BIM-технологии в строительстве

BIM (Building Information Modeling) — методология, применяемая в строительной отрасли для разработки и управления цифровыми моделями, отражающими физические и функциональные характеристики объектов. С помощью BIM можно разрабатывать точные 3D-модели зданий, очистных сооружений, градирен, включающие все конструктивные элементы, инженерные системы и архитектурные детали. Эта технология упрощает взаимодействие между архитекторами, инженерами, строителями и другими участниками проекта, предоставляя доступ к единой модели и актуальной информации. BIM используется не только на этапах создания проекта и возведения объекта, но и для управления эксплуатацией и обслуживанием здания на протяжении всего его жизненного цикла. Точные модели и детализированные планы помогают сократить количество ошибок, переработок и непредвиденных затрат. BIM также позволяет выполнять различные виды анализа, такие как энергетическое моделирование, расчет нагрузок и оптимизация использования материалов.

Вот уже более 30 лет компания ООО «НПО «Агростройсервис» занимается производством градирен и очистных сооружений. Мы постоянно внедряем в свою работу современные технологии и программы, чтобы создавать высокоточное и эффективное оборудование. Для производства градирен нам нужны качественные расчёты и чертежи. За это отвечает наш проектно-конструкторский отдел. 

Какие же изменения отдел претерпел в работе?

Изначально проектировщики работали в 2D, отрисовывая каждую линию, и проставляя каждый размер вручную, однако, проектирование в двухмерном пространстве постепенно вытесняется из работы, переходя на новый путь развития BIM-технологий.

Что такое BIM-моделирование? История появления

Начиная с конца 20-го века в строительстве начала развиваться концепция моделирования на компьютере. Уже активно использовались CAD-технологии, но отсутствовала техническая возможность перехода на новый качественный уровень.

Первая информационная модель здания под названием Building Description System появилась в 1975 году в журнале AIA (Американский институт архитекторов). Автор работы — профессор Технологического института Чак Истман.

Одновременно аналогичные теории и практики разрабатывались в Европе. Так, в Финляндии в первой половине 1980-х годов появился термин Product Information Model, а в Соединенных Штатах Америки — Building Product Model.

Эти две системы были сфокусированы не на проектирование, а на его объект. Чуть позже сложилось общее понятие Building Information Modeling (BIM).

Английский инженер Роберт Эйш (создатель программы RUCAPS) в 1986 году обозначил ключевые принципы информационного подхода к проектированию, а именно:

• автоматизированное составление чертежей
• создание объекта в трех измерениях
• интеллектуальная параметризация зданий
• обобщение баз данных
• перераспределение этапов строительства во времени

Первая практика применения новой технологии получилась в момент реконструкции терминала аэропорта Хитроу.

Начало 2000-х — ключевой момент истории BIM-технологий. Данная технология стала одной из ключевых в мировой строительной индустрии.

BIM (англ. Bim — Building Information Modeling) — это информационное моделирование, которое включает все этапы жизненного цикла здания или сооружения, от инженерных изысканий до эксплуатации и демонтажа. Цель BIM-технологии — соединить воедино все виды градостроительной деятельности (инженерные изыскания, проектирование, строительство).

В данной статье мы рассмотрим принципы реализации данного процесса в нашей компании: освятим вопрос, почему было выбрано именно данное решение в проектировании, и какие цели мы планируем, благодаря ему, достичь.

Проблемы плоскостного проектирования

Для того чтобы выявить все плюсы БИМ-технологий, рассмотрим основные проблемы плоскостного проектирования.

Одной из проблем проектирования является отсутствие единообразия в чертежах. Каждый проектировщик пользуется своими шаблонами, наработанными годами. Вследствие чего все чертежи оформлены по государственным стандартам, но имеют свои отличительные черты исполнителя. Данная проблема решается за счет того, что в процессе 3D-проектирования конструктор не выполняет чертежи: чертежи выгружает программа, используя заложенные преднастройки: шрифты, таблицы, рамки, выноски, линии.

Следующую проблему можно обозначить в виде низкой скорости проектирования. Работая в 2D, чтобы изменить одну деталь, включенную в комплект чертежей, ее необходимо будет менять на каждом из листов, то же касается и спецификации. При работе в BIM, с теми же условиями, при изменении 3D-модели детали, к которой подвязаны чертежи, все изменяется автоматически (и спецификация в том числе), что, в свою очередь, положительно сказывается на сроках проектирования.

