CC BY
55
Организация BIM на государственном уровне Organization of BIM at the state level
УДК 65.011.56
Фещенко Дмитрий Евгеньевич,
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, Санкт-Петербург Feshchenko Dmitry,
Saint Petersburg state University of architecture and civil engineering, Saint Petersburg, Russia Аннотация. В мировом строительстве BIM (Building information modeling) уже давно занимает особое место и пользуется широким спросом. Все передовые страны уже 10 лет как полностью перешли на BIM моделирование, что несет за собой определенные экономические плюсы. Все эти страны несколько лет подготавливали почву для того, чтобы внедрить BIM-технологии во все сферы строительства и сделать так, чтобы в дальнейшем BIM стал основой более глобальных вещей, например, интернет вещей или информационных моделей городов. В России же BIM был известен также давно, но интерес к данной технологии возрастает только сейчас. В данной статье приведен пример британской системы организации BIM, а также рассмотрено, как внедряется это в России. Исходя из чего, были сделаны выводы о том, как нужно правительству развивать BIM в России, чтобы получать от внедрения данной технологии реальную пользу. Summary. In the world of construction, BIM (Building information modeling) has long held a special place and is in high demand. All advanced countries have fully switched to BIM modeling for 10 years, which has certain economic advantages. All these countries have been preparing the ground for several years to implement BIM technologies in all areas of construction and make sure that in the future BIM will become the basis of more global things, for example, the Internet of things or information models of cities. In Russia, BIM has also been known for a long time, but interest in this technology is only growing now. This article provides an example of the British BIM organization system, and also discusses how it is implemented in Russia. Based on this, conclusions were drawn about how the government needs to develop BIM in Russia in order to get real benefits from the introduction of this technology.
Ключевые слова: BIM (Building information modeling), строительство, автоматизация проектирования.
Keywords: BIM (Building information modeling), construction, design automation.
Информационное моделирование постепенно распространяется на российское проектирование. Само по себе BIM моделирование представляет собой создание единой информационной модели проектируемого объекта, где отражен каждый раздел проектной документации для каждой стадии строительства.
Внедрение BIM-технологий - глобальный процесс, реализация которого зависит от создаваемых государством условий для проектирования при помощи данных технологий. Стоит отметить опыт Великобритании в данном вопросе, поскольку именно британцы являются мировыми лидерами в области BIM проектирования, внедрения его в строительную отрасль на государственном уровне, а также в области создания международных BIM стандартов.
Было признано, что наибольшая ценность BIM будет проявляться для владельцев зданий на этапе эксплуатации здания. Более половины британских владельцев говорят, что они уже имеют готовность использовать BIM для операций на этапах, по сравнению с 14 % в США [1]. Британский взгляд на цифровое строительство заключается в пребывании на определенном уровне так называемой зрелости BIM (рис. 1). В британском понимании зрелость делится на 4 уровня.
На нулевом уровне (неуправляемый CAD) отсутствует организованное взаимодействие между членами команды проекта, а работа ведется в режиме 2D черчения. Готовые чертежи, в основном, через бумажные носители или электронную форму бумаги передаются смежникам, текстовая документация тоже, в основном, в бумажном виде циркулирует между участниками процесса, хотя производится она на компьютере.
На первом уровне (управляемый CAD) наряду с 2D уже появляется трехмерная графика, а проектные данные распространяются в электронном виде через среду общих данных, специфицированную британским стандартом. Однако полноценного взаимодействия между участниками, относящимися к разным дисциплинам, не происходит. Данный уровень взаимодействия был достигнут при проектировании и строительстве пятого терминала аэропорта Хитроу. Был достигнут прирост производительности по сравнению с неорганизованными формами работы на уровне 10 % [2].
Уровень два (Федерированный BIM) предполагает полное взаимодействие и полноценную коллективную работу участников проекта. Причем каждый разрабатывает трехмерную модель своей собственной дисциплины, полностью отвечая за нее, а затем
происходит междисциплинарная координация в специальных средах, после чего определяются и устраняются коллизии, выверяются проектные решения [3]. Важнейшим условием является работа в соответствии со стандартами и с организацией среды общих данных. На этом уровне такое организованное взаимодействие может обеспечить до 50% сокращения непроизводительных расходов проекта. Для этого уровня доступны визуальное планирование и управление строительством - 4D, а также управление стоимостью проекта
- 5D [3].
