Современные подходы к проектированию зданий: BIM-технологии

Редакция портала Всеостройке.рф изучила инновационные тенденции в строительстве.

Инновационный подход в проектировании – ключевой фактор развития строительной отрасли. Современные проектные организации обладают значительно расширенными технологическими возможностями.  Широкое внедрение инновационных программных решений, российских и зарубежных автоматизированных систем, а также высокопроизводительных инструментов расчета, кардинально меняет процесс проектирования.  В условиях современной динамики рынка, для успешной реализации проектов, незаменимым становится активное использование информационных технологий.

Системы автоматизированного проектирования, основанные на технологии информационного моделирования зданий BIM (Building Information Modeling), задают новый стандарт в строительной индустрии. BIM – это комплексный подход к проектированию, строительству и эксплуатации зданий, объединяющий всю информацию об объекте в единую цифровую модель.  Эта модель охватывает все этапы жизненного цикла объекта, от проектирования и строительства до эксплуатации и сноса.  Единая база данных включает в себя технические, правовые, финансовые, эксплуатационные, энергетические, экологические и прочие характеристики здания.

Высокая детализация BIM-модели позволяет проводить сложные расчеты и анализы, которые в традиционном подходе требуют дополнительных и трудоемких операций.  К примеру, расчеты энергоэффективности и энергопотребления здания, а также комплексный анализ всего объекта (с учетом его местоположения и влияющих факторов) и всех его элементов одновременно становятся доступными и простыми в реализации.  В классическом проектировании расчет отдельных элементов здания (например, наружной стены) производится изолированно, что затрудняет общую оценку и оптимизацию проекта.  BIM-технология значительно упрощает моделирование всего жизненного цикла здания, позволяя оперативно корректировать проект и получать более качественные результаты.

В процессе архитектурно-строительного проектирования BIM создает цифровую модель будущего объекта, содержащую полную информацию.  Эта технология обеспечивает визуализацию всех систем здания, позволяет моделировать различные варианты компоновки в соответствии с заданными параметрами и стандартами, анализировать эксплуатационные характеристики: тепловую нагрузку, освещенность, потребление тепловой энергии.  Всё это существенно упрощает процесс выбора оптимального решения и оптимизирует проект на всех этапах.  Таким образом, BIM-технология позволяет повысить качество, эффективность и скорость проектирования в строительстве, повышая конкурентоспособность предприятий и качество создаваемой инфраструктуры.

BIM-технология – это не просто инструмент, а платформа для интеграции различных программных решений в строительстве. Она существенно снижает стоимость моделирования и упрощает процесс визуализации будущего объекта.  От владельцев до подрядчиков – BIM вовлекает все стороны проекта в единое цифровое пространство.

Использование BIM с самого начала проекта – от исходной идеи до сдачи объекта – позволяет организовать коллективную работу. Специалисты разных профилей (архитекторы, инженеры, строители) взаимодействуют на ранних этапах, когда корректировка проекта обходится дешевле, а ее результаты – наиболее значимы.  Это стимулирует совместное проектирование, направленное на достижение экономической эффективности и энергосбережения.  От планов генеральной постройки до календарных графиков строительства – BIM способствует рациональному использованию ресурсов на всем жизненном цикле здания.  Главная цель – снижение расхода энергии и материальных средств.

Основы BIM-подхода заложены в принципах, сформулированных Робертом Эйшем еще в 1986 году:

• Трёхмерное моделирование:  основа для визуализации и понимания объекта;
• Автоматическое формирование чертежей:  снижение трудозатрат и повышение точности;
• Интеллектуальная параметризация объектов:  подстройка параметров объекта к изменяющимся условиям проекта, повышая гибкость и качество;
• Наборы проектных данных, соответствующие объектам:  оптимизация и синхронизация всех данных об объекте;
• Распределение процесса строительства по временным этапам:  построение реалистичных и управляемых временных графиков.

В итоге, BIM-технология способствует более эффективному, экономичному и интегрированному подходу к строительству, что в конечном итоге ведёт к созданию более качественных и устойчивых объектов.

BIM-технология революционизирует процесс проектирования, позволяя предвидеть результат инженерных решений до начала строительства.  Проектирование систем отопления, вентиляции, кондиционирования, электроснабжения и сантехники на базе компьютерной модели обеспечивает не только ускорение процесса, но и существенную экономию ресурсов.  Благодаря BIM, еще на стадии планирования можно выявить потенциальные проблемы и оперативно скорректировать проект.

BIM-решения открывают широкие возможности для подрядных организаций.  Они позволяют точно определять сметную стоимость, создавать 4D-визуализацию этапов строительства, выявлять и решать коллизии в проекте, эффективно взаимодействовать с заказчиками и оптимизировать процесс. Результат – снижение отходов материалов, повышение производительности и сокращение расходов.