Если произойдет данная экономия времени над правками одного небольшого проекта, на разработку которого уходит обычно неделя (допустим, сохраняем 4 часа), то, внеся правки в 10 проектов, мы сэкономим 40 часов. Что такое сорок часов? Это одна рабочая неделя: время, за которое можно выпустить еще один небольшой проект. Что это для компании? Дополнительная выручка и еще один довольный заказчик, проект которого взяли в реализацию раньше.

Наверное, самой важной проблемой, с которой сталкиваются молодые и неопытные конструкторы, – коллизии (проблема наглядности разрабатываемых проектов).

В 2D-реалиях видны лишь плоские, безжизненные очертания сооружений неопределенного цвета, состоящие лишь из линий. Однако, следуя по пути, предложенному нам BIM, проектировщик может увидеть проект таким, каким он предстанет в жизни: модель 3D во всех положениях и под разными ракурсами, ее цвет, объем и разрезы с любой стороны.

Наглядность важна не только для проектировщика, но также и для потребителя: данные становятся более «прозрачными», а объект начинает быть более «вкусным».

Стоит отметить, что с каждым днем появляется новая проблема, связанная с отсутствием автоматизированных расчетов. Ряд программных обеспечений позволяют в процессе 3D-моделирования произвести математическое моделирование определенных условий для выполнения расчетов — прочностных и технологических. Это, в свою очередь, дает возможность сократить время проектирования и быть уверенным в качестве расчетов.

Наиболее распространённая ошибка из всех — человеческий фактор. Безусловно, трехмерное моделирование в несколько раз снижает риски допустить ошибку по невнимательности за счет автоматизации: чертежи, штампы, таблицы, размеры подгружаются из моделей, следовательно, происходит минимизация ошибок.

Достоинства BIM-технологий

Перечислим достоинства БИМ-технологий:

• хорошо скоординированная и согласованная работа разных специалистов компании, сотрудничающих в данном направлении
• возможность проведения подробного анализа и точных расчетов в два клика
• практически точное определение эксплуатационных свойств строящегося объекта посредством проведения испытаний
• сокращение финансовых и временных затрат на подсчет материалов и внесение изменений
• хранение и актуализация всей информации по проекту
• охват всех этапов жизненного цикла сооружения

Внедрение BIM-технологий в проектировании открывает компании выход на мировой рынок, повышает качество ее продуктов, привлекает новых заказчиков и позволяет работать с более сложными и оригинальными проектами.

Для чего используют BIM

Целью использования BIM-технологии является предоставление числовой информации в адаптированном для понимания и анализа виде. Первоначальные данные в готовой модели кооперируются, согласовываются и связываются между собой. Любое число обладает конкретной физической привязкой, его можно проанализировать и рассчитать. Становится более простым внесение изменений и обновлений.

Цели использования информации в трехмерном виде:

• создание идеальной проектной документации
• принятие грамотных проектных решений
• расчет строительных смет
• формирование комплектовочных ведомостей на заказ материалов и оборудования
• управление процессом стройки
• эксплуатация объекта в течение всего жизненного цикла
• управление прибыльностью объекта недвижимости
• утилизация и снос ненужных строительных конструкций
• капитальный ремонт, реконструкция, модернизация объектов

Практическое применение и преимущества технологии BIM-технологии в строительстве:

• визуальная демонстрация подрядчикам, заказчикам, инвесторам, надзорным органам объекта в трехмерном измерении. Возможность применения специальных очков
• централизованное хранение всех данных об объекте строительства. Возможность проследить результаты внесенных изменений в один раздел на всех остальных связанных проекциях
• уменьшение времени проектирования
• минимизация ошибок, выявление их на стадии проекта, а не реализации
• использование баз типовых узлов и элементов приводит к быстрому и наглядному расчету основных строительных конструкций
• работа и управление в режиме online. Возможен контроль ключевых показателей объекта, а также сроки строительства
• систематизированный и автоматизированный процесс управления строительными машинами и оборудованием
• оперативный поиск и выгрузка информации из проектной документации по запросу пользователя
• корректировка общей стоимости строительства благодаря возможности изменения финансовых показателей трудозатрат в отдельных спецификациях
• централизация управления смежными подразделениями – бухгалтерией и отделом закупок
• прозрачная и эффективная система эксплуатации здания
• объект строится с учетом максимальных требований и пожеланий заказчика

