mobile_banner

BIM-технологии в строительстве 2021

Что такое BIM

BIM является аббревиатурой английского Building Information Modeling и представляет собой технологию информационного моделирования.

Данная технология позволяет моделировать любые строительные объекты, включая здания, железные дороги, мосты, тоннели, порты и т.д.  Сходство BIM и 3D-моделирования заключается в том, что в обоих случаях проект здания выполняется в трехмерном пространстве. Но в отличие от 3D- модели, BIM напрямую связан с базой данных. Такая модель включает в себя не только несущие линии и текстуру материалов, но и другие данные (технологические, экономические и прочие), которые имеют отношение к зданию. Например, BIM учитывает физические характеристики объекта, варианты размещения в пространстве, стоимость каждого кирпича, плафона, трубы.

BIM-технологии уже и на мобильных девайсах

Содержание

 

BIM позволяет представить здание как единый объект, в котором все элементы связаны и взаимозависимы. В случае если какой-то показатель системы изменится, система пересчитает остальные данные. С технологией информационного моделирования, обладая лишь исходными данными объекта без реальных свойств, возможно предсказать будущие свойства и характеристики объекта. Более того, при помощи BIM можно просчитать процессы, которые будут происходить в уже построенном объекте. Происходит это следующим образом: вся информация о здании, материалах, способе его использования, климате и других факторах переносится в цифровой вариант, после чего система просчитывает возможные варианты развития событий.

BIM находится на стыке различных дисциплин. С помощью данного метода моделирования в одном проекте можно объединить всеобъемлющие данные по архитектуре, дизайну, инженерным, экономическим решениям и многое другое, что в комплексе позволяет избежать ошибок, увеличить окупаемость и эффективность проекта. Данные вносятся в соответствии с установленными стандартами, являются точными и обновляются регулярно. Одно из главных преимуществ модели — сокращение времени и расходов со стороны заказчика, а также возможность исправлять и улучшать проект на первых этапах его формирования. Технология информационного моделирования делает заказчика полноправным участником строительства. Он может визуализировать то, каким будет объект и вносить коррективы по ходу работы. Ни один 2D-чертеж не предоставит такой реалистичной картинки будущего здания, как это возможно при BIM-моделировании. Бывает так, что задумка архитектора, дизайнера или заказчика не всегда выполнима на практике, и только в BIM модели это можно увидеть на первоначальных этапах проектирования. При таком типе проектировки еще не построенное здание “оживает” на экране, делая заметными любые недочеты и возможные проблемы.

Для эффективной работы модели необходимо создать единую информационную среду, которая сможет обеспечить моментальный доступ к данным всех участников проекта. К цифровой BIM модели привязан огромный массив данных, включая график работы, геолокацию, финансовые отчеты. Современные мобильные приложения способны воспроизводить виртуальную реальность, позволяющую воссоздать строительный объект в реальных условиях и оценить ход строительства, находясь при этом в любой точке мира.

BIM исторический обзор

Инфографика об истории BIM

Идея BIM-моделирования берет свое начала с 1970-х годов. Словосочетание “строительная модель” впервые упомянул в 1985 году Саймон Раффл, а впоследствие Роберт Айш — разработчик программного обеспечения, которое использовалось для реконструкции аэропорта Хитроу.  Понятие “информационная модель здания” было впервые упомянуто в нынешнем значении в статье  “Modelling multiple views on buildings” Г. А. ван Недервина и Ф. П. Толмана. В широкий обиход данный термин вошел только в 2002 году и начал использоваться для названия цифрового представления строительного процесса. Родоначальниками современных BIM программ были приложения  RUCAPS, Sonata и Reflex, ArchiCAD. На сегодняшний день ключевые игроки мирового рынка информационного моделирования зданий — это Autodesk, Bentley Systems, Dassault Systemes, AECOM, Asite Solutions, Beck Technology, Nemetschek, Pentagon Solutions, Trimble Navigation, Synchro Software.

