Цифровая архитектура, или BIM-моделирование в строительстве
.jpg)
Дворец гимнастики Ирины Винер-Усмановой, Дворец водных видов спорта в «Лужниках», дома по программе реновации и на территории бывшей промзоны «ЗИЛ» — эти и другие объекты в столице построены с применением технологии BIM-моделирования. Mos.ru поговорил с представителями Института генплана Москвы и архитектурных бюро о том, что такое BIM, в чем ее инновационность и как новые технологии меняют облик города.
Умные 3D-модели
BIM (Building Information Modeling) — технология информационного моделирования, которая включает в себя элементы геоинформационной системы и системы автоматизированного проектирования. Она позволяет спроектировать любые объекты — здания, инженерные и улично-дорожные сети, мосты и тоннели, порты и железные дороги. Ее принципиальное отличие от простого 3D-моделирования заключается в том, что BIM-модель неразрывно связана с базой данных. Она включает в себя всю информацию о строящемся здании и его составных частях — физические характеристики, способы размещения в пространстве и даже цену каждого кирпича, водопроводной трубы или потолочного плафона. Эти данные называются семантикой элементов.
Благодаря BIM здание предстает как единое целое: его части взаимосвязаны, и при внесении каких-либо изменений система автоматически пересчитывает все параметры. Это позволяет избежать ошибок при проектировании и строительстве и необходимости по многу раз корректировать чертежи.
У BIM-моделей множество преимуществ перед традиционным подходом к проектированию. Одно из них — повышение безопасности: BIM позволяет сымитировать строительный процесс и заранее оценить возможные риски. Кроме того, трехмерную модель можно в любой момент в реальном времени сравнить с объектом на любом этапе строительства, что существенно повышает качество проводимых работ.
Однако, пожалуй, самые важные преимущества BIM — это точность и скорость проектирования. Трехмерные модели создаются в масштабе 1:500 вместо привычных для бумажных чертежей 1:2000, что позволяет обеспечить очень высокую степень детализации проекта. При этом проектировщики используют в работе шаблонные элементы с заранее заданными физическими параметрами и семантикой. Таким образом, у них исчезает необходимость отдельно прорисовывать и описывать каждый элемент постройки, будь то стены или электропроводка. Здания, кварталы и даже целые районы собираются в BIM-модели как конструктор.
От топографии до ремонта
Институт генплана занимается преимущественно планировкой городских территорий. На уровне города используется система CIM (City Information Planning), которая, по сути, представляет собой множество взаимосвязанных BIM-проектов. Семантикой здесь обладают не только составные части строений, но целые жилые кварталы, районы и округа. Эта система позволяет вести мониторинг и делать прогнозы по разным аспектам развития города: от транспортных и экологических до экономических и социальных.
Процесс планирования территории для будущей застройки начинается за пределами Института генплана. Сперва специалисты ГБУ «Мосгоргеотрест» проводят топографическую, инженерную и геодезическую съемки и создают заготовку для BIM-модели, которую передают в Институт генплана. Здесь ее дорабатывают — получается трехмерная проекция участка городской территории с рельефом, зданиями и сооружениями, инженерными сетями, дорогами и вертикальной планировкой. На ее основе создают проект планировки территории, который передают на утверждение в Правительство Москвы.
После этого 3D-модель попадает к проектировщикам для разработки проектно-сметной документации. Она содержит все данные по готовящемуся строительству и призвана объяснить, для чего нужны будущие сооружения, как их будут строить, безопасно ли это и сколько будет стоить производство. Готовую проектно-сметную документацию после утверждения и выдачи разрешения на строительство передают застройщику.
«Прораб ходит по объекту не с рулоном бумаги в руках, а с планшетом, в котором у него вся документация. В любой момент он может открыть любой чертеж, посмотреть, увеличить, внести изменения. И за счет того, что это высокотехнологичное производство, в котором все унифицировано, организовано и четко подсчитано, включая комплектацию и сроки поставки материалов, сроки работы сокращаются. Ситуации, когда кирпич есть, а раствора нет, на такой стройке исключены», — подчеркивает Олег Григорьев.
Таким образом, BIM снижает себестоимость и значительно ускоряет работу. За счет этого в конечном итоге снижается и себестоимость квадратного метра недвижимости.
