CC BY
441Применение BIM-технологий в строительстве и проектировании
Колчин Владимир Николаевич
старший преподаватель, кафедра строительства объектов тепловой и атомной энергетики, ФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ), ksilocal2@mail.ru
Целью исследования было показать развитие современных цифровых и информационных технологий в строительстве и проектировании, показать повышение эффективности проектирования и строительства с учётом применения BIM-технологий.
В данной статье рассматривается методы проектирования с применением систем автоматизированного проектирования, методы обработки информации о строительном объекте, этапах проектирования.
Внедрение высокоэффективных информационных технологий в строительстве и проектировании позволяют повысить эффективность проектирования и повысить конкурентоспособность предприятий и фирм. Особенно важным является применение данных технологий на стадии проектирования так как эффект от внедрения позволяет добиться максимальных показателей эффективности. Ключевые слова: BIM-технология, 3D-модель, Информационная модель, САПР.
Современные информационные и цифровые технологии уже давно и привычно внедряются как в повседневной жизни человека так и в различных отраслях промышленности, более того такое внедрение сегодня уже является просто необходимым, в противном случае отставание в сфере современных информационных и цифровых технологий неизбежно приведёт к потере конкурентных преимуществ и потере части или всего рынка сбыта продукции.
Строительная отрасль не является исключением и применение новейших информационных и цифровых технологий позволяет не только сохранить конкуренцию на рынке, но и в целом развивать отрасль, повышать эффективность строительных процессов и проектирования.
Одной и новейших технологий в строительной отрасли является так называемая BIM технология. По сути своей BIM технология является дальнейшим и вполне очевидным развитием систем и технологий автоматизированного проектирования (САПР).
Сам по себе термин BIM является аббревиатурой от Building Informational Modeling, что в переводе с английского означает: Информационное моделирование зданий. То есть из определения следует, что подразумевается некий процесс моделирования и как результат информационная модель строительного объекта.
Любой процесс моделирования и в частности информационного моделирования подразумевает поэтапное решение поставленных задач. В свою очередь задачи могут быть комплексными. В конечном итоге информационная модель строительного объекта является результатом поэтапного решения поставленных задач.
На сегодняшний день существует множество определений термина «BIM технологии» которые по сути своей отражают общее понимание данного термина с небольшими уточнениями, это связано с тем что данная технология имеет возможность широкого применения и в зависимости о сферы применения может иметь специфические нюансы.
х
X
о
го А с.
X
го m
о
ю 2
М О
to
О)
о
CS
CS Ol
о ш m
X
3
<
m О X X
В целом можно дать следующее определение: Информационное моделирование зданий (BIM) - это процесс, в результате выполнения которого в соответствии его этапам создаётся и совершенствуется информационная модель здания. [1]
Информационная модель здания (BIM) - это модель строительного объекта содержащая информацию, организованную таким образом что позволяет обрабатывать её с помощью цифровых технологий и достигать решения инженерных задач по средством автоматизированных систем, при этом обязательным является согласованность и взаимосвязь содержащейся информации вне зависимости от вида информации, возможность количественного и математического анализа, возможность динамического обновления модели в целом.
С учётом жизненного цикла здания можно сказать что информационная модель здания является совокупностью взаимосвязанной информации о здании в целом, управляемая и контролируемая специализированной автоматизированной системой.
Предназначение данной информации в первую очередь является использование данной информации для:
принятия стратегических и проектных решений,
расчёта конструктивных элементов здания и узлов,
создания проектной и проектно-сметной документации,
составления строительных планов и графиков,
оформление заказов материалов, строительных машин и оборудования,
обеспечение контроля возведением здания, управления эксплуатацией в течение всего жизненного цикла объекта включая вывод из эксплуатации.
Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM многих разработчиков компьютерных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий. [1]
Применение BIM-технологий позволяет объединить различные разделы и решения в одном многомерном пространстве. Заказчик может увидеть результат строительства до его начала. Очень часто «3-D визуализацию» проекта сравнивают с «4-D» и даже «5-D». Это говорит о том, что можно рассмотреть объект со всех сторон снаружи и пройтись по внутренним помещениям. [2]
Возможности BIM:
При BIM-проектировании можно автоматически взаимодействовать со всеми подразделениями и вносить корректировки по согласованию
Модель позволяет вносить изменения в реальном времени, анализировать и прогнозировать развитие.