По грубым расчетам объем рынка BIM в России на сегодняшний день оценивается в 110 млн долларов. Данная цифра неточная, так как включает в себя и стоимость продаваемого программного обеспечения, и стоимость обучения, а также услуги по внедрению и сопровождению проектов с применением BIM. Согласно исследованию, в котором приняла участие 541 проектная организация, 22% компаний полностью перешли на BIM-технологии. Нет сомнений, что BIM-проектирование будет продолжать развиваться и набирать обороты в ближайшие годы.

На данный момент среди крупных игроков на рынке России можно выделить такие проектные компании, как GENPRO, АрхиПлюс, Девелоперская Группа 3С, Группа Эталон. Существует ряд компаний, которые начали разрабатывать BIM-модели 5-10 лет назад. Сейчас данный подход используют большинство застройщиков в Москве и часть в крупных центральных городах. Количество BIM-проектов растет, что обусловлено снижением цены на BIM-разработку, а также совершенствованием нормативно-правовой базы. В России 19 июля 2018 вышло в свет Поручение Президента РФ, согласно которому BIM объявлялся приоритетной областью развития строительства. Считается, что переход к информационной системе моделирования сократит сроки строительства, при этом повысит качество строительных объектов и оптимизирует использование материальных и человеческих ресурсов.*

*Статья написана осенью 2020 года, с тех пор произошли важные изменения ситуации с BIM  с России. Так, 11 марта 2021 года Правительство РФ утвердило обязательное применение BIM  на всех бюджетных проектах с финансированием от государства, начиная с марта 2022 года, причем ограничение по бюджету не указано.

 

Применение BIM-технологии в мире

Появление информационного моделирования в корне изменило способ взаимодействия между архитекторами, инженерами и другими специалистами в строительной области. Полная информация о проекте — материалы, технологии, их стоимость, а также дизайн, логистика, обслуживание объекта во время возведения, после введения в эксплуатацию — доступна каждому участнику благодаря BIM и облачным технологиям.

BIM только начинает свое стремительное развитие и востребованность, только самые богатые страны активно используют информационное моделирование последнее десятилетие.

Великобритания

Великобритания до сих пор не просто первая, но и абсолютный лидер по применению  BIM. Это стало возможным благодаря поддержке на уровне государства: с 2016 года все бюджетные стройпроекты обязаны применять BIM 2 уровня, не ниже. Так, в качестве пробной реализации, технологию используют для проекта Министерства Юстиции — расширение тюрьмы Кукхэм Вуд в Кенте. И это позволило существенно сократить капитальные затраты и сроки реализации.

США

В США в Управлении общих служб составила программу BIM для всех проектов по обслуживанию общественных зданий с 2003 года.

Сегодня в США около 72% строительных фирм используют BIM для значительной экономии средств на проектах. Ряд американских штатов, университетов и частных организаций также применяют стандарты BIM. Так, штат Висконсин сделал обязательным применение BIM для госпроектов, если их общий бюджет начинается от  $5 млн

Франция

Во Франции уже полмиллиона домов, которые спроектированные с использованием BIM. С 2017 года правительство страны задействовало BIM в жилищном секторе на 500 000 домов.

Рабочая группа Le Plan Transition Numérique dans le Bâtiment отвечает за французскую стратегию BIM, цель которой обеспечить экологичность и снизить затраты.

Германия 

В Германии также правительство влияет на продвижение технологии BIM. Акцент делается больше на коммерческие и жилые здания, чтобы к 2020 году внедрить BIM во все инфраструктурные проекты.

Испания

В Испании BIM применяется для проектов государственного сектора с 2018 года, а с 2019 — обязательное использование технологии в  инфраструктурных проектах.

Была создана отдельная Комиссия для содействия по внедрению BIM в строительный сектор Испании.

Финляндия

Скандинавские страны одни из первых, кто начал использовать BIM. Например, Финляндия начала применять информационное моделирование зданий еще в 2002 году. BIM использовался для создания сложных инфраструктур, таких как линия метро Хельсинки.

Китай

Китайские специалисты Комиссии по атомной энергетике и несколько организаций интегрировали высокий уровень политики внедрения BIM для оцифровки и распространения технологии. BIM стал ключевым элементом и используется в большинстве их проектов. Правительство Китая еще не ввели обязательное использование BIM в строительстве, однако использование приветствуется.