Этапы BIM-проектирования

Условно выделяют несколько этапов применения BIM-технологий в проектировании:

• Создаются трехмерные архитектурные модели здания. Поддаются визуализации все планы и разрезы. А данные, нужные для раздела архитектурных решений, подгружаются автоматом.
• Просчет основных элементов здания. Проектировщик заносит модель в программу, а та определяет характеристики и параллельно выгружает ведомости, чертежи, спецификации, детальную стоимость строительства.
• Ввод данных об инженерных сетях – уровень освещенности участков строительства, теплопотери и т. д.
• Разработка проекта производства работ (ППР) и проекта организации строительства (ПОС). Данный раздел выполняется после получения информации по общему объему работ. Календарный сетевой график работ выдается автоматически.
• Этап определения транспорта и логистики заключается в вводе информации о видах материалов, сроках поставки на объект строительства.

Если говорить упрощенно, то процесс моделирования происходит так. Сначала в программе просчитывают блоки, изготавливаемые не на строительной площадке и не подлежащие разделению на составные элементы, но являющиеся необходимыми частями здания (вентиляция, окна, двери, освещение и отопление, плиты перекрытия).

Далее проектируют те части объекта, которые возводятся только на строительной площадке (фундамент, крыша, стены, фасады).

Удобно, что на любом из этапов можно изменить, к примеру, отопительное оборудование. Даже можно изменить этапы моделирования, не проводя глобальных работ по корректировке всей проектной документации.

Кроме того, после того как объект построят, готовую 3D-модель можно применять при эксплуатации здания. Для этого служит система датчиков. Программа может контролировать все чрезвычайные ситуации, рабочие и аварийные режимы коммуникаций.

Но стоит отметить, что такое моделирование не заменяет традиционного проектирования, а лишь служит очередным этапом его становления и развития. Понятно, что принципиальные решения зависят от человека, а программное обеспечение только помогает выполнять работу по поиску, хранению и анализу предоставленной информации. Конечно же, огромная разница состоит в качестве и объеме обработанной информации, поскольку вручную с таким потоком информации справиться может только компьютер.

BIM-технологии в проектировании градирен и очистных сооружений.

Компания ООО «НПО «Агростройсервис» также уверенно входит в эпоху BIM-моделирования, разрабатывая свое оборудование в современной программе. Например, машины и аппараты нашего производства моделируются в 3D. Построение модели идет снизу вверх, каждая деталь имеет свой набор атрибутов (свойств модели).

Данный метод позволяет нам с большей скоростью выводить чертежи на изготовление, а также в процессе проектирования не допускать коллизий.

Рассмотрим в качестве примера несколько реализованных проектов в 3D.

На рисунках, изображенных ниже, мы можем пронаблюдать аппарат в виде модели, а также его вид в реальной жизни.

Рис 1. Изометрический вид КНС

Рис 2. Вид в разрезе КНС

Рис 3. КНС при установке

Посмотрим еще на один аппарат, а именно – сливную станцию.

На рисунке 4 вы можете увидеть 3D-модель сливной станции. На рисунке 5 – чертеж, подгруженный с модели и подвязанный к ней.

Рис 4. Сливная станция в 3D

Рис 5. Сливная станция на чертеже

В среднем, наши сборки состоят из пяти тысяч элементов первого уровня.

В случае необходимости внесения изменений в РКД, конструктор меняет лишь модель: изменения в чертежах происходят автоматически.

Имеется библиотека стандартных изделий нашего предприятия, использование которых в разы ускоряет процесс проектирования.

Следует отметить, что конечной целью внедрения BIM-моделирования в процесс конструирования является полноразмерная детальная инженерная 3D-модель всех разделов конструкторской документации.

На данный момент мы занимаемся разработкой в 3D только технологического оборудования и строительных конструкций. Следующей важной задачей перед нами стоит моделирование технологических коммуникаций, ведь именно в этом разделе, как правило, проектировщики допускают коллизии.

Таким образом, наша компания небольшими, но уверенными шагами следует по пути BIM-технологий.