Когда строительство заканчивается, владелец или управляющая компания получают BIM-модель со всеми данными по объекту. Ее использование значительно упрощает обслуживание здания или территории, будь то ремонт отдельных элементов, реконструкция или демонтаж, — ведь модель содержит всю информацию о материалах и технологиях, которые применялись. А если синхронизировать модель с датчиками внутри объектов, то, например, при протечке или замыкании в электросети специалисты смогут мгновенно найти проблемный участок на плане здания и отправить для решения проблемы сантехника или электрика, у которого уже будет с собой запчасть на замену сломавшейся — ее марка, размер, энергоемкость и другие данные также содержатся в BIM-модели.
«По запросу, например “покажите мне трубы, которые были сделаны в таком-то году”, на модели сразу будут видны эти трубы, когда истечет их срок годности и так далее. Всю информацию, которая вводится в рамках технологического процесса, можно получить из модели», — комментирует Валентина Чешева.
Дома, дворцы, кинотеатры
BIM-технологию уже успешно применяют в столичной строительной отрасли. Так, за последние несколько лет с помощью трехмерных моделей реконструировали здание и территорию вокруг Политехнического музея, перестроили кинотеатр «Таджикистан», построили Дворец гимнастики Ирины Винер-Усмановой и новый храм Сретенского монастыря.
Застройщики, работающие по программе реновации, активно используют BIM как для проектирования новых жилых комплексов, так и для моделирования сноса ветхих пятиэтажек и будущей перепланировки территории. Причем BIM-модели кварталов реновации включают в себя не только строительные и инженерные показатели, но и социальные: количество магазинов, школ и детских садов, необходимое на новой территории, количество и конфигурацию детских и спортивных площадок, беседок, зон отдыха и многое другое.
Проектировать такие сложные пространства с учетом всех особенностей и потребностей жителей помогает вариантная проработка. Для каждой стартовой площадки программы реновации создают несколько моделей планировки территории, чтобы выбрать вариант, который удовлетворит и застройщика, и город, и будущих жителей.
«Это похоже на игру в пятнашки. Ставятся 3D-модели домов. Рассчитываются технико-экономические показатели. Затем делается новый вариант. Вариантов может быть три, пять, десять, но результат должен быть только один: условия должны быть не хуже, а лучше, должны быть запроектированы дороги, стоянки, озеленение, которому сейчас уделяется очень много внимания. Если делать это на плоских чертежах, глаз замыливается и варианты кажутся очень похожими, а в 3D-модели можно изменить этажность домов, поменять конфигурацию, проверить инсоляцию. Поскольку модель динамическая, то сразу меняются технико-экономические показатели. По всем площадкам реновации, выполненным Институтом генплана Москвы, есть модели, которые отражают сегодняшнюю ситуацию, и есть проектные модели — уже без домов, которые снесут, то есть модели будущих районов», — рассказывает Валентина Чешева.
Институт генплана уже использует BIM для всех проектов. Успешно применили информационное моделирование при строительстве южных станций Сокольнической линии метрополитена: их наземные павильоны были спроектированы в трехмерном формате. Сейчас институт работает в BIM над строящимися дорогами — Северо-Восточной и Юго-Восточной хордами, дублерами Кутузовского проспекта, а также над Большой кольцевой и Бирюлевской линиями метро.
Строительство последней обещают организовать по новым принципам: над одной BIM-моделью впервые будет работать единая команда из сотрудников Мосгоргеотреста, Института генплана, проектировщиков, строителей и представителей самого метрополитена как эксплуатирующей организации. Таким образом, Бирюлевская линия метро станет первой, целиком созданной по технологии информационного моделирования.
BIM в «Лужниках»
Один из ключевых объектов, созданных в последние годы в Москве с применением BIM-моделирования, — Дворец водных видов спорта, который построили в «Лужниках» на месте старого плавательного бассейна. Проект реконструкции был создан в 2016 году под руководством архитектора Юлия Борисова.
Рабочая документация для строительства комплекса целиком разработана в программах для информационного моделирования. Архитектурный облик, инженерные сети, фасадные конструкции, конструктивные разделы, включающие в себя все металлические и бетонные конструкции, прозрачный купол-трансформер и даже восстановленные исторические барельефы — все это стало частью BIM-модели. Особенно сложными в проектировании оказались горки аквапарка. По словам главного архитектора Дворца Михаила Иванченко, разместить их в соответствии с архитектурными и конструктивными особенностями здания было практически невозможно без 3D-модели.
Кроме того, информационное моделирование серьезно ускорило процесс строительства, поскольку из-за своей сложности проект изменялся не один раз и каждый раз проходил государственную экспертизу.
