Цифровая (BIM) модель здания и его инженерных систем

Традиционное проектирование работает с двухмерными моделями объектов строительства. Это планы, чертежи, техническая документация. BIM проектирование существенно отличается от прочих видов проектных работ:

• Его отличие – сбор и обработка данных об архитектурно–планировочных, конструктивных, экономических, технологических, эксплуатационных характеристиках объекта, объединенных в едином информационном поле (BIM – модели).
• Все данные, заложенные в информационную модель объекта, связаны между собой и взаимозависимы.
• Технологии BIMбазируются на виртуальной трехмерной модели, обладающей реальными физическими свойствами.
• Но это не все ресурсы технологии информационного моделирования. К ней присоединяются добавочные измерения:>время, >планы,>стоимость.

Они позволяют рассчитать и определить параметры процессов строительства еще до начала строительных работ на объекте. Управление данными модели поможет сократить сроки реализации проекта, упростит эксплуатацию возведенного объекта и продлит срок его службы…

Преимущества BIM моделирования

• Уменьшение сроков проектирования. При реализации любого инвестиционно-строительного проекта, время является одним из основных ресурсов. Использование современных программных комплексов позволяет сократить сроки проектирования в среднем на 25%, что в свою очередь позволяет раньше приступить непосредственно к выполнению строительно-монтажных работ.
• Возможность корректировок в процессе проектирования. Даже несмотря на наличие подробного технического задания, любой проект подвергается корректировкам на различных этапах, что зачастую становится поводом для разногласий между проектировщиком и заказчиком. Работа в облачных программках позволяет оперативно корректировать все разделы проектной документации на любом этапе проектирования. Современные технологии позволяют сделать процесс проектирования более гибким и удобным по отношению к Заказчику.

• Точная оценка стоимости будущего строительства. Спецификации, в которых отображаются материалы, конструкции и будущее оборудование, формируются в программном комплексе автоматически. Вероятность ошибки при определении стоимости строительство, в связи с отсутствием в спецификации тех или иных позиций, равна нулю. BIM технологии позволяют минимизировать дополнительные соглашения на выполнение не учтенных работ со стороны Подрядчика на этапе строительства.
• Исключение ошибок и нестыковок между разделами проекта. Качество выпускаемой проектной документации выше. При проектировании в BIM, технологиях, будущий объект является не просто расчетами и изображением, а единой системой, которая способна оценить работоспособность тех или иных решений. Вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором, исключается. В свою очередь качественный проект снимает огромное количество вопросов у Подрядчика на этапе выполнения строительно-монтажных работ.
• Оптимальные проектные решения с технической и экономической точек зрения. На этапе проектирования современные BIM технологии позволяют найти оптимальное проектное решение с точки зрения энергетической и экологической эффективности, что в свою очередь позволяет минимизировать затраты при дальнейшей эксплуатации здания, ведь зачастую задачей инвестора является не просто построить объект, но и обеспечить его функционирование в долгосрочной перспективе…

Если коротко, то преимущества BIM перед традиционным проектированием в следующем:
> возможность моделировать изменения в конструкции здания;
> проектировать переоснащение здания новым инженерным оборудованием, доводя его эксплуатационные характеристики до современного уровня требований;
> отслеживать текущее состояние здания (особенно важно для памятников архитектуры) и своевременно принимать меры по реставрации;
> грамотно эксплуатировать существующие объекты.

Опровержение основных заблуждений о BIM

Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий полезно будет также уточнить, чего BIM не может и чем не является…

• BIM не является единичной моделью здания или единичной базой данных. Обычно это – целый взаимосвязанный и сложноподчиненный комплекс таких моделей и баз данных, вырабатываемых различными программами и взаимосвязанных с помощью этих же программ. А восприятие BIM как односложной модели – одно из ранних и наиболее распространенных заблуждений.
• BIM не является «искусственным интеллектом». Например, собранная в модели информация о здании может анализироваться на предмет обнаружения в проекте возможных нестыковок и коллизий. Но способы устранения этих противоречий находятся всецело в руках человека, поскольку сама логика проектирования еще не поддается математическому описанию. Например, если вы в модели уменьшите количество утеплителя на здании, то BIM-программа не будет думать за вас, как поступить: то ли добавить (закупить) еще утеплителя, то ли уменьшить площадь помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т.п. Это проектировщик должен решать сам.