Проект имеет реальную привязку во времени и месту
Над проектом могут работать одновременно разные подразделения, что позволяет консолидировать технические решения в едином информационном пространстве. [2]
Преимущества BIM:
Создание проектной и сметной документации высокого качества
Исключаются ошибки в чертежах, размерах и при расчёте сметы
Наличие информации об эксплуатационных качествах строительных материалов, их стоимости
Визуализация проекта в реальном времени, позволяет принимать оптимальные технические решения
Удобная система управления строительством и эксплуатацией сооружения
Наличие информации о возможности реконструкции, модернизации или ликвидации здания. [2]
Преимущества внедрения BIM-технологий.
Самое первое и очевидное преимущество -3D-визуализация. Именно визуализация является самым распространённым способом использования технологии BIM. Это позволяет найти лучшие проектные решения взамен старых. Второе преимущество - централизованное хранение данных в модели, что позволяет эффективно и просто управлять изменениями. При внесении изменений в проект, они неизбежно отражаются в соответствующих разделах проекта: на планах и разрезах, фасаде, календарных графиках, конструктивных чертежах, и текстовой документации. Благодаря этому сокращается время создания проектной документации и снижается вероятность возникновения ошибки. [3]
Управление данными - ещё один плюс. Ведь далеко не вся информация, которая есть в BIM-модели, может быть представлена графически. Поэтому модель также содержит каталоги спецификации, с помощью которых определяются трудозатраты на создание проекта. Финансовые показатели тоже доступны в модели. Так, сметная стоимость проекта определяется сразу после внесения изменений в него. [3]
Внедрение BIM-технологии в процесс проектирование позволяет снижать финансовые затраты и значительно сократить срок ввода строительного объекта в эксплуатацию. По этой причине большинство строительных компаний пытаются использовать в своей практике современные методики информационного моделирования. [3]
Как функционирует BIM.
Практически работа над BIM проходит несколько этапов:
Создание архитектурной 3D модели здания со всеми планами, видами, разрезами, необходимыми для раздела архитектурных решений. Все составляющие раздела загружаются автоматически.
Конструктор вводит созданную модель в программу, рассчитывающую требуемые параметры составляющих элементов здания. Одновременно программа выдаёт рабочие чертежи, ведомости объёмов работ, спецификации, производит расчёт сметной стоимости.
На основе полученных данных рассчитываются и вводятся в 3D модель инженерные сети и их параметры (тепловые потери конструкций, естественная освещённость и пр.).
При получении расчётных объёмов работ специалистами разрабатываются проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР), программой автоматически составляется календарный график выполнения работ.
В модель добавляются логистические данные о том, какие материалы и в какие сроки должны быть доставлены на территорию строительства.
По завершении строительства информационная модель может работать при эксплуатации объекта при помощи датчиков. Под контролем оказываются все режимы инженерных коммуникаций и возможные аварийные ситуации. [4] Результаты использования BIM: На примере группы компаний ИНФАРС: При проектировании новых или реконструируемых объектов удалось существенно уплотнить трассировку инженерных систем, сократить площади шахт и других технических помещений. В результате такой оптимизации были высвобождены значительные полезные площади;
Повысилась точность и степень детализации тендерной документации, что позволило сократить погрешность в оценке стоимости СМР примерно на 10-15%;
Появилась возможность избегать проблем на строительной площадке, связанных с несогласованностью проектных решений. Это обеспечивается ещё до начала производства работ средствами автоматического поиска недопустимых пересечений между различными элементами на стройплощадке: конструкциями, оборудованием, существующими и проектными инженерными сетями и сооружениями, и т.п. К тому же, BIM-технология позволяет вносить необходимые изменения в проект максимально быстро. В итоге значительно сокращается количество переделок в ходе строительства и связанные с этим срывы сроков и перерасход трудовых и материальных ресурсов;
Стало возможным обеспечить эффективный контроль хода строительства и соблюдения плановых сроков и бюджета. С этапами Графика строительно-монтажных работ могут быть связаны предназначенные к возведению на этом этапе элементы В1М-проекта, а также сметные стоимости трудовых и материальных ресурсов. В итоге формируется имитационная модель производства строительных работ. Использование этой модели позволяет в динамике проверить отклонения плановых показателей по срокам и расходам с фактическими сведениями, полученными со строительной площадки службой контроля Заказчика. Методы получения фактических сведений могут быть как традиционными (акты, накладные), так и с использованием средств объективного контроля (видеокамеры, датчики, дистанционное зондирование). В итоге, Заказчик имел возможность оперативно реагировать на возникшие в ходе строительства отклонения и скорректировать сроки и бюджет, чтобы избежать ещё больших потерь;