В целом же, BIM даже в экономически сильных странах работает в экспериментальной форме — процесс внедрения цифровых технологий в строительстве не быстрый по ряду причин. Однако все равно прослеживается ускорение в цифровизации отрасли и большая заинтересованность застройщиков в современных долгосрочных решений, таких как строительное информационное моделирование.

BIM моделирование: этапы моделирования

Ввиду того, что BIM-моделирование относительно новая технология, не все специалисты до конца понимают его суть. Если не углубляться в детали, то объемное моделирование здания формируется из отдельных “кубиков” информации и включает:

1. Конструктивные элементы здания, такие как колонны, стены, фундамент, лестницы, крыши и т.д. Они, в свою очередь, создаются из конструктивных элементов, которые содержатся в базе данных BIM-проекта или формируются архитектором в процессе проектировки.

PlanRadar поддерживает технологию BIM-модели

2. Элементы здания — это окна, двери, оборудование, мебель и подобное — создаются на основе стандартной базы данных, которая содержится во всемирной библиотеке в формате IFC, и находятся в открытом доступе. Также проектировщик может разработать свой собственный элемент и включить его при желании в общедоступную базу.

PlanRadar работает с технологией BIM-модели

Подобный подход позволяет с легкостью сформировать здание (или другой строительный объект) из отдельных элементов стен, выбранных из “библиотеки”. К примеру, вы хотите создать модель подвала и первого этажа. Для этого вы выбираете конструктивный элемент под названием “фундамент”, к нему добавляете следующий необходимый элемент “перекрытие”, а затем — “стены”. Таким образом, вы создали фрагмент здания в объемной проекции. При этом, данная модель будет содержать не только линии чертежа, но и полную информацию о стенах, которые вы выбрали: какого они цвета, марки, какой тип наружной облицовки и т.д.

По факту, проектируя фрагмент информационной модели здания, вы автоматически получаете план подвала и первого этажа в 2D и в 3D-форматах. Также вы можете сразу увидеть, как будет выглядеть фасад данной части здания и просмотреть его в разрезе. Вам не нужно будет каждый раз поднимать все чертежи проекта в AutoCAD программе, чтобы увидеть, что содержит данный фрагмент здания, потому как каждый элемент, “кирпичик” постройки уже с максимально полной информацией, благодаря чему спецификация объекта происходит мгновенно и автоматически.

Вот еще один пример не самой сложной работы — установки окна — в традиционной и BIM моделях:

  • Традиционный вариант. Чтобы включить окно в строительный чертеж, проектировщику нужно найти ГОСТ требования, выбрать подходящее окно и перенести на чертеж точный размер проема. Так получается рабочий чертеж с оконным проемом. А далее требуется составить спецификацию окна. Это если коротко. Построение работы таким образом неэффективно и времязатратно.
  • BIM-моделирование. Проектировщик выбирает нужное окно в “библиотеке” данных. На чертеже отмечается место, где будет расположено окно. Затем, буквально одним щелчком на чертеже появляется изображение окна с максимальным информационным наполнением. Автоматически подтянутся все данные об этом окне, которые содержатся в базе данных. А дальше происходит следующее: данное окно задает стене параметры нужного проема. После этого в вашем Проекте появится информация о том, какие элементы нужно заказать для выполнения данной части строительных работ, то есть размер, тип окна, фурнитура, пена для монтажа, отделка и т.д. И все это с выведением актуальной цены на данные материалы/услуги.

