BIM-моделирование

Технологии BIM (Building Information Modeling) или ТИМ (технологии информационного моделирования) — создание цифровой информационной модели (ЦИМ) здания или сооружения, содержащей архитектурную, конструкторскую, технологическую, экономическую информацию об объекте. Основные термины и определения:

1. BIM-модель — объектно-ориентированное цифровое представление физических, функциональных и прочих характеристик здания/сооружения в трехмерном пространстве, отвечающее целям, задачам и требованиям ТЗ.
2. Информационное моделирование объекта — процесс создания и управления данными о здании или сооружении на протяжении его полного жизненного цикла.
3. BIM-проект — реализуемый с применением ТИМ.
4. Среда общих данных (Common Data Environment, CDE) — комплекс программно-технических средств, обеспечивающий совместное использование данных. Работа основана на процедурах и регламентах, позволяющих эффективно управлять процессом разработки ЦИМ, сбором, выпуском и распространением документации между участниками.
5. САПР — система автоматизации работ, реализующая проектирование, при котором все решения или их часть получают в результате вычисления и составления математических моделей на компьютере.

Историческая справка

Концепция CAD (англ. сomputer-aided design — автоматизированное проектирование) зародилась в 1960-х годах, когда появились первые ПК и первые программы для архитекторов. Спустя 15 лет родилась идея информационной модели здания (Building Description System). В 1986 году англичанин Роберт Эйш сформулировал основные принципы такого подхода — автоматическое составление строительных чертежей, создание трехмерных объектов, сведение баз данных и другие принципы.

С 2000 годов история BIM-технологии перешла на качественно новый уровень. Этот термин стал одним из ключевых в мировой строительной индустрии. В числе первых их опробовали британские компании, которые строили олимпийские объекты. Выполнение пилотных проектов показало впечатляющие результаты — здания, построенные с применением BIM, обошлись на 30% дешевле, чем при «классическом» подходе! ТИМ начали триумфальное шествие по миру:

• США — в 2003 г. начала действовать национальная программа «3D-4D-BIM Program», предусматривающая обязательное применение таких инноваций при строительстве общественных зданий, а с 2007 г. — при разработке кадастровых и геопространственных данных;
• Англия — в 2010-2012 гг. приняты программы развития ТИМ. С апреля 2016 г. наличие трехмерной модели при выполнении строительных задач стало обязательным;
• страны ЕС и Сингапур — с 2010 г. оказывается значительная государственная поддержка отрасли: разработаны дорожные карты перехода сферы в BIM, а компаниям, их использующим, выделяются дополнительные субсидии.

Если к 2011 году доля ТИМ в проектировании составляла всего 10%, то к 2019 — уже 70%. В 2014 году эксперты ЕС провели их квалифицированную оценку и подтвердили значительные экономической выгоды от их использования. В результате в 2016 г. была создана организация «EU BIM Task Group», призванная обеспечивать эффективный обмен опытом между странами Евросоюза в области внедрения таких технологий для выполнения работ в государственном секторе.

До России термин BIM добрался в 2002 году. Несмотря на общую неготовность САПР, к 2013 году уже пошли реальные проекты с ТИМ. В марте создали инициативную рабочую группу по их внедрению в российскую архитектурно-строительную практику. Появились первые предложения специалистов по их применению.

Отсчет государственного BIM можно начинать с 5 февраля 2014 года, когда состоялось заседание Консультативного совета Комитета Госдумы РФ по энергетике на тему планирования мероприятий по внедрению инновационных технологий на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства. Через месяц вопрос внедрения ТИМ в сфере промышленного и гражданского строительства затронули на заседании президиума Совета при Президенте Российской Федерации. По итогам заседания президиума вышло поручение разработать план их поэтапного внедрения со сроком выполнения 10 сентября 2014 года.

В августе 2014 года началось мучительное согласование плана внедрения BIM со всеми причастными министерствами и профильными ведомствами и до конца года Минстроя М.А. Мень подписал приказ «Об утверждении плана поэтапного внедрения технологий в области промышленного и гражданского строительства» №926/пр (Дорожная карта №1). Это — первый официальный план внедрения новинки в России. Но, поскольку был выбран путь строгой регламентации в рамках привычных бюрократических и устаревших подходов, внедрение таких IT-инструментов шло с трудом. Начались бурные дискуссии о том, как должен выглядеть BIM, какими должны быть документы. Ещё большая дискуссия разгорелась вокруг терминов в области ТИМ, ведь тогда не было даже устоявшихся определений.

За 2017-2018 год были приняты СП 301, 328, 331, 333 и 404 версии 2017 года. На тот момент это были, пожалуй, самые полезные для рынка государственные документы, разработанные практикующими экспертами для реальной работы.

В июле 2019-го внесены первые определения информационной модели в Градкодекс.