По окончании строительства Заказчику была передана уточнённая по материалам исполнительной документации эксплуатационная В1М-модель объекта. После ввода объекта в эксплуатацию его В1М-модель может быть использована для информационного обеспечения мероприятий по обслуживанию и эксплуатации промышленного объекта. В том числе, для планирования мероприятий по обслуживанию, как всего объекта, так и отдельных его участков. Например, ремонт и перепланировка помещений. При этом такие ключевые показатели как площади стен, покрытий и плановый срок службы до очередного ремонта, могут быть получены автоматически из эксплуатационной В|М-модели объекта. [5]
По результатам совместного исследования ООО "КОНКУРАТОР" и НИУ МГСУ:
В ходе исследования было выявлено, что применение В1М-технологии приводит к повышению экономической эффективности инвестиционно-строительных проектов, в том числе отмечается улучшение показателей по следующим критериям:
Чистого дисконтированного дохода - до 25% Индекса рентабельности - до 14-15% Внутренней нормы доходности - до 20% Периода окупаемости инвестиционно-строительного проекта - до 17%
Себестоимости проекта (связанной со снижением затрат на стадии строительства) - до 30% [6]
Рост опыта организаций в применении В1М-технологии сопровождается нарастанием экономического эффекта. Кроме отмеченных эффектов экономического характера, в ходе исследования выявлен ряд эффектов неэкономи-
х
X
о
го А
с.
X
го m
о
ю 2
М О
to
О)
о
CS
CS Ol
о ш
В
X
3
<
В
О X X
ческого плана, способствующие общему повышению конкурентоспособности российских предприятий инвестиционно-строительной сферы. [6]
Рост индекса рентабельности в проектах с применением технологий информационного моделирования объектов строительства оценивается исследуемыми организациями в 14-15%. Индекс рентабельности — один из важнейших относительных экономических показателей, способных продемонстрировать объем полученных доходов, на каждый инвестированный рубль. Рост данного показателя на 15% говорит о значительных возможностях BIM, связанных с автоматизацией, повышением производительности труда, качества информации 10-25% 1415% 28 и управленческих решений и эффективности многих производственных процессов. Такое повышение эффективности не может быть получено от использования одного или нескольких отдельных факторов, однако BIM — это всегда комплексное решение, приносящее, соответственно, комплексный эффект. [6]
Результаты расчёта внутренней нормы доходности (IRR) для BIM-проектов по исследуемым предприятиям показывают рост показателя в диапазоне от 14% до 20%, что в целом также позволяет сделать вывод о том, что применение BIM позволяет вскрыть достаточно большой потенциал роста эффективности деятельности предприятий инвестиционно-строительной сферы. [6]
Сокращение сроков окупаемости инвестиционно-строительного проекта в среднем на уровне 15-17% по отношению к проектам, реализованным с применением традиционных технологий проектирования и управления проектами. Сокращение срока окупаемости инвестиций в объект строительства снижает общий уровень риска по проекту, что также является важным положительным результатом. [6]
Сокращение длительности этапа проектирования до 30%. Проектные организации, имеющие значительный опыт применения технологий информационного моделирования, говорят о повышении эффективности непосредственно процессов проектирования. Так, например, отмечается ускорение процессов проектирования на 20-30% (за счёт использования множества наработок — библиотечных элементов, узлов, настроек шаблонов проекта и т.д.). Проектные организации, не имеющие большого опыта использования BIM (1-2 проекта) демонстрируют снижение темпов работы на 5%, что может объясняться в первую очередь постепенным получением сотрудниками опыта работы с BIM — период обучения и адаптации может сопровождаться снижением скорости выполнения рабочих операций. Отдельно отметим широкие
возможности BIM по использованию имеющихся наработок в случае инициализации нового проекта. Работа с проектами повторного применения, большинство из которых относятся к жилым, административным зданиям, объектам социальной инфраструктуры, зачастую реализуемым по госзаказу, позволяет сократить по некоторым оценкам до 40% времени на проектирование. [6]
Сокращение длительности процесса формирования рабочей документации до 3-х раз. В рамках исследования выявлено, что высокое качество проектной документации, разработанной с применением технологий информационного моделирования на стадии «П» приводит к сокращению сроков формирования рабочей документации в 3 раза. Фактически объёмы работ по проектированию смещаются именно на стадию «П»: выполняется больший объем работ, чем при традиционном подходе. Таким образом, к стадии формирования рабочей документации в информационной модели накоплен большой объем информации, что позволяет выпускать рабочую документацию в автоматизированном режиме. [6]