Как функционирует BIM: этапы от проектирования и до стройки и эксплуатации

Работа с BIM-моделью проводится в несколько этапов:

  1. Проектирование. Для начала создается 3D-модель постройки с планами, разрезами, видами. При помощи специального конструктора, данная модель вносится в программу, которая рассчитывает параметры всех элементов строительного объекта. Обширная база данных позволяет получить все рабочие чертежи, спецификацию, информацию об объеме будущих работ, планируемых затратах. На стадии проектирования также производится расчет инженерных и энергетических сетей, тепловые потери и уровень естественного освещения с учетом характеристики местности, рельефа, грунта и т.д. Начальная информационная модель здания дополняется логистическими данными, определяющими сроки доставки материалов, наиболее выгодные варианты доставки. BIM-моделирование позволяет также планировать социальную инфраструктуру и транспортную сеть в районе застройки. На завершающем этапе проектирования составляется детальный план работ и график их выполнения, определяется необходимое количество техники и ресурсов для выполнения работ.
  2. Строительство. На данном этапе BIM-проектирование позволяет отследить состояние и ход выполнения работ. С его помощью возможно контролировать расходы средств и то, насколько реализовывается заложенный бюджет. BIM предоставляет информацию обо всех управленческих решениях и изменениях в строительстве в реальном времени.
  3. Эксплуатация. После завершения строительства при помощи датчиков информационная модель может продолжить собирать нужные данные о здании, контролируя его функциональность и предсказывая потенциальные аварийные ситуации. Используя BIM, можно вести учет оборудования, контролировать гарантийные обязательства, а также расход ресурсов. Возможна интеграция с BMS-системой объекта. Более того, BIM-моделирование может быть полезно и для управления недвижимостью: данная модель позволяет вести учет аренды, сдачи помещений, плановых ремонтных работ, взаимодействий с различными инстанциями. Оценка управления, технический аудит, разработка плана развития строительного объекта — это и не только возможно при помощи BIM-проектирования.

Преимущества внедрения BIM — что дает использование моделей

Основным преимуществом внедрения BIM-моделирования является результат работы. Строительные объекты, построенные с применением BIM, отличаются хорошим качеством застройки, архитектурой, продуманной инфраструктурой, удобством и безопасностью. Также данная модель позволяет сократить время и расходы на разработку, избежать возможных ошибок при строительстве, рационально распределить человеческий и материальный ресурс.

В чем преимущество BIM: график зависимости

BIM-проектирование может быть использовано для разных целей, например:

  • 3D-визуализация. Теперь проектировщик, архитектор или заказчик имеет возможность увидеть 3D-модель будущего здания во всех деталях, а также распечатать ее на 3D-принтере, тестировать и вносить улучшения до начала реального строительства.

3D-визуализация BIM модели

  • Хранение всех данных о проекте в одном месте. Вся информация и чертежи проекта взаимосвязаны и находятся в одной программе. Любое изменение какого-либо показателя автоматически отражается на других элементах информационной модели здания.
Функционал PlanRadar поддерживает BIM-модель
  • Комплексное управление данными проекта. В традиционной модели генеральный план постройки обычно включает в себя множество проектных решений в виде чертежей и отдельной документации. В BIM-модели все данные объединены в одной программе или файле и доступны в реальном времени.

Слои здания в BIM модели в Planradar

Реальные кейсы BIM на практике

BIM-проектирование — это универсальная программа, которая хранит все данные о строительстве объекта и может дополняться информацией на любой стадии реализации. BIM-технология имеет геометрическую привязку, благодаря чему можно создавать чертежи в нескольких вариантах, выбирая наиболее эффективный. Использование BIM сопутствует разработке успешных рентабельных проектов, которые могут порадовать не только архитекторов и проектировщиков, но и инвесторов.

Пример 1. По заказу предприятия ФАУ «ФЦС» проектировочная компания Renga создала в BIM-системе комплексную информационную модель общеобразовательной школы, которая прошла оценку госэкспертизы. Над данным проектом работало 8 человек, которые смогли воссоздать информационную модель школы на 1000 учеников всего за несколько месяцев. Благодаря использованию BIM-технологии удалось обнаружить ошибки и недочеты, допущенные при 2D-моделировании. В результате пилотного проекта специалистам Renga удалось сформулировать требования к информационной модели   объекта, что, в свою очередь, позволило ускорить разработку нормативной базы по информационному моделированию и еще больше приблизило строительную отрасль к полному переходу на BIM-технологии.

