия заказчиком, но и 3D-модель инженерных систем, SD-модель работы конструктора, SD-модель работы архитектора и других специалистов участвующих в проектировании здания или сооружения, объединенных в одну информационную модель [6, 10]. Такая модель позволяет выявить коллизии, и исправить их на ранних этапах, и предотвратить затраты на устранение погрешностей непосредственно на стройплощадке. При классическом проектировании любая смета будет не точ-
ной. На сегодняшний день во многих странах смета с погрешностью 50 % считается хорошей, а при применении BIM, погрешность сметы уменьшается до 3 % [5, 7]. По этой системе все данные необходимые для сметы также заложены в единую информационную модель, они автоматически поступают из модели, а задача сметчика в том, чтобы установить связи информационных данных со сметной программой. Такая смета является не только более точной, но и сокращает время на ее проработку.
Четвертый этап - предэксплуатационное освоение, с точки зрения использования возможностей информационного моделирования, включает информацию необходимую для строительства, монтажа коммуникаций и прочих работ подрядных организаций. Кроме того осуществляет контроль выполнения строительных работ, статистика качества и затраченного времени на строительство. Контроль строительного процесса происходит непосредственно на стройплощадке, где человек, прораб, оснащенный планшетом с базой данных BIM о конкретном объекте, может вносить свои коррективы, информируя, таким образом, всех специалистов, задействованных в этом проекте, о неточностях в проекте [6]. Такой метод выполнения работ, позволит сделать конечный продукт более качественным, сократит расходы и минимизирует время, затрачиваемое на строительство [7].
Пятый этап жизненного цикла зданий и сооружений - эксплуатация зданий и наработка, позволяющая обеспечить окупаемость средств, вложенных в их создание и освоение. BIM-технология на данном этапе предусматривает интеграцию со средствами управления проектами и дополняет использование модели, как на всех стадиях жизненного цикла проекта, так и после его вывода из активов [1]. При вводе в эксплуатацию объекта вся прилагаемая документация и сама виртуальная модель передается в органы обеспечивающие мониторинг состояния зданий и сооружений. Для контроля над состоянием здания также практикуют BIM [7].
Шестой этап - по поддержанию конструктивных элементов и инженерных систем здания в нормальном техническом состоянии путем проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов. Данный этап для ВИМ это этап мониторинга состояния объекта недвижимости. Контроль технического состояния зданий и сооружений осуществляется проведением систематических плановых и неплановых осмотров [1, 4]. При проведении осмотров должны применяться эффективные методы обследования с использованием технической BIM диагностики.
Седьмой этап - физический и моральный износ, требующий проведения модернизации, реконструкции или сноса здания. Физический износ можно уменьшить путем проведения ремонтов, а моральный износ - только реконструкцией. Физический износ определяется методом сложения величин физического износа отдельных элементов здания: фундаментов, стен, перекрытий и прочих элементов. Традиционным способом физический износ устанавливают на основании визуального и инструментального обследования конструктивных элементов [1, 4]. Информационная модель же позволит проводить мораль-
ный износ здании и сооружении - это качественные или количественные изменения, т. е. обесценивание и утрата практического значения, ранее построенных здании и сооружении. Здания и сооружения такого рода подлежат сносу или разборке.
Восьмой этап - реконструкции, восстанавливающий физико-механические и эксплуатационные характеристики зданий, включающий: I, II - технико-экономическое обоснование и разработку технической документации. BIM -это технология проектирования не только новых сооружений, она также применяется в реконструкции и реставрации уже существующих зданий и сооружений [5, 11]. В случае реставрации и реконструкции особо значимых объектов, памятников истории и архитектуры, построение информационной модели имеет еще более серьезную направленность. А именно, необходимо полностью смоделировать уже существующий архитектурный объект со всеми его характеристиками, учесть степень износа всех компонентов сооружения и их частей. В данном этапе особенностью является то, информационная модель объекта создается уже после того, как само здание было построено [5, 6]. Если же брать во внимание типовое строительство жилых застроек, то здесь эффективность технологии BIM также проявляется весьма заметно. Как правило, для предприятий жилищно-коммунального хозяйства важна любая экономия, и с помощью информационного моделирование достигается как оптимизация, так и правильная и понятная организация всего процесса реконструкции [7].
Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания [1]. При широком применении BIM технологии основным плюсом являются общедоступность и непрерывность обновления существенных сведений о состоянии недвижимого имущества. Документация, содержащаяся в кадастре, подлежит постоянному хранению. База данных BIM обеспечивая публичный просмотр документов, не допускает уничтожения или изъятия составных частей этих документов [6].
При создании и ведении кадастра задача заключается в создании общей карты, которая базируется на плоских прямоугольных координатах X и Y объектов и их границ. В результате выполнения измерений и расчетов формируется двумерная карта объектов недвижимости, отображающая кадастровые номера объектов, их кадастровую стоимость, площадь, местоположение и т. д. Существенным недостатком такой карты является то, что большое количество реальных объектов пересекаются в горизонтальной плоскости (двумерной проекции), создавая спорные ситуации при установлении границ объектов, давая неполное представление о размерах надземной и подземной части объектов недвижимости. Одним из главных недостатков 2D-кадастра является отсутствие достоверной информации о границах подземной и надземной части объектов недвижимости. Действующая система двумерного кадастра не позволяет четко разграничить объекты, расположенные над землей и под ней. Так, земельные участки в пределах городских территорий, как правило, насыщены подповерхностными объектами (подземными коммуникациями, подземными гаражами
и парковками и т. д.) следовательно, их нужно рассматривать только как трехмерные объекты недвижимости.
Трехмерный кадастр - это учет трехмерного отображения поверхности земли и расположенных на ней объектов. Он позволяет повысить оперативность и обоснованность принятия решений в области земельно-имущественных отношений, устойчивость комплексного управления системой объектов, прозрачность и справедливость налогообложения недвижимого имущества, гарантии прав владельцев недвижимости, актуальность сведений, а так же сократить сроки производства кадастровых работ. Одной из главных возможностей 30-кадастра является многоцелевое использование поверхностных, надземных и подземных участков земли [9].
Являясь частью кадастра недвижимости, BIM - это цифровая модель, которая может представляться как электронная форма документа [9]. Соответственно, следует, что для его хранения необходимы цифровые архивы. Это является технически осуществимой благодаря применению трехмерного подхода в вспомогательных областях ßD-ГИС, лазерное сканирование, сферические панорамы и т. п.).
Широкомасштабное внедрение информационной модели модернизирует и упрощает кадастровый учет недвижимости, выполняющийся в отношении земельных ресурсов, зданий и сооружений, а также объектов незавершенного строительства. Документация, полученная в результате работ кадастровых инженеров, также хранится в виртуальном макете в течение всего срока эксплуатации объекта недвижимости.
Если говорить о внедрении концепта BIM в государственных масштабах, то можно заметить, что по сравнению с зарубежными странами, система развивается довольно трудно и медленно. Связано это с такими факторами, как самостоятельное внедрение без понимания сущности технологии, нехватка квалифицированных кадров, отсутствие системы обучения внутри компании, изменение структуры распределения доходов сотрудников, а также нежелание руководства перестраивать организационный процесс под новые технологии. Так как BIM-моделирование подразумевает собой некую прозрачность, то существенным задерживающим фактором является культура коммуникации между специалистами разных сфер и заказчиком [5, 9].
В результате можно сказать, что для полноценного использования информационного проектирования необходим комплексный подход по внедрению данной системы в организацию.
Все больше архитекторов и инженеров по всему миру делают шаги в сторону BIM. С 2016 г. работа в BIM обязательна при получении госбюджетных заказов в Великобритании, Финляндии, Норвегии, Нидерландах и Дании. Быстрыми темпами внедряется BIM в Северной Америке и Юго-Восточной Азии. [5]. Виртуальное строительство дает возможность проанализировать, как будет вести себя объект или отдельная его часть в той или иной ситуации еще до начала строительства. Такой подход экономит около 30 % средств потраченных на строительство. С точки зрения экономии система BIM сокращает не только,
на строительство, но и затраты на каждом периоде жизненного цикла строительного объекта.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Талапов В. В. BIM: что под этим понимают. //Цикл авторских публикаций об информационном моделировании зданий. - 2010. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14078.2.
2. Свободная энциклопедия - Википедия. - 2018. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://ru.wikipedia.org/wiki/BIM.
3. Применение комбинированных технологий BIM-ГИС в строительной отрасли для различных категорий заинтересованных лиц: Обзор состояния в мире / В. П. Куприяновский, С. А. Синягов, П. А. Тищенко, М. А. Раевский, А. А. Юдицкий // ArcReview № 2 (73).
4. Максим Б. Методологические основы BIM-технологии, и ее местов структуре информационных систем, сопровождающих весь жизненный цикл объекта строительства // Журнал САПР и графика, Часть 1: инициация, ТЭО, проектирование - 2014.
5. Добрынин А. П. и др. Цифровая экономика - различные пути к эффективному применению технологий (BIM, PLM, CAD, IOT, Smart City, BIG DATA и другие) // International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4, № . 1. - С. 4-11.
6. Деменев А. В., Артамонов А. С. Информационное моделирование при эксплуатации зданий и сооружений // Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167: Том 7, № 3 -2015.
7. Цифровая экономика - различные пути к эффективному применению технологий (BIM, PLM, CAD, IOT, Smart City, BIG DATA и другие) / А. П. Добрынин, К. Ю. Черных, В. П. Куприяновский, П. В. Куприяновский, С.А. Синягов // International Journal of Open Information Technologies ISSN: 2307-8162 vol. 4, no. 1. - 2016.
8. Байрактар К. Ф. Трехмерный кадастр недвижимости в России // Электронный научный журнал, Программные продукты, системы и алгоритмы, Ст. № 2. - 2015.
9. Доля О. €., Доля К. В., Сухарев К. С. Трехмерный кадастр недвижимости // Цифровой репозиторий ХНУГХ им. А. Н. Бекетова - 2016.
10. Румянцева Е. В., Манухина Л. А. BIM-технологии: подход к проектированию строительного объекта как единого процесса // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения, сб. № 5 - 2015.
11. BIM-технологии в строительстве // Журнал современная стройка. - 2017 [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://vseon.com/analitika/sovremennaya-strojka/bim-tehnologii -v- stroitelstve.
12. Азаров Б. Ф., Янкова Д. В. Практика внедрения 3D кадастра недвижимости в России // Ползуновский альманах. - 2017. - № 4, Т. 2.
© А. А. Ермакова, А. О. Булжанова, 2018
