Функциональность информационной модели на этапах проектирования, строительства и эксплуатации здания

В настоящее время активно развиваются средства автоматизированного проектирования зданий и сооружений, тем самым позволяя как минимизировать ошибки, так и разработать слаженную систему взаимодействия участников проекта. Этим требованиям, а также и многим другим, отвечают BIM-технологии. BIM (с английского BuildingInformationModeling), а именно информационное моделирование зданий, позволяет продуктивно использовать единую информационную модель здания на протяжении всего жизненного цикла здания (рис. 1). Рассмотрим поэтапно специфику применения модели на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

Рис. 1. Многообразие использования информационной модели

1. Проектирование.

В первую очередь, говоря о роли информационной модели на стадии проектирования, необходимо отметить, что важную роль в ее создании играет наличие архитектурно-конструкторской, экономической, технологической, инженерной и других видов информации со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, возможность ее анализа и передачи для последующего использования во внешние системы. Здание воспринимается как единый объект с неотделимыми друг от друга элементами, находящимися в непрерывном контакте [1]. Именно понятие «Information» в BIM-технологиях всегда первостепенно, от информационной оснащенности объекта в большинстве случаев зависит дальнейшее использование информационной модели.

Практические преимущества информационного моделирования перед традиционными видами проектирования также не поддаются сомнению. Во-первых, очевидным плюсом является возможность в режиме реального времени согласовать, рассчитать и собрать воедино, разработанные различными специалистами или предприятиями элементы сооружений, что способствует формированию целостного представления об объекте проектирования, а также предотвращает возникновение внутренних нестыковок (коллизий). Также информационное моделирование помогает отлаживать процесс дистанционной работы проектировщиков, что позволяет не только повысить уровень комфорта рабочего процесса, но и обмениваться между организациями опытом, созданными структурными компонентами, шаблонами BIM-модели и т. д.

Во-вторых, единая информационная модель, которая является квинтэссенцией разделов единого проекта, может служить для расчетов характеристик здания, создания спецификаций, ведомостей объемов работ, смет в их упрощенном виде и другой документации. Комплекс программ, служащих для разработки и использования информационной модели, сгенерирован таким образом, что свободный оборот данных между программными комплексами — неотъемлемая часть рабочего процесса. Созданная с нуля BIM-модель служит основой для выполнения статических и динамических расчетов отдельных элементов и пространственных конструкций, проверки полученных результатов. При этом изменения, генерируемые в производных файлах, автоматически проецируются на единую модель, следовательно, исключается человеческий фактор при повторных выполнениях необходимых расчетов.

В-третьих, построенная единожды информационная модель является неиссякаемым источником создания рабочей документации всех видов.

В-четвертых, BIM-проектирование экономит временной ресурс проектировщиков (рис. 2). На начальном этапе проектирования этот вывод кажется более заблуждением, чем истиной. Однако, в отличие от CAD-проектирования (с английского Computer-АidedDesign), функция зависимости производительности от времени в BIM-проектировании не симметрична, т. е. основные временные затраты приходятся именно на начальную стадию проектирования, в процессе которой выстраивается превалирующий объем информации [2].

2. Строительство.

С помощью информационной модели здания также можно последовательно отслеживать ход строительства объекта. Добавляя к пространственной системе координат параметр «время», заказчик может иметь представление о степени готовности возводимого объекта, соблюдении запланированных сроков, а также делать выводы о возможной оптимизации процессов.

Календарный график строительства, созданный на основе информационной модели здания, находится в непрерывном взаимодействии с ней, что позволяет назначить выбранным элементам единой модели определенный временной промежуток. На стадии строительства продолжается процесс накопления информации, так, например, информация о строительных машинах и оборудовании, задействованных на площадке, не способна повлиять на саму модель во время ее непосредственной разработки, но на стадии строительства она может привести к оптимизации путей движения техники [4].

Информационная модель здания также является неотъемлемым помощником в осуществлении авторского надзора за строительством, это позволяет не только делать модель более достоверной с точки зрения строительных процессов, но и избегать ошибок при строительстве. Инженер, используя планшетный компьютер с заранее загруженной BIM-моделью, контролирует процесс проведения строительно-монтажных работ и дополняет ее информацией о недочетах и ошибках [5]. Изменения, внесенные непосредственно на строительной площадке, синхронизируются с исходной моделью, следовательно, в офис проектной организации информация поступает максимально достоверной.