Пример 2. Компания ООО «ПСК АрхСтандарт», работающая на рынке с 2011 года и ранее использовавшая программное обеспечение AutoCAD для ведения документации проектов, обратилась в Renga с просьбой создать информационную модель жилого дома. В процессе сотрудничества, руководители ООО «ПСК АрхСтандарт» по достоинству оценили все преимущества BIM-метода в сравнении с 2-D моделью. В частности, во время работы с BIM удалось заметить ряд недочетов, допущенных при проектировании в AutoCAD, а также избежать ошибок при проектировании каналов для прокладки проводки внутри панелей. В результате проекта компанией Renga была создана эффективная информационная модель жилого дома из сборного железобетона и подготовлена база сборных ж/б панелей для использования в дальнейших проектах заказчика. Рабочий файл разработанной модели имеет размер всего ~2,5 Мб, что очень удобно для его передачи и хранения в облаке. По данной модели уже начато возведение здания.

Как используется BIM в строительстве

Кроме проектной визуализации и архитектурно-конструкторского этапа проработки с учетом множества составляющих, BIM-технология решает и технологические, и экономические задачи в будущем рабочем проекте. С ее помощью просчитывается точная смета задолго до старта реального строительства на выбранные материалы, их доставку, доставку готовых конструкций или модульных частей, а также затраты на рабочую силу или роботизированные процессы.

Такие просчеты и наглядные сметы дают архитекторам сделать объективный выбор, учитывая бюджет и цели объекта, и искать альтернативы, чтобы снизить затраты. Это может касаться как и времени закупки материалов, так и выбора экономичных материалов, а также выбора в пользу собранных готовых конструкций или наоборот, 3D- печати на месте. Можно просчитать выгоду применения человекочасов или роботизированных механизмов, применение дронов. Все задуманное в проекте благодаря оцифрованным данным и программам, умеющим анализировать и подбирать нужное согласно алгоритмам, можно увидеть в четких расчетах и, самое главное, в трехмерной модели, которая «подвижна» и меняется в зависимости от выбора тех или иных компонентов.

Диаграмма отображает сокращение времени на строительство благодаря BIM-технологий

Оптимизация затрат и времени — одно из главных достоинств применения BIM-технологии. В конечном счете, чем быстрее завершится строительство, тем дешевле оно будет. Любые ошибки или просчеты приводят к продлению процесса, а значит, увеличению расходов. А применяя BIM на этапах строительства и эксплуатации —  самые расходные этапы — можно существенно снижать затраты. А чем скорее объект будет сдан в эксплуатацию, тем быстрее начнется окупаемость инвестиций.

Исследование: Будущее управления строительством

Как цифровые решения изменят управление проектами в 2022 и дальнейшем?


 

BIM в эксплуатации

BIM-проектирование может также быть полезно в процессе эксплуатации строительного объекта. Во многих развитых странах применение технологии BIM к существующим зданиям и сооружениям становится приоритетом. Преимуществом использования BIM в эксплуатации является возможность:

  • Применять изменения к существующей конструкции объекта
  • Переоснащать строительный объект новым оборудованием, которое поможет улучшить качество эксплуатации
  • Следить за состоянием строительных объектов и предпринимать меры в случае необходимости реставрации или ремонта
  • Наладить максимально грамотную эксплуатацию здания с технологической и экономической точки зрения

BIM в зеленом строительстве

Зеленое строительство VS обычное

Green BIM – это использование технологии BIM в зеленом строительстве для анализа климатических условий, моделирования инженерных систем, оценки жизненного цикла здания и его оптимального с экономической и экологической точки зрения функционирования. Так, в частности, Green BIM помогает определить оптимальную ориентацию строительного объекта по отношению к сторонам света, анализирует освещенность, возможность использования солнечных батарей и ветрогенераторов, уровень потребления воды, создание и контроль инженерных систем, которые смогут обеспечить максимальный комфорт. Green BIM позволяет спроектировать максимально идеальный проект, что позволяет снизить затраты и время на реализацию.

Многие крупные заказчики в России начинают работать по технологии Green BIM, ведь используя данный подход, у заказчика увеличиваются шансы на получение зеленого сертификата (LEED, BREEAM, DGNB), что является мощным конкурентным преимуществом на рынке.

