Анализ внедрения BIM-технологий в проектировании

В настоящее время все больше приобретает актуальность вопрос внедрения современных технологий в различных отраслях экономики, и строительство не является исключением.

Как показывает исследование, применение BIM технологий в России в 2017 году достигает 22% среди российских организаций инвестиционно-строительной сферы, что говорит о положительной тенденции развития. Проведение детального анализа внедрения BIM-технологий в проектировании позволит учесть те особенности, которые могут быть упущены, в процессе внедрения или реализации данной технологии.

На сегодняшний день традиционные технологии CAD (с английского Computer-Aided Design) становятся менее популярными вследствие появления новых возможностей для решения задач проектирования на более выгодных условиях. Конец XX века и начало XXI века связан с бурным развитием инновационного подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающегося в информационном моделировании здания.

Определение «информационной модели здания» зародилось в США в середине 70-х годов. Использование данной трактовки предложил архитектор Чарльз Истман. Данная формулировка использовалась как описательная модель здания.

Первые подходы к реализации информационного моделирования были проделаны еще в 60-х годах XX века. Начали появляться первые программы, с помощью которых было возможно создать модель здания, но ни о какой информационной составляющей тогда еще речи не шло. В начале 70-х годов была создана программа, в которой к модели можно было добавлять такие параметры как наименование применяемого материала или имя поставщика.

В 80-е годы многочисленные разработки в данной области наблюдались в Англии. В эти годы в Англии было создано целое семейство программных комплексов, одним из которых является программа RUCAPS, созданная в 1986 году. Данная программа включала в себя впервые примененную концепцию фазированного строительства. Данная технология применялась при проектировании многих объектов, одним из которых являлся третий терминал аэропорта Хитроу в Лондоне (London Heathrow Airport).

К этому времени уже имели определенный вид основополагающие аспекты информационного моделирования, которые сохранили актуальность и на сегодняшний день:

• 3D моделирование объекта;
• автоматизированное получение необходимых чертежей;
• интеллектуальная параметризация объектов;
• наборы проектных данных, применимые для соответствующих объектов;
• распределение строительства по временным этапам;
• возможность моделирования процесса строительства с привязкой ко времени и бюджетированию.

Современное представление о BIM, смогло установиться после создания таких программных комплексов как Revit, Digital Project, Bently Architecture, Allplan, ArchiCAD и т.п. Но не нужно забывать о том, что BIM, это не конкретное программное обеспечение, а технология. Но именно программные комплексы определяют современный уровень развития данной технологии.

В основу BIM положен принцип единства. Формирование модели здания на каждом из этапов, позволяет создать модель «жизни» здания (см. рис. 1). Модель может постоянно дополняться и совершенствоваться в зависимости от цикла жизни объекта.

Рис. 1. Жизненные циклы информационной модели объекта

Технология BIM позволяет соединять в себе все разделы проекта в единой модели. Данная модель способна продемонстрировать результаты строительства еще до его начала. При упоминании BIM часто употребляют такие термины как «3D визуализация», «4D» и «5D». Данные термины в прямом смысле слова расширяют количество пространственных измерений, которые дает привязка модели к календарному графику строительства и сметной стоимости объекта.

При этом, важным аспектом является тот факт, что для BIM необходима детальная проработка вопроса о жизненном цикле здания. Самом определение понятия «цикл» подразумевает некую последовательность, когда определенные этапы следуют друг за другом. Но при рассмотрении вопроса о BIM нужно понимать, что жизненный цикл здания подразумевает просто определенный период времени существования объекта. Так, например, зачастую возможно проведение этапов проектирования (внесения необходимых изменений в проект) и строительства одновременно, ввиду ряда всевозможных обстоятельств.

На сегодняшний день многие компании используют в своей работе технологии BIM проектирования. Как показывает статистический анализ тенденций развития технологий BIM в США и Канаде «The Business Value of BIM in North America», уровень внедрения технологии увеличивается стремительными темпами (см. рис. 2).

Рис. 2. Уровни внедрения BIM в Северной Америке

Как показывают аналитические исследования, использование современных методов в проектировании и строительстве позволяет достичь ощутимой экономии в сроках выполнения строительно-монтажных работ, стоимости строительства и эксплуатации объектов. Например, при строительстве музея искусств в Денвере (см. рис. 3) по проекту Д. Либескинда в 2006 году, благодаря созданной модели взаимодействия подрядных организаций с привязкой к сетевому графику, общие сроки реализации удалось сократить на 14 месяцев. В 2008 году один из крупнейших архитекторов современности и лауреат Притцкеровской премии Фрэнк Гери закрепил успех своего коллеги при возведении Высшей школы музыки в Майами. 

Рис. 3. Модель музея искусств в Денвере

Но данная технология не совершенна и ввиду этого возникает вопрос о целесообразности ее внедрени. К достоинствам BIM можно отнести:

• возможность создания проектно-сметной документации с высокой степенью деталировки;
• уменьшение доли допущения ошибок при проектировании;
• устранение коллизий и пересечений (инженерных коммуникаций со строительными конструкциями или между смежными разделами до стадии строительства);
• визуальность трехмерной модели;
• наличие актуальной базы данных для возможности дальнейшей работы с объектом;
• сокращение сроков проектных работ;
• повышение согласованности строительной документации;
• уменьшение расходов на реализацию проекта.

Одной из важных особенностей считается моделирование процесса строительства объекта. Благодаря этому у каждого специалиста, отвечающего за определенный раздел, появляется возможность отследить реализацию его проектных решений. Это дает возможность предотвратить возможные конфликты и коллизии со смежными разделами. При моделировании объекта в ходе эксплуатации появляется возможность оценить качество работы предусмотренного проектом оборудования и на этом основании делать выводы и выдавать определенные рекомендации при необходимости. Информационная модель здания неизбежно модифицируется при переходе от одной стадии жизненно цикла объекта к другой [5].

Если говорить о внедрении данной технологии в России, то детальное изучение этого вопроса началось лишь в начале 2000-х годов. Переход к современным технологиям происходит сравнительно медленно. Но несмотря на отставания, по сравнению со странами Запада, Россия так или иначе добивается значимых результатов в данной области. Например, в ходе строительства 8 из 12 стадионов для ЧМ-2018 применялось ПО Tekla Structures и реализация технологий информационного моделирования. Также технологии BIM использовались при строительстве олимпийских объектов в г. Сочи (рис. 4).

Рис. 4. BIM модель Олимпийского стадиона «Фишт»

Применение BIM-технологий при строительстве объектов госзаказа станет обязательным в России уже в 2019 году. Министр строительства и ЖКХ РФ Михаил Мень аргументировал это решение снижением стоимости проектирования на 30% и возможностью контролировать затраты. BIM позволяет на ранних этапах рассчитывать стоимость, риски, сроки выполнения работ, что, беспорно, выгодно и удобно заказчику.

Но для достижения этих целей необходимо понимать и минусы данной технологии:

• для внедрения BIM технологий необходимы большие вложения;
• внедрение влечет за собой необходимость в квалифицированных кадрах;
• долгосрочность перехода;
• недостаточная совершенность нормативной базы в области BIM;
• довольно высокий уровень сложности выполнения работ.

В настоящее время создается все больше условий для перехода к BIM технологии, но ввиду сложности решения данной задачи необходимо учитывать все особенности, с которыми приходится сталкиваться.

Подводя итоги, следует подчеркнуть, что несмотря на имеющиеся сложности с переходом и распространением BIM-технологий, их дальнейшее развитие в сфере архитектурно-строительно проектирования является лишь вопросом времени.