3. Эксплуатация.

Согласно сложившимся стереотипам, BIM-модель принято считать технологией проектирования. Однако спектр ее возможностей шире, чем кажется на первый взгляд. В условиях сложившейся городской застройки на первое место все чаще встает не столько создание новых, сколько обслуживание существующих зданий и сооружений [6]. В данном вопросе BIM-технологии также нашли свое применение.

Преимущества BIM в процессе эксплуатации:

1. Возможность использовать полные и достоверные данные о конструктиве здания, хранящиеся в информационной модели здания;
2. Моделирование возможных признаков физического износа конструкций и элементов здания от мелких повреждений отделки до критических трещин в несущих конструкциях [7];
3. Детальное планирование технического переоснащения здания;
4. Мониторинг состояния основных конструктивных элементов здания, возможность отслеживания динамики контролируемых параметров [8];
5. Управление энергопотреблением здания;
6. Оперативная навигация по проекту в случае экстренного обслуживания систем, необходимые данные для устранения внештатных ситуации поставляются в кратчайшие сроки.

Благодаря информационному моделированию заказчик или управляющая компания всегда будут иметь точные сведения об объеме предстоящих работ, графике их производства, поставках необходимого оборудования, финансовых поступлениях. Роль BIM в системе ЖКХ также предполагает большой объем изменений. Т. к. бумажные паспорта зданий малоэффективны, требуют уточнения и ручного поиска всей информации, целесообразен переход на информационное моделирование.

Информационное моделирование также нашло свое применение в решении вопросов рационального потребления ресурсов. Так, снабжая модель соответствующей информацией, уже на начальных этапах проектирования появляется возможность моделировать виртуальный водный и энергобаланс. Дополняя полученные величины тарифами расходов на водоснабжение и электроснабжение, можно получить годовые эксплуатационные доходы или расходы, т. е. эксплуатационный денежный поток [9].

В современных реалиях повсеместное внедрение BIM-технологий является вопросом времени, к концу 2016 года планируется завершить разработку первых нормативных документов, регламентирующих правила работы с информационными моделями зданий и сооружений на разных стадиях их жизненного цикла, что, несомненно, говорит о широком влиянии BIM на современную строительную отрасль.

Литература:

1. Талапов В. В. BIM: что под этим обычно понимают // Цикл авторских публикаций об информационном моделировании зданий. — 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14078 (дата обращения 10.11.2016)
2. Талапов В. В. Технология BIM: Суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий [Текст]: ДМК Пресс 2015. ISBN 978–5-97060–291–1.
3. 4D Building Information Modeling [Электронныйресурс]. URL: https://infars.ru/bim/4d/ (датаобращения 10.11.2016)
4. Талапов В. В. Технология BIM и эксплуатация зданий // Цикл авторских публикаций об информационном моделировании зданий. — 2014. [Электронный ресурс]. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17409 (дата обращения 11.10.2016)
5. Строганов А. Управление строительством как интеллектуальный сервис коммуникатора // СТТ: Строительная техника и технологии. 2016. № 3 (119). С. 76–80.
6. Ерышев В. А., Ерышева Е. В., Тошин Д. С. и др. Оценка степени коррозионного поражения эксплуатируемых железобетонных конструкций покрытия // Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья: сб. докладов Всероссийской науч.-практич. конф. / ТГУ. — Тольятти, 2004. С. — 101–104.
7. Тошин Д. С., Подпорин В. А. Расчет ребристых железобетонных плит покрытия с дефектами // Объединенный научный журнал. — 2003. — № 29. — С. 46–47.
8. Тошин Д. С. Способ определения напряжений в строительных конструкциях при сложившихся эксплуатационных нагрузках // Научное обозрение. — 2016. — № 17. — С. 16–19.
9. Болотин С. А., Гуринов А. И., Дадар А. Х., Оолакай З. Х. Оценка энергоэффективности архитектурно-строительных решений начального этапа проектирования в программе RevitArchitecture // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 8. С. 64–91.