В октябре 2020 года стартовала разработка комплекса стандартов «Единая система информационного моделирования».

С 1 января 2022 российские строители вошли в новую эпоху, когда ТИМ стал обязательным для всех вновь начинаемых проектов, финансируемых из средств бюджета.

В 2023 году в РФ утвержден первый ГОСТ для единой системы моделирования в сфере градостроительства. В 2024 — национальный стандарт для жилых зданий. С 1 июля 2024 года при возведении многоквартирных домов, малоэтажных жилых комплексов и иных объектов застройщики будут обязаны формировать и вести ЦИМ на каждом этапе жизненного цикла объекта (Постановление № 2357 «О внесении изменений в Постановление Правительства РФ № 331).

Преимущества BIM-моделирования в строительстве

1. Ускорение проектирования объектов различной сложности. По оценке специалистов BIM-проект создается на 50% быстрее обычного. Скорость достигается за счёт оптимизации внесения корректировок. Например, если раньше при смене материала и цвета фасада раньше требовался подробный перерасчёт расходной части, то теперь это делается автоматически за несколько секунд.
2. Улучшение качества, благодаря детальной визуализации с техническими характеристиками. По оценке Минстроя, BIM-технологии примерно на 40 % снижают вероятность ошибок и погрешностей в проектной документации по сравнению с традиционными методами. Информмоделирование позволяет выявить возможные недостатки в инженерных системах и коммуникациях еще на ранних этапах, а не в процессе строительства или сдачи объекта.
3. Автоматизация рутинных процессов и большинства задач на строительной площадке. Автоматизация помогает создавать 3Д BIM-модели, генерировать документацию, выполнять расчёты и анализы, проводить виртуальное тестирование конструкций без необходимости ручного ввода данных.
4. Координация работы специалистов. Все сведения об объекте содержатся в базе данных, к которой имеют доступ участники проекта (архитекторы, инженеры, технологи, застройщики, бухгалтерия). Данные обычно загружают в облако, поэтому работать удобно — можно быстро получить любую недостающую информацию и не тратить время на согласования между разными отделами. Координация работы всех специалистов в одной среде позволяет минимизировать коллизии в ЦИМ.
5. Сокращение денежных расходов. Внедрение BIM сокращает издержки при проектировании и строительстве за счёт масштабирования и последующего тиражирования типовых решений. Если на первом этапе затраты на разработку с использованием информационной модели могут быть существенными, то в дальнейшем использование уже готовой ЦИМ значительно сократит конечную стоимость объекта. Низкая вероятность ошибок позволяет избежать непредвиденных трат. К тому же, оценивая весь проект целиком еще до возведения, можно выбрать оптимальные по соотношению цены и качества материалы. BIM значительно увеличивает эффективность планирования, эксплуатации и обслуживания сооружения. Позволяет видеть его будущие свойства и характеристики и управлять ими. В BIM-программах намного быстрее, дешевле и проще выполнять задачи повышенной сложности и точности.

От чертежей к САПР

Системы автоматизированного проектирования реализуют информационную технологию выполнения его функций. Такие системы состоят из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. В BIM используются цифровые технологии с 3D визуализацией. Для ее внедрения в объектную модель используют САПР технологии.

САПР помогает автоматически выполнять:

• инженерные расчеты;
• конструкторскую документацию;
• 3D-моделирование;
• управление инженерным персоналом, удаленную координацию его работы.

Таким образом, САПР — главный инструмент конструкторов, дизайнеров и архитекторов, который позволяет оптимизировать процессы разработки и управления проектами, повысить их качество, сэкономить время и уменьшить погрешности измерений.

Если специалисты применяют САПР-решения, использование BIM в ходе проектирования производит наибольший эффект. Автоматизация строительства позволяет значительно сократить время на принятие решений архитекторами, избежать ошибок, связанных с человеческим фактором, и повысить экономическую эффективность в целом.

Алгоритм создания BIM модели

В основе BIM лежит объектно-ориентированное проектирование. Это значит, что все работающие в этой технологии программы предполагают моделирование на основе большого количества заранее созданных объектов, основные операции ведутся с неделимыми блоками, своего рода «комплектующими».

Основные этапы разработки ЦИМ:

1. Создание архитектурной модели будущего здания во всех подробностях с привязкой к территории, инженерно-геологическим данным.
2. Загрузка в программу, которая проводит расчет всех элементов будущего строения, создает рабочие чертежи и всю документацию, необходимую для строительных работ, рассчитывает окончательную смету.
3. Расчет инженерных сетей и ввод их в конструкцию сооружения. Программа просчитывает освещенность, тепловые потери прочие особенности эксплуатации здания.
4. Разработка проекта. ПО автоматически рассчитывает сроки строительства.
5. Выбор материалов для объекта и логистика.
6. Контроль. После завершения работ ЦИМ продолжит существовать. Состояние сооружения, коммуникаций и инженерных сетей будут отслеживать специальные датчики, которые осуществляют контроль и предотвращают аварийные ситуации.