УромпО Урсма I Урсмт? УргипЗ "киа4 Уро и® 5
fO uo*A>viроД'<ь.и юопооагиамии сяомрь DM ■ «нструвдя ПО 08080*4 инфоомаиии 1в1М • интегральный ВIV AM - архмттгурмая им&ормациомная модель SN - юистру«тиенвя ичформа j<*DMiai» модель FlW имформеииомм модель оборудомнм BS М • Инфомиммч* МОДель MX UlM B'IV имформациомая модель дорог_I
Рнс. 1. Схема зрелости BIM
Третий уровень (Интегрированный BIM) предполагает полное взаимодействие между дисциплинами посредством совместного использования единой модели проекта, хранящейся в единой центральной базе данных. Все участники могут получить доступ к модели, причем риск возникновения конфликтных ситуаций сведен к минимуму [3].
Четвертый уровень (цифровая устойчивость) уже реализуется во многих странах (Великобритания, США, Сингапур и т.д.) и подразумевает внедрение умных технологий,
откуда появляются умные города за счет анализа больших баз данных. Данный уровень уже реализуется в некоторых странах.
Зеленая линия на рисунке 1 показывает, где необходимо находиться участникам строительной отрасли, то есть, где каждая компания, которая стремится получить конкурентные преимущества, должна быть на данный момент. Технические и организационные условия для этого в Великобритании уже были созданы 12 лет назад [2]. Описанная выше схема зрелости — есть необходимый элемент для понимания того, каким образом подход Великобритании к возможностям BIM привел к тому, что затраты на строительство снизились на 33 %, сроки строительства, а также вредные выбросы сократились на 50 % и рост экспорта услуг составил 50 % [2].
Также на рисунке 1, на котором под уровнем 5 (безопасное мышление в подходе к управлению информацией) предполагается интегрирование стандартов по доступности и безопасности зданий и сооружений в информационные модели. Данные этапы проектирования являются трудоемкими и выполняются в CAD технологиях, что ведет за собой проверку каждого требования на каждом этапе строительства. Это длительный и ресурсоемкий процесс, из-за чего при проверке отчасти и появляются нарушения. Откуда возникает вывод о том, что проверка должна проходить еще на этапе проектирования и должна быть в полной мере автоматизирована. Проверка валидности на этапах строительства имеет недостаток в том, что если нарушение было при создании какого-либо элемента объекта, то ее необходимо устранить, что влечет дополнительные затраты времени и ресурсов.
Принцип безопасного мышления является основополагающим к формированию информационной модели безопасности. В свою очередь, информационная модель должна отвечать требованиям нормативной документации по безопасности и доступности для маломобильных групп населения, таким образом обеспечивая сохранность жизни и здоровья пользователей объекта.
Стоит понимать, что пожарная безопасность и доступность для маломобильных групп населения являются частью общей стратегии по обеспечению безопасности при строительстве, эксплуатации и сносе объекта в целом. Т.е. стандарты, регламентирующие требования безопасности по проектированию, например, нефтепровода, а именно СП 284.1325800.2016, а также ряд ГОСТов, относящихся к этой теме, должны быть учтены в информационной модели объекта на автоматизированном уровне.
В 2011 году Правительство Великобритании постановило, что, начиная с апреля 2016 года, все госзакупки в области строительства будут осуществляться только для проектов,
реализуемых в технологии BIM [3]. Таким образом отрасли был дан мощный толчок для развития и популяризации информационного моделирования. В тоже время стали разрабатываться основные стандарты и государственная программа, для того, чтобы Великобритания могла перейти на третий уровень. Эти разработки велись параллельно с умными городами, представляющими интеллектуальные системы для транспорта, энергетики, здравоохранения, водоснабжения и переработки отходов и информационной экономикой, которая занимается высокопроизводительными вычислениями, Интернетом вещей, в форме автоматических сенсоров для автоматизации процессов и т.д. [3].
Данная стратегия предоставляет возможности измерить параметры функционирования готового объекта, сравнить их с требованиями, установленными в техническом задании, с параметрами, с которыми объект сдавался в эксплуатацию, что помогает значительно улучшить условия его использования.
В виде трех пирамид на рисунке 2 показаны три основных набора данных. Они содержат данные из трех фаз проекта: эксплуатационной, строительной и стадии управления производительностью. Возможность производить операции с массивами данных об объектах от проектировщиков, строителей и служб эксплуатации зданий и сооружений и по различным секторам строительства открывает возможности по долгосрочному улучшению функционирования объекта. По мере продвижения наверх по пирамиде ее использование становится все более стратегическим. От проекта одной организации до умного города и целей стратегического планирования, например, таких как работа с инвестором или государственным казначейством. Уровень 3 строится на процессе обмена данных уровня 2, но определения данных будут уточнены, а процессы дополнены, включая виды модели, которые можно будет совместно использовать на ключевых этапах жизненного цикла [3].