Заказчик/владелец объекта получает бесшовный обмен информацией на протяжении всего жизненного цикла проекта, от идеи до ввода в эксплуатацию и даже реконструкции.  Система предоставляет актуальную информацию о ходе строительства, контролирует параметры в процессе эксплуатации и учитывает все факторы, начиная от географического положения и до характеристик материалов, геоданных и расчётов энергоэффективности. BIM объединяет 3D-модель с внешними данными, образуя единую и гибкую среду для всех участников проекта (архитекторы, инженеры, юристы, владельцы, экологи, оценщики, финансисты). Модель «умная» – при изменении одного элемента, вся документация автоматически обновляется, исключая ошибки и упрощая процесс.  Это позволяет работать с моделью в любом формате – от планов до спецификаций, при этом все данные синхронизированы и доступны в режиме реального времени.

BIM – это объектно-ориентированная система.  Например, дверь «знает» свои параметры, своё местоположение в стене и автоматически формирует необходимый проём.  Изменение в модели моментально отражается в всей документации.  Спецификации генерируются автоматически, а сложные элементы (стальные арматурные сетки, нестандартные конструкции) отображаются в графическом виде.

Преимущества BIM на этапе проектирования расширяются за пределы чисто технических задач:

• Расчёт размещения объектов с учетом уже существующей инфраструктуры района;
• Проектирование с учётом рельефа местности и характеристик грунта;
• Анализ и оптимизация транспортных маршрутов и потребностей района;
• Расчёт необходимого количества техники, рабочей силы и материалов для выполнения строительных работ;
• Идентификация оптимальных поставщиков строительных материалов и услуг;
• Оптимизация маршрутов доставки строительных материалов для снижения сроков и стоимости.

Таким образом, BIM-технология существенно повышает эффективность и качество проектирования, сокращая время, риски и расходы на всех этапах строительства.

BIM-технология на этапе эксплуатации играет ключевую роль в эффективном управлении объектом.  Она позволяет: управлять эксплуатационной документацией, отслеживать оборудование и гарантии, контролировать потребление ресурсов (вода, энергия, тепло), обеспечивать бесперебойную работу инженерной и информационной инфраструктуры и интегрироваться с системами управления зданием (BMS).

В сфере управления недвижимостью BIM расширяет возможности:  максимизировать доход от коммерческой эксплуатации, эффективно управлять арендными отношениями, взаимодействовать с контролирующими органами, вести коммунальные договоры и обеспечивать безопасность объекта.  BIM также помогает в маркетинге и финансовом управлении объектом, техническом обслуживании зданий и инженерных систем, включая плановые и регламентные работы, мелкий ремонт.  BIM-система обеспечивает полным комплектом нормативной документации, проводит оценку эффективности управления, инвентаризацию и технический аудит, разрабатывает годовой бюджет на эксплуатацию и концепцию развития объекта.   Благодаря детальному обследованию систем, BIM позволяет выдать рекомендации по эксплуатации, ремонту, замене или модернизации оборудования,  а также сопровождает договоры на коммунальные услуги.

BIM, как и другие стандарты информационных моделей, имеет прочную основу в стандарте STEP (Product Information Models).  Развитие стандарта BIM было инициировано группой Autodesk и привело к созданию Индустриального альянса по взаимодействию (IAI), объединившего ведущих производителей программного обеспечения.  Результат этой работы – стандарт IFC (Industry Foundation Classes), который стал «общим языком» для обмена данными в строительной отрасли, заложенный на конференции AEC Systems в Атланте в 1995 году.  Этот стандарт позволяет различным программам обмениваться данными на основе единой модели здания, что устраняет сложности интеграции между разными программными решениями.  Важно отметить, что IFC является гибким комплектом инструментов (framework), поддерживающим различные сценарии обмена информацией.

Развитие BIM-стандартов активно поддерживается национальными комитетами, такими как NBIMS в США, и международными организациями стандартизации. В России BIM-технология активно внедряется, используя международный стандарт ISO 15926.  Этот стандарт, адаптированный в ГОСТ Р ИСО 15926-1-2008, способствует практическому применению BIM в российских проектах.

Глобальная тенденция в внедрении BIM заметна в ведущих странах мира (Великобритания, Нидерланды, Дания, Финляндия, Норвегия). Государственное стимулирование и поддержка внедрения BIM способствуют развитию строительной отрасли.  Примеры успешных проектов, такие как строительство «Водного куба» в Пекине (2008), демонстрируют преимущества BIM. Аналогичные тенденции наблюдаются и в Беларуси и в России. Всё это свидетельствует о важном значении BIM-технологии для модернизации и повышения эффективности строительной индустрии. Ранее мы также писали о роботах-консьержах и робособаках на стройках: кто из девелоперов самый роботизированный.