Разработка и развитие модели производится в среде общих данных (СОД), к которой имеют доступ все заинтересованные лица:

• владелец/инвестор объекта;
• генеральный и субподрядный проектировщик;
• эксплуатирующая служба;
• генеральный подрядчик, субподрядчики.

Делегирование уровней доступа для разного круга лиц, участвующих в строительстве, обеспечивает чёткость и актуальность полученных данных для каждой задачи.

Стоимость BIM-моделирования зданий напрямую зависит от особенностей самого процесса. Обычно бюджет увеличивается за счет:

• разработки проекта с нуля;
• необходимости перевода чертежей CAD в цифровой формат;
• использования лазерного сканирования в BIM.

Кроме этого, учитывают и другие факторы, которые также могут повлиять на сложность моделирования. Например, тип и класс объекта (жилой, промышленный или общественный) или сроки проектирования (стандартные или ускоренные), или объем информации в ТЗ заказчика.

Создание ЦИМ — это труд многих специалистов, которые работают со сложным и дорогим ПО. Софт же, как правило, требуется закупать или обновлять ежегодно. Само собой, что это также сказывается на конечной стоимости проекта. Кроме того, и специалистам необходимо иметь соответствующую квалификацию, которая требует соответствующей оплаты труда. Использование новейших технологий позволяет создавать продукты высокого качества, поэтому вкладываемые средства, безусловно, окупятся в будущем — оптимизацией затрат на возведение объекта и на его техническое обслуживание.

Применяемое программное обеспечение

Программы для ТИМ — разновидность систем автоматизированного проектирования. Такое ПО позволяет создавать чертежи и визуализировать будущие конструкции в 3D. Софт для BIM позволяют произвести комплексную оцифровку данных и дают возможность управления и контроля объекта всеми участниками процесса строительства в более наглядной и точной форме.

Таким софтом пользуются инженеры, конструкторы и строители. Даже если у вас нет специальной подготовки, вы все равно можете разработать план собственного дома, поскольку есть приложения, рассчитанные на неспециалистов. В этих приложениях можно создавать планировку, продумывать интерьер и составлять смету для ремонта.

В чем преимущество отечественных программ для работы с BIM-моделями

Зарубежные вендоры более 30 лет поставляли программное обеспечение на российский рынок. Однако, в связи с известными событиями 2022 года, многие иностранные разработчики ПО объявили об уходе из России. В 2023 году существенно вырос спрос на отечественные продукты. По данным исследования Национального объединения организаций в сфере технологий информационного моделирования (НОТИМ), перейти на российские программные продукты сегодня готовы 56% сотрудников строительной отрасли. И в марте 2024 года версия реестра российского ПО включала свыше 70 компаний-разработчиков и более 160 программных продуктов.

Зарубежные ПО (например, австрийское PlanRadar, американское ACA) поддерживают разные форматы BIM проектирования (в том числе с загрузкой IFC-файлов). Программы помогают всем участникам процесса интегрировать разные участки деятельности, оперативно вносить корректировки, ставить задачи, контролировать их выполнение, не теряя времени на перевод чертежей и моделей из одного ПО в другое, оперативно обмениваясь данными и дополняя проект. Данные хранятся в облаке. Можно работать оффлайн: все данные при подключении к Интернету будут выгружены в облако. Продукты интегрируются с другими платформами, поддерживаются на Windows и Mac, iOS, Android. Но в отдельных случаях большим минусом приложений является отсутствие российских строительных норм.

Объемы строительного рынка в России значительно больше, чем в отдельных европейских странах. Потребность в собственных, отечественных, BIM-решениях также высока. И российским разработчикам есть, что предложить данной сфере. В частности, наша компания Тангл создала платформу, которая помогает:

• автоматизировать проверку модели;
• масштабировать число проектов в BIM (даёт 2-х кратное увеличение ROI BIM-отдела);
• ускорить прохождения экспертизы (нахождение геометрических коллизий и неверной информации, соблюдение нормативных требований уже на начальном этапе);
• упростить коммуникацию с исполнителем (передаёт замечания о проверках в среду проектирования);
• экономить затраты на обеспечение деятельности ПТО и сметных отделов.

Tangl решает задачу комплексного подхода для цифровизации строительства путем интеграции с сервисами для автоматизации процесса проектирования, планирования, продаж. Tangl открывает возможности разработки цифровой экосистемы, учитывающей индивидуальные процессы компании.

Полезные ссылки

• Вернуться ко всему списку статей.
• Подписывайтесь на наш телеграм-канал, чтобы быть в курсе последних новостей про Tangl.
• Вебинары, внедрение ПО и функционал Tangl на нашем ютуб-канале.
• Подробнее про сервисы Tangl.