CC BY
4
Применение BIM и визуального программирования при организации проектов постконфликтного восстановления
А. Мааруф
Национальный исследовательский Московский государственный строительный
университет
Аннотация: Уникальность проектов восстановления требует перехода от традиционных подходов к современным. Информационное моделирование зданий (BIM) считается одним из наиболее надежных подходов в строительстве, но после обзора отечественных и зарубежных исследований выяснилось, что нет исследований по использованию BIM при организации процесса восстановления разрушенных войной территорий. В статье рассматривается применение BIM и визуального программирования (Dynamo) на всех этапах проектов восстановления. Кроме того, в статье представлен способ автоматического создания календарных планов с помощью программы (MS project) и способ автоматического создания 4D, 5D-моделей с помощью программы (Navisworks). В статье также объясняется, как модели восстановления могут быть использованы в процессе отслеживания выполнения.
Ключевые слова: информационное моделирование здания, визуальное программирование, постконфликтное восстановление, автоматизация календарного планирования, 4D.
Проекты постконфликтного восстановления сталкиваются с проблемами, связанными со сроками [1], коммуникацией, координацией [2] и другими факторами, такими, как прозрачность процесса строительства. Мировой опыт установил, что продолжительность этих проектов имеет гораздо более высокий приоритет по сравнению с другими факторами [3]. Эта продолжительность является ключевым фактором в программах постконфликтного восстановления, а необходимость быстрого ввода в эксплуатацию поврежденных зданий без задержек делает эту программу уникальной [4], и эта уникальность требует совершенствования методов управления и организации восстановления [5].
Информационное моделирование зданий повышает эффективность и обеспечивает лучшие решения для преодоления проблем, связанных с возрастающей сложностью строительной отрасли [6,7], однако обзор исследований по его использованию в строительстве показал, что оно не
М Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
используется в управлении и организации проектов восстановления [8], следовательно, целью данного исследования было выяснить возможность его использования при их организации.
В постконфликтных ситуациях в развивающихся странах по-прежнему преобладает традиционный подход к организации строительного процесса. Например, в Сирии и других разрушенных войной странах, было приложено мало усилий для внедрения BIM в программу восстановления. Зарубежное исследование показало, что плохое планирование и отсутствие надежных подходов к восстановлению ограничивают функциональность и эффективность принимаемых решений [9, 10].
Организация планирования восстановления должна основываться на результатах оценки технического состояния поврежденных зданий, на базе которых можно будет определить очередность восстановления поврежденных территорий и продолжительность их восстановления. Также организация этих проектов требует принятия пространственного деления восстанавливаемых территорий как показано на рис.1, и на основе этого
деления составляются графики их реализации, распределения ресурсов и т.д.
Кварталы
Районы
Здания
Рис. 1. - Пространственное разделение территорий восстановления Оценка технического состояния поврежденных зданий начинается с изучения генеральных планов и аэрофотоснимков исследуемой территории, на которых будут зашифрованы все здания. Затем проводится визуальный осмотр зданий, и после осмотра составляется классификатор их повреждений [11, 12].
После оценки состояния поврежденных зданий определяется средняя степень повреждения для каждого квартала. На рис. 2,3 показан район исследования и результат оценки состояния поврежденных кварталов, где зеленым цветом
выделены кварталы с нормальным состоянием, бирюзовым цветом выделены кварталы с незначительной интенсивностью повреждения, синим цветом -кварталы с низкой интенсивностью повреждения, оранжевым цветом -кварталы с умеренной интенсивностью повреждения и красным цветом выделены кварталы с высокой интенсивностью повреждения.
Рис. 2. - Территория исследования Рис. 3. - Территория исследования
Использование BIM для организация процесса восстановления разрушенных территорий включает в себя следующие этапы: 1. Формирование базы данных поврежденных зданий (BIM-модели):
На этом этапе и после визуального осмотра зданий создаются BIM-модели на основе проектной и рабочей документации, затем с использованием этих моделей экспортируются таблицы, позволяющие фиксировать техническое состояние всех поврежденных элементов при проведении детального обследования.