«В модели мы можем передвинуть стену, меняется зонирование, отделка, все спецификации и связанные элементы меняются автоматически, также специалисты других разделов могут это учесть. Если мы это делаем на 2D-чертежах, то архитектор осуществляет в разделе АР данную корректировку, отдельно выполняются все связанные с этим работы: пересчет ведомостей отделки и площадей помещений, технико-экономических показателей и так далее. А перемещение стены происходит отдельно во всех связанных инженерных разделах. Работа получается гигантская. Может быть, при первоначальном создании объекта на BIM-модель уходит больше времени, чем на привычные чертежи, но в итоге мы гораздо больше времени экономим в процессе детальной проработки», — отмечает Михаил Иванченко.
Быстро, дешево и точно
По мнению экспертов, в ближайшие годы все строители перейдут на BIM-технологию. Для ускорения этого процесса в Институте генплана создан центр компетенций по информационному моделированию градостроительных объектов. Его сотрудники не только работают с конкретными 3D-моделями, но и создают внутренние регламенты, собирают библиотеки элементов, а также обучают коллег работе с программным обеспечением и технологиями производства.
По мнению Олега Григорьева, сейчас без BIM невозможно добиться нужной точности проектировки, особенно в таком мегаполисе, как Москва.
«Например, при строительстве дороги невозможно на плоской топосъемке точно определить, как ляжет эта дорога, какие будут уклоны и откосы, где нужно поставить опоры под эстакады, как пройдет в этом месте туннель. Если вы работаете на плоскости, в 2D, вы будете не в состоянии это сделать. Кроме того, вы сами видите, насколько интенсивно ведется строительство и сколько объектов сейчас в городе возводится. Справиться с этим объемом с нужной степенью точности и качества без применения новых технологий сегодня невозможно», — уверен он.
Таким образом, BIM серьезно повышает качество и сокращает сроки проектирования и строительства, удешевляет его и позволяет избежать множества ошибок. В Градостроительный кодекс Российской Федерации уже начали вносить изменения: в нем появились термины «информационная модель», «формирование и ведение классификатора строительной информации», «цифровая архитектура», «управление жизненным циклом объекта». Осталось принять ряд подзаконных актов, и строительный комплекс Москвы станет полностью цифровым.
Цифровизация строительной отрасли: место России в мировых тенденциях на примере контроля строительства
Тимофей Татаринов, генеральный директор компании «Мобильные решения для строительства»
В статье описаны основные разработки в новых технологиях для строительства, представленные на Лондонской выставке Digital Construction Week 2017, и анализируются перспективы их применения в России. Показаны различия в развитии мировых и российских технологий, разобраны причины этих явлений и приведены примеры решения. Отдельно автор показывает развитие цифровых технологий для строительного контроля на примере конкретного решения программного комплекса «СтройКонтроль» от компании «Мобильные решения для строительства».
Минувший год стал для строительной отрасли России знаковым — подписана подготовленная Минстроем «дорожная карта» по внедрению технологий информационного моделирования (BIM) на всех этапах «жизненного цикла» объекта капитального строительства. То есть в России на государственном уровне принято решение об уже давно назревшем переходе на стандарты цифровизации отрасли, которые доказали свою эффективность во всем мире. В Минстрое ожидают, что применение технологий информационного моделирования только в процессе проектирования и строительства позволит достичь экономии до 20% средств на возведение объекта. Кроме того, использование BIM должно снизить административные барьеры и сократить сроки возведения объекта.
У этих оптимистичных ожиданий есть серьезные основания. Яркий пример — поддержанное на государственном уровне внедрение BIMтехнологий в Великобритании. Здесь с использованием информационного моделирования по заказу государства были построены многие значимые объекты, начиная со школ и заканчивая инфраструктурой к летней Олимпиаде 2012 года. Технология подтвердила свою высокую эффективность. В сравнении с аналогичными проектами, построенными без использования BIM, сокращение издержек достигало 30%.
Сегодня данная технология, ставшая государственным стандартом не только в Великобритании, активно развивается во многих странах. Это наглядно показала прошедшая в конце прошлого года в Лондоне специализированная выставка информационных технологий в строительстве Digital Construction Week 2017, собравшая ведущие компании отрасли со всего мира.
Обзор основных направлений, представленных на выставке
Выставка Digital Construction Week 2017 была разделена на несколько секций:
Building Information Modelling так или иначе звучал в каждой секции, и выставку законно можно было бы назвать BIM Construction Week. Это, конечно, шутка, но в отрасли на Западе давно осознали необходимость перехода на цифру, причем упорядоченного перехода, благодаря которому управленцы получают данные о ходе строительства в разных разрезах: финансы, сроки, качество, технологии и т.п.