Инструменты сборки единой информационной модели —  описание OpenBIM

OpenBIM — это современная концепция взаимодействия, которая доступна для всех работников АИС отрасли, а также разработчиков ПО. Она призвана сделать сотрудничество профессионалов открытым, понятным и не зависящим от платформы Часто в процессе проектирования строительного объекта задействованы различные специалисты, работающие с разными инструментами и программами. Открытые форматы – наиболее эффективный способ взаимодействия друг с другом. Они позволяют передавать информацию, независимо от того, каким ПО пользуются специалисты. Самый распространенный открытый формат — это  IFC, позволяющий передавать информацию без ограничений и потерь. OpenBIM позволяет:

  • Использовать в работе персональный набор программ и инструментов, который лучшим образом решает поставленные задачи.
  • Вместо необходимости настраивать сложный универсальный BIM-файл, с OpenBIM менеджеры проектов могут работать с отдельными моделями, созданными в разных программах, контролируя таким образом отдельные части проекта.
  • Взаимодействовать без потери данных
  • Использовать данные информационной модели на всем жизненном цикле здания.

Как работает BIM в PlanRadar

Решение openBIM PlanRadar призвано создать единую среду данных и объединить всех участников строительно-инвестиционного процесса: заказчика, застройщика, генпроектировщика, подрядчиков, субподрядчиков по проектированию, логистов, поставщиков.

Главное преимущество проекта PlanRadar и цель – это эффективный и удобный набор специализированных инструментов для совместной работы целой команды, доступных в любое время с любого девайса. В реальности удаленной работы и ведении разных объектов в разных частях мира облачный сервис выигрывает у любого десктопного решения.

Работать с openBIM очень легко: полная BIM-модель объекта доступна за секунду, нужно лишь перетащить файл в проект PlanRadar. Наше программное обеспечение позволяет загружать IFC-файлы, экспортированные из Revit, ArchiCAD, AllPlan, Navisworks и других программ. Среди других преимуществ openBIM решения мы можем назвать следующие:

  • Возможность использовать чертежи и объемные модели в автономном режиме — без доступа к Интернету.
  • Простая навигация, возможность мгновенно просматривать все планы, разрезы чертежей.
  • “Режим ходьбы” дает буквально погрузиться в виртуальную реальность и осуществить просмотр здания со всех перспектив. Благодаря объемным данным модели вы с легкостью получите максимальную информацию, не находясь при этом непосредственно на объекте, и просмотреть здание в разрезе в том месте, где это необходимо. Настройка “Скорость ходьбы” позволяет контролировать скорость, с которой просматривающий передвигается вокруг модели.

Режим ходьбы в PlanRadar в BIM-модели

  • Возможность создавать и просматривать задачи на объемных моделях. Благодаря детальной и объемной прорисовке модели, получается быстро узнать местоположение задачи или дефекта на объекте.

Создание и просмотр задач на объемных моделях в PlanRadar

  • Инструмент под названием “Плоскость сечения” позволяет “спрятать” определенные секции постройки и заглянуть в недоступные для просмотра места.

BIM-модель в разрезе в программе PlanRadar

  • Инструмент “Линейка” измеряет расстояние от выбранной точки к другой  от любого элемента строительной модели.

Инструмент “Линейка” в PlanRadar

  • Используя “Модель дерева” вы можете получить доступ ко всей информации любого объекта. Также возможно просмотреть план каждого этажа в отдельности.

“Модель дерева” инструмент в PlanRadar

  • После того как вы загрузили BIM-модель в PlanRadar в веб-браузерной версии, вы также получаете к ней доступ и в мобильном приложении. Вы сможете с легкостью визуализировать готовый объект и быть в курсе всех изменений, даже если у вас под рукой только смартфон.

Использование BIM-моделей для дефект-менеджмента


 

Виталий Березка
Автор статьи

Виталий Березка — региональный менеджер продукта PlanRadar в России, открыл и возглавил российский офис, последние 10 лет занимается инновационными решениями в области строительства и недвижимости.

Начните бесплатно