В статье модель, показанная на рис. 4, была построена в программе Revit, и в модель были добавлены новые поля, такие, как (идентификатор, описание повреждения в элементе, коэффициент значимости элемента, показатель категории повреждения, оценка технического состояния элемента, единица измерения, объем работы, идентификатор элемента в Revit, номер этажа), с
до разрушения
после разрушения
помощью которых мы можем управлять и организовывать процесс восстановления поврежденных зданий.
Рис. 4. - Модель восстановления и добавленные поля в
Revit
Для повышения эффективности обмена данными между моделями и другими программами мы использовали визуальное программирование (Dynamo). На рис. 5,6,7 показана часть программного кода и общий вид кода, с помощью которого создается шаблон обмена данными в формате Excel, используемый для документирования процесса оценки технического состояния.
Рис. 5. - Часть программного кода в Рис. 6. - Общий вид программного Dynamo для экспорта данных из кода в Dynamo для экспорта данных Revit в Excel
M Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
Ид Описание повреждений в элементе Коэффициент значимости элемента Показатель категории поврежденности Оценка технического состояния элемента Ед. изм. Объем работы Ид элемент в Ревит Номер этажа Элементы
Зд1.Эт1.Ст 3 423033 Э1 Ст-1 300 мм
Зд1.Эт1.Ст 3 423043 Э1 Ст-1 300 мм
Рис. 7. - Часть шаблона для документирования состояния элементов на
этапе детального обследования После завершения процесса оценки технического состояния элементов, результаты оценки повторно импортируются в Revit с использованием шаблона загрузки данных через (Dynamo). На рис. 8,9,10 представлена часть программного кода и общий вид кода в (Dynamo) и часть результата оценки.
Рис. 8. - Часть программного кода в Dynamo для импорта данных из Excel в Revit
йЭ
рй
Рис. 9. - Общий вид программного кода в Dynamo для импорта данных.
Ид Описание повреждений в элементе Коэффициент значимости элемента Показатель категории поврежденности Опенка технического состояния элемента Ед. изм. Объем работы Ид элемент в Ревит Номер этажа Элементы
Ш.Эт1. Снижение прочности бетона £ 30% s 0.25 2 422835 Э1 Колонн/г 300x600лш
3àl.3ml. Снижение прочности бетона < 30% 8 0.25 2 422841 Э1 Колонна 300x600лш п од босстакобление
Рис. 10. - Часть результата оценки технического состояния для импорта в
Revit
M Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
2. Дополнение моделей проектными решениями:
По результатам оценки технического состояния зданий и в случае подтверждения возможности их восстановления, модели дополняются проектными решениями.
Следует отметить, что преимуществом BIM является возможность совместной работы в рамках одной модели, и после разработки проектных решений определяются организационно-технологические параметры. В модель восстановления вводятся значения следующих параметров: трудоемкость восстановления элемента, стоимость за единицу измерения, описание восстановительных работ, единица измерения, объем работы, идентификатор последовательности, предшественники.
В результате ввода организационно-технологических параметров мы сможем экспортировать их в формате Excel с помощью (Dynamo), что, в свою очередь, позволяет нам формировать организационно-технологические модели восстановления. На рис. 11, 12.13 показана часть программного кода и результат экспорта данных.
Рис. 11. - Часть программного кода для экспорта организационно-
технологических параметров из Revit в Excel.
Рис. 12. - Общий вид программного кода для экспорта организационно-технологических параметров.
М Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
Рис. 13. - Часть результата экспорта организационно-технологических
параметров.
С помощью (Dynamo) элементы, подлежащие восстановлению, сортируются по степени их повреждения, и их календарный план составляется таким образом, что восстановительные работы начинаются с элементов с наибольшей степенью повреждения. Автоматизация формирования календарных планов:
Одной из основных проблем при формировании календарных планов являются ручные усилия и время, затрачиваемые на их построение. В крупных проектах человеческая ошибка может привести к тому, что некоторые элементы в календарном плане не будут учтены. Кроме того, использование проектировщиками множества различных программного обеспечения затрудняет обмен данными между ними.
Сохранение этих данных в единой модели и наличие инструмента для экспорта их в определенном порядке позволяет автоматизировать процесс создания календарных планов и избежать вышеперечисленных проблем. На данном этапе приведенная выше таблица на рис. 13 подготавливается к импорту в программу MS project с помощью мастера импорта. На рис. 14 показана часть календарного плана восстановления исследуемых зданий.
M Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
шва ц_gasа ааа исаа аваа еьйд ада д »—ша ggg
| Описание восстановитель« •аиие элемента Ед Объем • Продолжите Окончание * Пеедше
0 ' Выгру 0 117.25 days 3/8/2023 8/18/2023 0 18,194,640.00 Р
1 |416032 Усиление колони ст ало» обоймами ыми 300 450mm под Т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 30000 6,900.00 Р|
2 416056 обоймами 450mm под Т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 30000 6,900.00 Р
3 416058 """ ыми 300 450mm под тановление т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 30000 6,900.00 Р
4 417515 ыми 300 тамовление » Ж 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 30000 6,900.00 Р
5 417525 обоймами ыми 300 тановлвнжГ т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 зоооо 6,900.00 Р
6 417533 обоймами ыми 300 таноаление т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 30000 6,900.00 Р
' 416026 Усиление колонн палы обоймами ыми 300 450mm под таноеление т 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 6 зоооо 6,900.00 Р
8 416034 Усиление колонн сталы обоймами ыми 300 450mm под I 0.23 0.41 days 3/8/2023 3/8/2023 6 зоооо 6.900.00 Р
Рис. 14. - Часть календарного плана в MS project
4. Создание 4D- и 5D-моделей восстановления:
На этом этапе план, сформированный в MS project, импортируется в программу (Navisworks) вместе с импортом данных о техническом состоянии
для маркировки элементов в соответствии со степенью их повреждения. На
Рис. 12. - Карта поврежденных элементов, подлежащих восстановлению Используя поле «Идентификатор элемента» в Revit, каждая операция в плане
автоматически связывается с соответствующим геометрическим элементом. Кроме того, данные о стоимости, введенные на втором этапе, позволяют превратить 4D-модель в 5D-модель, которую можно отслеживать при выполнении восстановления. На рис.16,17,18 показан результат имитации процесса восстановления зданий с указанием элемента в работе, процента завершения относительно элемента и проекта, а также стоимости выполненных работ.
Рис. 16. - Модель в начале имитации.
ViTtanfflwfjBuift;
МшспмрвигА: ViiirarapBUÄ! Мщсота^дмЛ] VtaanwjlssiEt VtaKMwiJsriV
МцкаомрялЯ] tiilKaantfcuiAj VrjänaifttfrarA Ыззгавмрйй]
^эдсшкГяиЛ' MqiraratfisuiOV
Рис. 17. - Модель в
середине имитации
Рис. 18. - Модель в конце имитации
В статье мы пришли к выводу, что BIM может использоваться в проектах восстановления в качестве базы данных на всех этапах программы, начиная с оценки технического состояния поврежденных зданий и заканчивая этапом проектирования. Также было установлено, что применение визуального программирования (Dynamo) имеет большое значение с точки зрения облегчения работы с большим объемом данных, так как (Dynamo) обеспечивает двустороннюю связь между моделями и Excel. Такая двусторонняя связь сокращает время на документирование этапа оценки технического состояния и позволяет автоматизировать процесс формирования организационно-технологических моделей. Автоматизация формирования календарного плана выполняется путем импорта шаблона организационно-технологических параметров, экспортированного из Revit с помощью Dynamo в программу MS project для создания календарного плана восстановления.
Благодаря полям, добавленными в Revit, и визуальному программированию Dynamo мы смогли напрямую создавать 4D- и 5D-модели для
восстановления, связывая каждую операцию в плане, ранее созданном в MS project, с соответствующим BD-геометрическим элементом в Navisworks. 4D-модели играют важную роль в упрощении процесса отслеживания календарных планов и обеспечении того, чтобы все работы были включены в модели, поскольку имитация позволяет отображать только поврежденные элементы, выделяя их белым цветом, а затем превращая элемент в зеленый цвет, как только он будет восстановлен.
Следует отметить, что в статье не учитывалось понятие организации ресурсов в области BIM, поэтому рекомендуем исследователям оценить эффективность BIM в управлении и организации ресурсов в проектах постконфликтного восстановления.
Литература
1. Norling, B. Effective time management in post-disaster reconstruction. Australian and New Zealand Disaster and Emergency Management. Sydney-Australia: 2013. pp. 1-10.