Уменьшение количества коллизий до 100%. Высокое качество проектной документации, разработанной с применением BIM выражается не только в его детальности, но и в возможности в автоматическом режиме выявить и затем устранить коллизии. Коллизии являются самыми распространёнными ошибками на этапе проектирования и заключаются они в несоответствии между конструкциями объекта и его инженерными сетями, например, отсутствие технологических отверстий для инженерных систем, неправильный расчёт объёма материалов. Количество таких ошибок, вызванных недостаточно эффективно налаженной коллективной работой между специалистами, занимающимися проектированием различных разделов, уменьшается за счёт работы в единой информационной среде и с использованием единых регламентов. Кроме того, существует возможность автоматической проверки на коллизии, позволяющая устранить 100% таких случаев. Обнаружение и исправление коллизий на ранней стадии проекта повышает его качество и позволяет впоследствии минимизировать количество исправлений в проекте на стадиях подготовки рабочей документации и выполнения строительно-монтажных работ. [6]
Сокращение сроков подсчёта объёмов строительных работ и последующей корректировки сметных расчётов в 2-3 раза. Технология информационного моделирования объектов строительства позволяет на основании данных 3D-модели осуществлять подсчёт объёмов материальных ресурсов с высокой точностью, не-
доступной при традиционном подходе (без В1М). При этом отмечают, что при высоком качестве проекта, значительной детализации, которая не требуется в соответствии с действующими нормами проектирования, скорость пересчёта объёмов возрастает до 10 раз, и в конечном итоге, может быть полностью автоматизирована. Однако это обеспечивается более детальной проработкой проекта и может даже увеличивать время на проектирование по сравнению с традиционным подходом. Так, одним из преимуществ В1М является возможность реализации расчётов и финансовой модели проекта, в том числе разработки сметной документации. При этом высокое качество, детальный уровень проработки проекта и возможности программного обеспечения позволяют сократить время на подсчёт объёмов строительных работ, разработку и последующее уточнение сметной документации в 2-3 раза. [6]
Снижение затрат на этапе строительства и эксплуатации объекта до 30%. Высокое качество проекта и сметной документации, а также возможности по планированию закупок и т.д. позволяют некоторым организациям говорить о снижении себестоимости проекта, связанной со снижением затрат на стадии строительства (от 10 до 30%). Эксплуатирующие организации также заявляют и о потенциале снижения затрат на стадии эксплуатации объекта также в размере 30%. [6]
Рост производительности труда до 30%. Низкая производительность труда является традиционной для российской экономики. Не является исключением и строительная отрасль — показатели производительности труда нельзя назвать высокими. Однако результаты исследования показывают, что применение В1М-технологий способствует росту производительности труда на 10-30% за счёт оптимизации и автоматизации широкого круга задач. [6]
Снижение административных расходов до 40%. Одним из факторов формирования общего экономического эффекта по инвестиционно-строительному проекту является сокращение административных расходов, связанных с выполнением рутинных функций инженеров (подлежащих автоматизации), процессами обмена информацией (в единой информационной среде количество пересылок информации и затраченного на них времени уменьшается на 40%), организацию и проведение совещаний и т.д. [6]
Как видно из вышеуказанных примеров и исследований В1М-технология является высокоэффективной технологией, особенно по сравнению с традиционными технологиями проектирования. Внедрение В1М-технологии позволяет предприятию относительно значительно повысить эффективность своей работы и значитель-
но повысить качество выполняемых работ и конечного продукта (строительного проекта). Несмотря на все преимущества, как и любой современной информационной и/или цифровой технологии, у BIM-технологии имеются ряд очень важных аспектов, требующих особого внимания при внедрении BIM-технологии на предприятии. А именно внедрение такой технологии требует не только специализированного компьютерного оборудования, но и требует наличие специалистов в данной области, которые смогут выполнять работы в соответствии с требованиями данной технологии. Это означает, что предприятие вынужденно провести переподготовку своих сотрудников или нанять дополнительный штат специалистов. Использование BIM-технологии без обученного персонала может не дать ожидаемых положительных результатов или вовсе привести к отрицательным результатам по ряду показателей.