Большинство строительных компаний в Англии уже перешли на BIM Level 1 и сейчас стремятся в следующий уровень — BIM Level 2, поскольку еще в апреле 2016 года правительство обязало подрядчиков на государственных объектах соответствовать этому стандарту. Вот основные характеристики BIM Level 2:
С целью реализации данного подхода необходимы программные системы для создания модели, сбора и внесения фактических данных о ходе строительства, анализа этих данных для управления строительством.
Оцифровка данных о ходе строительства
Существует два основных подхода по оцифровке данных о строительстве: собственными силами или с привлечением сторонних специалистов. Для цифровизации строительства собственными силами необходимо использовать мобильные программные решения. Внешние специалисты оказывают услугу и отчитываются в любом удобном для заказчика виде.
Интересное решение представила компания HoloBuilder (https://www.holobuilder.com/). Они предлагают аппаратнопрограммный комплекс, который позволяет делать фотофиксацию в режиме 360°. Выглядит это примерно так: человек, инспектирующий объект, надевает на голову специальное устройство, позиционирует себя на чертеже и начинает обход. В результате создается объемная съемка наподобие Google Street View, но строящегося объекта. Данный подход на порядок информативнее обыкновенной фотофиксации, а кроме того, позволяет снизить издержки на посещение объекта.
Компания Multivista предоставляет комплексные услуги по сбору данных со стройплощадки с применением самых последних технологий. Это и фото/видеофиксация, и установка вебкамер, и 3Dсканирование, и съемка при помощи дронов. В их арсенале также есть и технология создания виртуального посещения объекта, которая осуществляется благодаря съемке в режиме 360°.
Новые технологии в строительстве. Примеры с выставки Digital Construction Week 2017
Но базу для сбора данных формируют мобильные приложения, в которые прорабы и инженеры вносят данные о факте выполнения, вопросах качества и т.п. Подобные приложения входят в состав систем управления строительством, но есть и отдельные решения, например такие, как PlanGrid.
Взаимодействие участников и управление строительством
Основные требования к современным системам управления строительными проектами — это организация единого информационного пространства для оперативного обмена информацией, связь позиций графика работ с объектами цифровой модели и, в конечном счете, привязка к финансовым системам для закрытия форм приемки работы подрядчиков для оплаты. Остановлюсь на нескольких решениях, которые представили на выставке в Лондоне.
Комплексное решение для управления стройкой Ares Prism (https://www.aresprism.com/) позволяет вести учет строительства в пяти измерениях: три измерения — это трехмерная модель, четвертое измерение — это время, пятое — деньги. Минусы же такой системы очевидны: повышенная сложность программы, что является барьером для многих компаний.
Компания Elecosoft (https://elecosoft.com) представила специализированные средства для проектного управления PowerProject, для осмечивания BIMпроектов — Bidcon. Благодаря такому разделению удалось создать более лаконичный интерфейс и удобную и понятную связь с информационной моделью. Отсутствие мобильного приложения для оперативной связи не позволяет Elecosoft заявлять о себе как о комплексном решении для управления строительством.
Датское решение GenieBelt (https://geniebelt.com), наоборот, представило полностью мобильное приложение для управления строительством. Решение сделано профессионально, современно и с первого взгляда кажется самым удобным из подобных аналогов. GenieBelt позволяет контролировать работы из графика производства работ, а также создавать текущие задачи для оперативного решения какихлибо вопросов. Типы работ будут выделены яркими контрастными цветами, а иконки с фотографиями исполнителей обеспечат однозначное понимание, кто ответствен за ту или иную задачу.
«СтройКонтроль» объединяет в единое информационное пространство офис и стройку
Визуализация собранных данных
В вопросе визуализации данных наиболее ярко представила себя компания Lobster. Они показали, как можно моделировать строительство здания в 3D с течением времени, а в дальнейшем сверять факт и отставание от сроков также в 3D. Решение Lobster смотрится очень эффектно, и такая визуализация строительства, мы уверены, станет в отрасли стандартом.
Индустрия 4.0
На выставке была выделена отдельная секция Industry 4.0. Сам термин, послуживший названием секции, уже устоялся и описывается обычно как массовое внедрение киберфизических систем в производство, а также автоматизация обслуживания бытовых и иных потребностей человека. При этом полемика по поводу конкретных технологий и новых тенденций в строительстве не утихает. Закономерно, что секция проходила в формате круглого стола. Самые прогрессивные строительные компании, такие как BAM, поделились опытом использования дополненной реальности (AR) для авторского надзора. Это очень интересно, потому что технологии, которые раньше рассматривались как экспериментальные, входят в жизнь как обычный повседневный рабочий инструмент.