2. Chang, Y., Wilkinson, S. and Brunsdon, D. Resourcing challenges for postdisaster housing reconstruction: a comparative analysis. Building Research and Information. 2010. Vol. 38, No. 3. pp. 247-264.
3. Murat, T., Nilufer, T. and Nilay, C. Study on Permanent Housing Production after 1999 Earthquake in Kocaeli (Turkey). Disaster Prevention and Management. 2010. Vol 19, No. 1. pp. 6-19.
4. Kalkman, J. and de Waard, E. Inter-organizational disaster management projects: finding the middle way between trust and control. International Journal of Project Management. 2017. Vol. 35, No. 5. pp. 889-899.
5. Иванов М.Ф., Литвинов Р.В. Совершенствование методов и технологий управления восстановлением разрушенного жилищного фонда на территориях с особым статусом. Актуальные проблемы менеджмента:
М Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
новые методы и технологии управления в регионах. СПб.: Скифия-принт, 2020. С. 71-72.
6. Olawumi, T.O., Chan, D.W.M. and Wong, J.K.W. Evolution in the Intellectual Structure of Bim Research: A Bibliometric Analysis. Journal of Civil Engineering and Management. 2017. Vol 23. pp. 1060-1081.
7. Ma, X., Zhang Y., Olawumi, T.O., Dong, N. and Chan, A.P.C. Conceptual Framework and Roadmap Approach for Integrating BIM into Lifecycle Project Management. Journal of Management in Engineering. 2018. Vol 34. С. 1-10.
8. Assem, A., Abdelmohsen, S. and Ezzeldin, M. Smart management of the reconstruction process of post-conflict cities. International Journal of Architectural Research Archnet-IJAR. 2019. Vol 14. pp. 325-343.
9. Barakat, S., Chard, M. and Jones, R. Attributing Value: Evaluating success and failure in post-war reconstruction. Third World Quarterly. 2005. Vol 26. pp. 831-852.
10. Hadi ZS. A Review paper on Benefits of BIM Adoption to Improve project performance in Iraqi Construction Industry. International Journal of Contemporary Applied Researches. 2020. Vol. 7, No. 10. pp. 81-108.
11. Олейник, П. П. и Мааруф, А. Методика оценки технического состояния монолитно-каркасных зданий, поврежденных войной в Сирии. Строительное производство. 2023. № 2. С. 47-53.
12. Олейник, П.П и Мааруф, А. Мероприятия программы постконфликтного восстановления городов. Строительное производство. 2022. № 1. С. 54-58.
References
1. Norling, B. Australian and New Zealand Disaster and Emergency Management . Sydney-Australia: 2013. pp. 1-10.
M Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8657
2. Chang, Y., Wilkinson, S. and Brunsdon, D. Building Research and Information. 2010. Vol. 38, № 3. pp. 247-264.
3. Murat, T., Nilufer, T. and Nilay, C. Disaster Prevention and Management. 2010. Vol 19, No. 1. pp. 6-19.
4. Kalkman, J. and de Waard, E. International Journal of Project Management. 2017. Vol. 35, No. 5. pp. 889-899.
5. Ivanov M.F., Litvinov R.V. Aktual'nye problemy menedzhmenta: novye metody i tekhnologii upravleniya v regionah. SPb.: Skifiya-print, 2020. pp. 71-72.
6. Olawumi, T.O., Chan, D.W.M. and Wong, J.K.W. Journal of Civil Engineering and Management. 2017. Vol 23. pp. 1060-1081.
7. Ma, X., Zhang Y., Olawumi, T.O., Dong, N. and Chan, A.P.C. Journal of Management in Engineering. 2018. Vol 34. C. 1-10.
8. Assem, A., Abdelmohsen, S. and Ezzeldin, M. International Journal of Architectural Research Archnet-IJAR. 2019. Vol 14. pp. 325-343.
9. Barakat, S., Chard, M. and Jones, R. Third World Quarterly. 2005. Vol 26. pp. 831-852.
10. Hadi ZS. International Journal of Contemporary Applied Researches. 2020. Vol. 7, No. 10. pp. 81-108.
11. Oleinik, P. P i Maaruf, A. Stroitel'noe proizvodstvo. 2023. № 2. pp. 47-53.
12. Oleinik, P.P i Maaruf, A. Stroitel'noe proizvodstvo. 2022. № 1. pp. 54-58.