Литература
1. Технология BIM: единая модель и связанные с этим заблуждения. Интернет-портал: Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы. Режим доступа: https://stroi.mos.ru/builder_science/tiekhnologhiia-bim-iedinaia-modiel-i-sviazannyie-s-etim-zabluzhdieniia
Дата обращения: 09.03.2016
2. Проектирование с применением BIM технологий. Интернет-портал: Проектное бюро «ВЕ-ЛЕС».
Режим доступа:
https://www.bimtechnology.pro/koncepcii-proektirovanija-s-primeneniem-bim/
3. Что такое технология BIM? Её применение в строительстве. Интернет-портал: FB.ru
Режим доступа: http://fb.ru/article/324833/chto-takoe-tehnologiya-bim-ee-primenenie-v-stroitelstve
Дата обращения: 03.06.2017
4. BIM технологии в строительстве: что это такое и зачем они нужны. Интернет-портал: DMSTR.ru
Режим доступа: https://dmstr.ru/articles/bim/
5. Результаты использования BIM-модели на примере производственного объекта. Интернет-портал: Группа компаний ИНФАРС
Режим доступа: https://blog.infars.ru/bim-model-iz-2d
6. ОТЧЕТ. Оценка применения BIM-технологий в строительстве. Интернет-портал: НОПРИЗ
Режим доступа:
http://nopriz.ru/upload/iblock/2cc/4.7_bim_rf_otchot. pdf Дата обращения: 2016г.
х
X
о го А с.
X
го m
о
ю 2
М О
Date of treatment: 03/09/2016
2. Design using BIM technology. Internet portal: Design Bureau "Veles".
Access mode: https://www.bimtechnology.pro/koncepcii-proektirovanija-s-primeneniem-bim/
3. What is BIM technology? Its use in construction. Internet portal: FB.ru
Access mode: http://fb.ru/article/324833/chto-takoe-tehnologiya-
bim-ee-primenenie-v-stroitelstve Circulation date: 06/03/2017
4. BIM technologies in construction: what it is and why they are needed.
Internet portal: DMSTR.ru Access mode: https://dmstr.ru/articles/bim/
5. The results of using the BIM-model on the example of a production facility.
Internet portal: INFARS Group of Companies Access mode: https://blog.infars.ru/bim-model-iz-2d
6. REPORT. Evaluation of the use of BIM-technologies in construction.
Internet portal: NOPRIZE
Access mode:
http://nopriz.ru/upload/iblock/2cc/4.7_bim_rf_otchot.pdf Circulation date: 2016
https://stroi.mos.ru/builder_science/tiekhnologhiia-bim-iedinaia-modiel-i-sviazannyie-s-etim-zabluzhdieniia
o>
^
о
es
es
Ol
z
»
S
S
S
1—
О
ш
m
X
s
s
s
s
<
m
О
X
X
s
214
The use of BIM technology in construction and design
Kolchin V.N.
National Research Moscow State University of Civil Engineering (NRU MGSU)
The aim of the study was to show the development of modern digital and information technologies in construction and design, to show an increase in the efficiency of design and construction, taking into account the application of BIM technologies.
This article discusses design methods using computer-aided design systems, methods for processing information about a construction object, and design stages.
The introduction of high-performance information technologies in construction and design allows to increase the efficiency of design and improve the competitiveness of enterprises and firms. Especially important is the use of these technologies at the design stage as the effect of the implementation allows to achieve maximum efficiency indicators.
Key words: BIM technology, 3D-model, Information model, CAD.
References
1. BIM technology: a single model and the associated misconceptions.
Internet portal: Complex of urban policy and construction of the city of Moscow.
Access mode:
