CC BY
35
Недостатки информационной модели здания на всех этапах его жизни и
пути минимизации их влияния
С.Г. Шеина, Д.М. Тальников Донской Государственный Технический Университет, г. Ростов-на-Дону
Аннотация: При информационном моделировании зданий существенно минимизируются затраты времени и средств на создание проекта здания, а так же появляется возможность внесения изменений в проект, уменьшая вероятность совершения ошибки проектировщиком. Однако, информационные модели здания обладают рядом недостатков, выраженных на каждом этапе жизненного цикла объекта. В данной статье были выделены основные этапы жизненного цикла здания, согласно нормативным документам. Выделены недосткти использования информационных моделей на каждой стадии и рассмотрено их влияние на работу в среде информационного моделирования. Предложны пути минимизации данных недостатков с учётом распространённости BIM-моделей здания в настоящее время. Выделены общие проблемы перехода с классического метода проектирования на информационные модели.
Ключевые слова: информационная модель, BIM, жизненный цикл здания, строительство, проектирование.
Жизненный цикл здания - время с момента обоснования необходимости постройки здания до момента его сноса. Внутри данного промежутка времени существует деление на несколько этапов, каждый из которых определяет рациональность реализации будущего этапа строительства здания [1, 2].
В рамках информационной модели здания существует возможность точного расчета потребности материалов, работ, оборудования и т.д., что позволяет сократить потребности времени, средств и рабочей силы на реализацию проекта строительства и его эксплуатацию [2, 3].
В разных источниках в состав жизненного цикла здания входят разные этапы, поэтому единой последовательности данных циклов не существует. Для того чтобы провести оценку возможных недостатков и путей их решения в рамках информационной модели, примем жизненный цикл объекта, объединённый в классы, согласно ГОСТ Р 10.0.05-2019/ИСО 12006-2:2015 «Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений...»:
- предварительное проектирование;
- проектирование;
- строительство;
- техническое обслуживание;
- снос объекта.
Этапы жизненного цикла здания, в которых задействована его
Рис. 1. Этапы жизненного цикла здания в информационной модели
Применив данный каскад к информационному моделированию зданий, можно установить, что проектирование, строительство, а также план эксплуатации здания находятся в постоянной корректировке, чтобы получить максимальную продуктивность использования здания по назначению [4].
Преимущества информационных моделей над классическим методом проектирования существенны - сокращение времени, сил, средств на реализацию объекта строительства, уменьшение количества бумажной информации, возможность наглядной визуализации объекта [5, 6].
Информационная модель охватывает все элементы жизненного цикла здания (рисунок 2).
и
Рисунок 2. Составляющие информационной модели здания Поскольку структура информационной модели здания охватывает все этапы здания, необходимо предусмотреть также форс-мажорные и нежелательные последствия при её использовании.
При всех достоинствах информационной модели существует и ряд недостатков, которые проявляются на каждом конкретном этапе жизненного цикла объекта [6].
На этапе предварительного проектирования объекта обсуждается необходимость в постройке здания или сооружения, предварительно определяется приблизительный бюджет строительства и, при необходимости, выполняется работа по созданию предварительной модели здания в общих чертах [7].
При реализации данного этапа средствами информационного моделирования составляется 3D-модель здания в общих чертах, определяется общая необходимость реализации объекта.
Недостатками информационного моделирования на данном этапе являются:
- на данном этапе модель детально не проработана;
- нет возможности учесть все правовые и экономические факторы с использованием технологий информационного моделирования.
Если первый недостаток решаем с увеличением бюджета модели и уточнением информаций по условиям строительства, то второй недостаток связан с динамической природой рынка и законодательной базы.
Существует возможность определения условий рынка в реальном времени, однако прогнозирование будущих условий, зависящих от действий на рынок извне, невозможно.
Потенциальным способом минимизировать данный недостаток является разработка единого показателя инвестиционной привлекательности в настоящее время, который будет учитывать правовые, социально-экономические, финансовые факторы строительства, определять выгодность инвестиций в недвижимость на этапе получения необходимых разрешений.
Другим способом является отход от информационного моделирования на данном этапе в принципе, поскольку общие данные о правовых, финансовых, социальных и иных не технических составляющих здания -субъективные элементы и должны рассматриваться не в масштабах города, а определяться для каждого отдельного здания в рамках точечной застройки или застройки отдельной зоны.
Этап проектирования - один из двух этапов, с которыми непосредственно ассоциируется концепция информационного
моделирования. На данном этапе строится детальная информационная модель здания - 3D модель, производится расчет фундамента, определяются поставщики сырья, машин и механизмов, подрядчики работ. Получаются все необходимые разрешения на проведение строительства на участке и т.д.
На этапе проектирования строительного объекта выделяются следующие недостатки информационного моделирования:
- невозможность предугадать условия рынка для организации поставок сырья и материалов методами информационного моделирования;
- изменчивость цен на сырьё при производстве работ;
- Зависимость от электронного носителя.
Первые два недостатка подразумевают, что зависимость рынка от внешних условий может повлиять на итоговую сметную стоимость строительства и нуждается в постоянном контроле. Решение - заложение рисков на предварительном этапе в сметную стоимость с применением соответствующих коэффициентов и поправок, или ручное внесение изменений в информационную модель [5, 6].
Третий недостаток является т.н. «физическим», и минимизация его влияния заключается в своевременном обслуживании проектировочной аппаратуры, что должно уменьшить риск её выхода из строя (использование мощных ноутбуков, источников бесперебойного питания)
Этап строительства - второй этап, с которым ассоциируется информационное моделирование зданий и сооружений. В нём заложены следующие недостатки информационного моделирования:
- необходимость в цифровой аппаратуре для просмотра рабочих чертежей и документации;
- логистические заминки при доставке сырья, материалов, машин и механизмов;
- зависимость от электронного носителя.
Переход на информационные модели зданий предполагает, что при производстве строительных и проектировочных работ уменьшится количество бумажного носителя, несущего утвердительную информацию. Однако на участке строительства наглядное видение объекта главному инженеру производства работ может быть достигнуто только при наличии полных и подробных планов производства работ на просторном носителе, что не предусмотрено цифровой моделью ввиду ряда факторов, таких, как их компактность и дороговизна. Следовательно, при производстве работ разумно сохранение привычного метода работы с использованием бумажного носителя [8].
Логистические издержки и заминки представляют собой несогласованность цепочки «заказчик-курьер-поставщик», во время которой могут быть искажены данные по марке, регистрационному номеру машины -перевозчика, а так же заказанному сырью.
Минимизация данного недостатка - область человеческого фактора. Все сотрудники, работающие в сфере логистики информационных строительных моделей, должны соблюдать внимательность при введении любых данных и сопроводительной документации, поскольку количество бумажного носителя должно быть сокращено.
При техническом обслуживании зданий и сооружений выделяются следующие недостатки информационных моделей:
- неспособность современных сил и средств к моделированию технического состояния здания со всеми его дефектами;
- невозможность точного сопоставления предполагаемой степени износа конструкций с программными комплексами.
Современные программы объёмного моделирования не позволяют увидеть состояние объекта в реальном времени со всеми мельчайшими дефектами ввиду сложной структуры здания и установки множества
датчиков, что существенно и необоснованно увеличивает сметную стоимость строительства, а также усложняет его конструкцию. Учёт недостатков должен вестись силами УК МКД, экспертной организацией с созданием программного обеспечения, в котором будут отражаться описания дефектов, степень износа конструкций, степень готовности работ по капитальному ремонту конструкций, а также подгружаться фотографии для более детального описания дефектных конструкций.
В настоящее время существует не так много программ, способных вычислять возможную степень износа зданий на протяжении времени. Они позволяет дать ориентировочную оценку степени износа конструкций с течением времени и организовать мероприятия по капитальному ремонту МКД. Однако точную степень износа может установить только строительный эксперт, работающий в данной области [8, 10].
На этапе сноса объекта недостаток информационной модели заключается в том, что существующие в настоящее время информационные технологии не позволяют произвести рациональный план сноса здания с учётом всех факторов.
Этот недостаток представляется возможным устранить путём объединения нескольких цифровых моделей в единое целое, с тем условием, что в моделируемом районе, где находится сносимое здание, будут расположены эксплуатируемые дома, снос которых не предвидится до момента постройки нового дома. Основная проблема сноса существующих зданий состоит в необходимости предоставления жильцам сносимого дома новых квартир с аналогичными параметрами. Поэтому, должно быть обеспечено справедливое расселение жителей в новые площади хотя бы на время постройки нового дома [9, 10].
Конечно, помимо данных недостатков на этапах жизненного цикла объекта существуют и более глобальные, такие как сложность перехода на
информационные модели, недостаток квалификации организаций в данной сфере, недостаток финансирования для перехода и т.д. Однако, при комплексном подходе к цифровизации процесса строительства и эксплуатации можно добиться существенного упрощения данного процесса и найти более продуманное решение для устранения недостатков, описанных выше.
Литература
1. Шадрина К.С., Ганиченко Н.А., Коркишко А.Н. Проблемы внедрения BIM - технологий на примере предприятий города Тюмени и Тюменской области //Инженерный вестник Дона, 2020, №5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N5y2020/6461
2. Зеленцов Л.Б., Цапко К.А., Беликова И.Ф. и др. Совершенствование процесса строительства с использование BIM-технологий // Инженерный вестник Дона, 2020, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2020/6346
3. Серая Е.С., Шеина С.Г., Петров К.С. и др. Интеллектуальная городская среда. Интеграция ГИС и BIM // Инженерный вестник Дона, 2019, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5495
4. Coates S., Arayici Y., Koksela L. J., etc. The limitations of BIM in the architectural process // First International Conference on Sustainable Urbanization (ICSU 2010), 2010, URL: researchgate.net/publication/228730835_The_limitations_of_BIM_in_the_architec tural_process
5. Sun C., Jiang S., Skibnievski M.J., A literature review of the factors limiting the application of BIM in the construction industry // Technological and Economic Development of Economy, 23 (5) 2015, URL:researchgate.net/publication/283654976_A_literature_review_of_the_factors _limiting_the_application_of_BIM_in_the_construction_industry
6. Eastman C.M., Teicholz P.M., Sacks R., etc. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners // 2011. URL: researchgate.net/publication/302924419_BIM_Handbook_A_Guide_to_Building_I nformation_Modeling_For_Owners
7. Kliuchnikova O.V., Pobegaylov O.A. Procedia Engineering. VOL. 2nd International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2016. 2016. pp. 21682172.
8. Ballon P., Glidden J., Kranas P. and others. Is there a Need for a Cloud Platform for European Smart Cities? // eChallenges e-2011 Conference Proceedings. 2011. DOI: 10.13140 / 2.1.5062.4965
9. Синенко С. А., Штранина Е. С. К вопросу о возможной классификации объектов строительства по степени сложности // Научное обозрение. 2016. № 6. pp. 185-188.
10. Петрухин В.П., Колыбин И.В., Шулятьев О.А. Мировой опыт устройства небоскребов и высотных зданий // Рос. архит. - строит. энцикл. Строительство высотных зданий и сооружений. М.: ВНИИНТПИ, 2010. pp. 288-327.
References
1. Shadrina K.S., Ganichenko N.A., Korkishko A.N. Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N5y2020/6461
2. Zelentsov L.B., Tsapko K.A., Belikova I.F., Pirko D.V. Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2020/6346
3. Seraya E.S., Sheina S.G., Petrov K.S., Matveyko R.B. Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5495
4. Coates S., Arayici Y., Koksela L. J., etc. First International Conference on Sustainable Urbanization (ICSU 2010), 2010, URL:
researchgate.net/publication/228730835_The_limitations_of_BIM_in_the_architec tural_process
5. Sun C., Jiang S., Skibnievski M. J. Technological and Economic Development of Economy, 23 (5) 2015, URL: researchgate.net/publication/283654976_A_literature_review_of_the_factors_limit ing_the_application_of_BIM_in_the_construction_industry
6. Eastman C. M., Teicholz P. M., Sacks R., etc. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling For Owners, 2011. URL: researchgate.net/publication/302924419_BIM_Handbook_A_Guide_to_Building_I nformation_Modeling_For_Owners
7. Kliuchnikova O.V., Pobegaylov O.A. Procedia Engineering. VOL. 2nd International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2016. 2016. pp. 21682172.
8. Ballon P., Glidden J., Kranas P. and others. eChallenges e-2011 Conference Proceedings. 2011. DOI: 10.13140 / 2.1.5062.4965
9. Sinenko S. A., Shtranina E. S. Nauchnoe obozrenie. 2016. No 6. pp. 185-188.
10. Petrukhin V.P., Kolybin I.V., Shulyat'ev O.A. Ros. arkhit. - stroit. entsikl. Stroitel'stvo vysotnykh zdaniy i sooruzheniy. M.: VNIINTPI, 2010. pp. 288-327.