Рис. 2. Модель интегрированного BIMв Великобритании
Великобритания находилась на уровне красной линии еще в 2008 году. Лидирующие ныне страны в области BIM изучали данный вопрос в конце 1990-х и в самом начале 2000-х (рис. 1). В России на тот момент внимание этому не уделялось, поэтому если говорить о положении Российской Федерации на данном рисунке, то оно отмечено красной линией (рис. 1). Но к сожалению, за все это время мы не сдвинулись даже на уровень 2 и остались на прежнем уровне.
В масштабах крупного и комплексного проекта с фиксированными и весьма сжатыми сроками и высочайшей степенью ответственности стало строительство олимпийских объектов в британской столице, где основные усилия государственного заказчика были направлены прежде всего на координацию работы многочисленных подрядчиков и субподрядчиков.
В России Олимпиада должна была состояться на 4 года позже, но на тот момент, когда британцы начали готовится к своей Олимпиаде 2012 года, уже было известно, что следующая Олимпиада 2014 года пройдет в Сочи, т.е. у нас было в 2 раза больше времени на подготовку. Однако, ничего существенного в области BIM в этот период у нас сделано не было, а некоторые крупные строительные компании, участвовавшие в проекте, даже заявили потом о своём банкротстве.
Но уже далее в 2014 году Минстрой РФ издал приказ о внедрении информационного моделирования, и утвердил соответствующий план, рассчитанный на 3 года. Однако, данный план не выдерживает критики, поскольку в нем идет речь только о проектировании, а о контроле, организации и эксплуатации, что является неотъемлемой частью информационного моделирования, ничего не сказано. Планом была предусмотрена разработка пилотных проектов, отрабатывающих методику BIM, как было сделано и в Великобритании, а затем проекты должны были пройти экспертизу. Здесь ошибка заключается в том, что экспертиза будет проверять лишь правильность выполнения проекта, поскольку правильный проект можно сделать и без BIM, поэтому проверка является бессмысленной. Отработка пилотных проектов в BIM подразумевает анализ эффективности применения информационного моделирования, а не применяя BIM в процессе строительства и эксплуатации объекта, в чем его отличие от CAD (Computer-aided design) и заключается, анализировать будет нечего.
План внедрения предполагал оценку результатов по действующим образовательным стандартам, но, во-первых, стандарты были направлены на обучение конкретным строительным специальностям (тепло-газо снабжение, архитектура и т.д.), а не BIM. Во-
вторых, специалисты, выполняющие эти проекты, не учились по действующим на этот момент образовательным стандартам.
План предусматривал обучение специалистов BIM в области гражданского строительства и органов государственной экспертизы, но обучить такое количество людей за один год является невозможным. В плане вовсе отсутствует понятие «внедрение», что говорит о том, что данные этапы выполнения этого плана не приведут к качественному внедрению BIM. Также данные проекты не приносили государству никакой пользы в экономическом плане, в отличии от британских пилотных проектов.
Говоря о развитии стандартизации в данном вопросе, британцы начали их разработку еще в начале 1990-х. Все они имеют четкую взаимосвязь, регулируют работу между всеми участниками строительства:
- общедоступная спецификация;
- система классификации;
- документы, описывающие весь цикл управления информацией на этапе капитальных затрат;
- документы определяющие, каким образом правительство Великобритании как заказчик при сдаче объекта будет использовать схему передачи информации документ предоставляет государственному заказчику ряд рекомендаций относительно возможных уязвимостей и методах контроля для обеспечения технической безопасности объектов недвижимости;
- шаблон юридического документа, приложение к договору на проектирование и строительство, предоставляющее сторонам возможность обмениваться данными в рамках проекта;
- ресурс, регламентирующий процесс передачи объектов в эксплуатацию для финансируемых из бюджета проектов;
- ресурс, определяющий, какие данные требуются на различных этапах проекта, и кто отвечает за разработку и передачу этих данных.
В Российской Федерации аналогичные инструменты отсутствуют. Поэтому сейчас в сфере применения технологий информационного моделирования, разработке методологии и стандартизации в BIM, Россия не является мировым лидером. Но все же наряду с другими развитыми странами Россия участвует в работе ISO
(International Organization for Standardization), голосует и поддерживает принципы стандартизации, которые предполагают установление повышенных по отношению к уже
достигнутому на практике уровню норм, требований к объектам стандартизации, которые согласно прогнозам, будут актуальны в ближайшем времени. [2].
Все это должно представлять собой единую, отлаженную систему. К созданию вышеперечисленных инструментов необходимо также добавить, что в первую очередь нужно создать систему стандартов.
Основой здесь будет являться ISO 6707-1:2020 «Здания и сооружения. Словарь. Основные термины». В данном документе отражены основные понятия, необходимые для пользования информационной моделью, а также созданию прикладных программ [4]. Следование данному документу необходимо для более эффективного взаимодействия, чтобы все участники строительства говорили «на одном языке» во избежание различного рода коллизий. И только затем можно перенимать британский опыт внедрения стандартов, а именно регламентировать:
- спецификации общего доступа,
- классификационные системы,
- описание всего цикла управления данными на этапе капитальных затрат на документированном уровне
- определить, как правительство, являясь заказчиком, при сдаче объекта будет использовать схему передачи данных. Такой документ даст государственному заказчику некоторые рекомендации относительно возможных неточностей и методах контроля и надзора для обеспечения технической безопасности объектов,
- шаблоны юридического документа, в приложении к договору на проектирование и строительство. Предоставляет сторонам возможность к обмену данными в рамках проекта,
- ресурсы, которые регламентирует процесс передачи объектов в эксплуатацию для проектов, которые финансируются из бюджета,
- ресурсы, определяющие, требуемые данные на каждом этапе проекта, и лицо, отвечающее за разработку и передачу этих данных.
Главной задачей Российской Федерации на данный момент является полноценный переход на второй уровень зрелости BIM, поскольку сейчас мы находимся между первым уровнем и вторым уровнем. Создание продуманного плана внедрения, собственных стандартов, обучение всех участников строительства, пропаганда BIM, поддержка компаний, реализующих данные технологии, все это может дать импульс строительным компаниям, а государственная поддержка компаний, реализующих направление информационного моделирования, может простимулировать дальнейшее развитие в этой области, которая является важной для всего государства в целом, что влечет за собой
переход на интегрированный BIM. Отсюда пойдет рост экономических показателей, темпов роста в строительной отрасли и, что самое главное, это приведет к переходу на безопасный BIM, тогда как создание безопасных условий является приоритетной задачей каждого государства.
Информационная модель является основой умного города, общая схема которого заключается в том, что к информационной модели добавляется пристройка сбора данных и надстройка анализа и управления (рис. 3) [5].
Сбор данных является важной и сложной частью структуры умного города. Данный раздел подразумевает наличие технического обеспечения для сбора данных (датчики, камеры, каналы передачи), а также архивной информации (статистика аварий на дорожном перекрестке). Главными требованиями к таким данным являются: своевременность, достоверность, охват.
Таким образом, после получения достоверных данных, своевременно доставленных из охватываемой территории следует анализ поступившей информации. Затем предполагается обязательное создание методик анализа собираемой информации для решения конкретных задач, на основе которых затем создаются алгоритмы и программы обработки больших массивов данных.
Принятие решений - это прерогатива руководства города, но в определенных случаях решения могут приниматься самой системой управления автоматически. Если посмотреть на экономику перехода на умные города, то можно сделать вывод о том, что это затратный и сложный процесс, однако большой масштаб замыслов способен до определенной степени оптимизировать эти расходы. Прежде всего это относится к решению общих и типовых вопросов: технические и производственные наработки для системы интерактивного сбора данных; разработка методик, алгоритмов и программ анализа и решения типовых задач, а также информационного моделирования; разработка единого стандарта «умного города». Движение в этих направлениях не только позволит уменьшить затраты на освоение программы «умного города», но и станет хорошим стимулом для развития экономики России, а также повысит качество жизни людей, пребывающих в городе [6].
Управление
1
Анализ
1 А Г
/ Мвделнроиа \ I—I нне V реальности / вгм м Интерактивный сбор ниформаини Архивные данные
Информационна*модель города
Рисунок 3. Схема организации умного города Резюмируя все вышесказанное, можно утверждать, что BIM организуется на государственном уровне и без поддержки правительства данная технология не сможет внедриться. Осознавая всю полезность применения информационного моделирования, можно сделать вывод о том, что применение данных технологий является необходимым.
Список литературы
1. Интернет ресурс URL: https://rosmintrud.ru/ministry/programms/3/0. Дата обращения: 26.03.2020.
2. Интернет ресурс URL: https://e-notabene.ru/urb/article_29735.html. Дата обращения: 26.03.2020.
3. Интернет ресурс URL: https://webqa.surbanajurong.com/perspective/bim-for-fatilities-management-towards-digital-sustainability. Дата обращения: 26.03.2020.
4. ISO 6707-1:2020 Buildings and civil engineering works — Vocabulary — Part 1: General terms.
5. Вилкова Ксения Игоревна, & Фещенко Дмитрий Евгеньевич. (2019). О необходимости информационной модели города. http://doi.org/10.5281/zenodo.3603851.
6. Ф. Измайлов «Информационная модель города (о некоторых подходах к проблеме моделирования информационных отношений в городской среде)». Управленческое консультирование. Актуальные проблемы государственного и муниципального управления. С-П.: 2009, 186 с.