Кроме того, на круглом столе обсуждались возможности использования всех последних ITтехнологий, таких как BigData, IoT (интернет вещей), BlockChain, SmartCities (Умные города). Выяснилось, что в виде отдельных частей эти технологии уже используются на строительных проектах. Однако при их совместном использовании мог бы сработать синергетический эффект. Интересно, насколько сильно это изменит отрасль?
Развитие цифровых технологий в строительстве в России
К сожалению, ни одной компании из России на Digital Construction Week 2017 представлено не было. Означает ли это, что строительная отрасль в нашей стране существенно отстает от мирового уровня в сфере применения информационных технологий? Это сложный вопрос, требующий очень подробного и объемного исследования, поэтому рассмотрим ситуацию на примере относительно узкого сегмента — развития и применения в России информационных технологий строительного контроля.
И здесь надо начать с того, что в нашей стране отсутствуют мероприятия, подобные Digital Construction Week. Наша компания «Мобильные решения для строительства» (ООО «МРС») в прошлом году участвовала во всех знаковых российских конференциях и выставках, на которых так или иначе обсуждались темы применения информационного моделирования для строительства. Это РОСТИМ и 100+ Forum в Екатеринбурге, «ПСС: BIM на практике» в СанктПетербурге, Autodesk University Russia и РИСФ 2017 в Москве, nanoCAD Show в Казани и др. Но большая часть этих мероприятий — конференции конкретных CADвендоров, а остальные — это выставки, на которых обсуждается слишком широкий круг вопросов.
Оценивая итоги этих мероприятий, можно сделать вывод, что как такового рынка информационных продуктов для контроля строительства в России нет. А о применении технологий BIM на уровне 2 и говорить не приходится, поскольку многие российские строительные компании не перешли и на первый уровень, застряв в простом проектировании в AutoCAD и последующей распечатке 2Dчертежей.
Программные комплексы для контроля строительства не могут развернуться по полной, потому что для такого «наступления» не подготовлен плацдарм. Что же есть на сегодняшний день? В настоящее время существует единственная российская компания, которая занимается мобильными приложениями для строительного контроля, — «Мобильные решения для строительства» с флагманским программным комплексом «СтройКонтроль». Данный программный комплекс следует всем мировым тенденциям и примиряет их с российской действительностью:
Эффективность данного продукта подтверждена его многочисленными успешными внедрениями и десятками крупных объектов, построенных с его применением. То есть говорить о том, что ситуация в России с цифровизацией строительной отрасли безнадежна, нельзя. Однако есть существенные факторы, которые тормозят внедрение ITтехнологий. И далеко не всё зависит от строительных компаний и степени их готовности к инновациям.
Работа со слоями в программе «СтройКонтроль»
Особенности технологического развития строительного контроля в России
Так что же мешает строителям идти в ногу со временем и повышать эффективность своей работы за счет современных информационных систем? На основе своего опыта работы мы выделяем пять таких фактороввозражений (разумеется, это не исчерпывающий список, но, разобравшись хотя бы с этими пятью, можно значительно изменить отношение заказчиков к современным ITсистемам). Постоянно общаясь с заказчиками, мы нашли свои рецепты преодоления этих фактороввозражений:
В общем, с уверенностью можно говорить о хороших перспективах развития автоматизации контроля строительства. Ведь все возражения решаемы, а наш продукт постоянно развивается в тех направлениях, которые помогают нашим клиентам сдавать свои объекты в срок и в рамках бюджета.
Интеграция с Autodesk Revit позволяет работать с BIM
«СтройКонтроль» умеет работать с основными необходимыми программами
Таким образом, резюмируя, хочется сказать, что строительная отрасль в России имеет хороший потенциал к цифровизации. Переход на цифру назрел: несмотря на многие неблагоприятные факторы, значительное число наиболее прогрессивных строительных компаний внедряет в свою работу новые технологии, видя их высокий потенциал и эффективность. Более того (и пример компании «Мобильные решения для строительства» это подтверждает), в стране есть разработчики, способные создавать ПО мирового уровня, доказывающее качество своих продуктов высоким эффектом от внедрения. Поэтому начавшаяся сейчас на государственном уровне работа по «легализации» технологий информационного моделирования имеет большие шансы на успех. И, судя по обнародованным планам правительства, в «цифровую эпоху» российская строительная отрасль окончательно войдет уже в ближайшие два года.