Международный аэропорт по BIM-технологии

• Почти наверняка в будущем компьютерные программы начнут постепенно заменять человека и в наиболее простых (рутинных) интеллектуальных операциях в проектировании, как сейчас уже заменяют в черчении, но пока в реальной практике об этом говорить рано. Когда это произойдет, справедливо будет утверждать о начале нового этапа развития проектирования.
• BIM не идеальна. Поскольку она создана людьми и получает от людей информацию, а людям свойственно ошибаться, в все равно будут встречаться ошибки. Эти ошибки могут появляться непосредственно при внесении данных, при создании BIM-программ, даже при работе компьютеров. Но этих ошибок возникает принципиально меньше, чем в случае, когда человек сам манипулирует информацией. И гораздо больше внутренних уровней программного контроля корректности данных. Так что сегодня BIM – это лучшее из того, что есть.
• BIM – это не конкретная компьютерная программа. Это – новая технология проектирования. А компьютерные программы (Revit, Digital Project, Bently Architecture, Allplan, ArchiCAD и т.п.) – это лишь инструменты ее реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла.

• BIM – это не только 3D. Это еще и масса дополнительной информации (атрибутов объектов), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия этих объекта. Какой бы хорошей не была геометрическая модель и ее визуализация, у объектов должна быть еще количественная информация для анализа. Если кому-то удобнее, можно считать, что BIM – это 5D. И все же дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM.
• BIM – это не обязательно 3D. Это еще и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса и т.п. И если для решения проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то 3D и не будет. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо, плюс числовые данные для анализа.
• BIM – это параметрически заданные объекты. Поведение (свойства, геометрические размеры, расположение и т.п.) создаваемых объектов определяется наборами параметров и зависит от этих параметров.
• BIM – это не набор 2D проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание. Наоборот, все проекции получаются из информационной модели.

• У BIM какое-либо изменение модели одновременно проявляется на всех видах. В противном случае создаются условия для возможных ошибок, которые трудно будет отследить.
• BIM – это не завершенная (застывшая) модель. Информационная модель любого здания постоянно находится в развитии, по мере необходимости пополняясь все более новой информацией и корректируясь с учетом изменяющихся условий и нового понимания проектных или эксплуатационных задач. В подавляющем большинстве случаев это – «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании срок ее жизни полностью перекрывает жизненный цикл реального объекта.
• BIM приносит пользу не только на больших объектах. На больших объектах много пользы. На маленьких абсолютная величина этой пользы меньше, но самих маленьких объектов обычно больше, так что опять пользы много. Информационная модель здания эффективна всегда.

• BIM не заменяет человека. Более того, технология BIM не может существовать без человека и требует от него большего профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. Но BIM делает работу человека более эффективной.
• BIM не работает автоматически. Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации) по тем или иным проблемам все равно придется проектировщику. Но технология BIM существенно автоматизирует и поэтому облегчает процесс сбора, обработки, систематизации, хранения и использования такой информации. Как и весь процесс проектирования здания.
• BIM не требует от человека «тупой набивки данных». Создание информационной модели осуществляется по обычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме. Что, в прочем, совершенно не отвергает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры.

• BIM не делает ненужной «старую гвардию» специалистов. Конечно, любая гвардия рано или поздно становится «старой». Но опыт и профессиональное мастерство нужны в любом деле, особенно при проектировании в технологии информационного моделирования зданий, а они обычно приходят с годами. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придется приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении новых инструментов и переходе на новую технологию. Но практика показывает, что это все – из области реального.
• Освоение BIM не является делом избранных и не требует большого времени. Если точнее, времени на освоение BIM требуется ровно столько же, сколько уходит на профессиональное освоение любой другой технологии – «период первоначального обучения плюс вся жизнь»…

Обзор рынка программного обеспечения BIM

Revit

Revit — это мощный программный продукт, соответствующий концепции BIM и включающий инструменты для архитекторов, конструкторов, строителей и проектировщиков инженерных систем. Интересной функцией Revit является возможность одновременной работы разных специалистов над одним проектом, реализованная через рабочие наборы — коллекцию элементов, относящуюся к определенной инженерной системе. Каждый специалист может видеть смежные рабочие наборы, но изменять он может только свой. Кроме того, в Revit реализовано и множество других функций — расчетные модули, проверка на наличие пересечений, автоматическое формирование планировок, чертежей и разрезов на базе трехмерной модели, автоматическое создание спецификаций и иные функции…

MagiCAD

MagiCAD — это устанавливаемая поверх AutoCAD и Revit программа трехмерного проектирования инженерных систем, которая также включает в себя ряд расчетных модулей и обширную базу оборудования и материалов. На базе MagiCAD можно проектировать не только системы вентиляции, кондиционирования, отопления, водоснабжения и канализации, но и пожаротушения и электроснабжения. Программа способна автоматически выполнять акустический, аэродинамический, гидравлический и другие виды расчетов, выполнять подбор оборудования, производить балансировку систем. С 2016 года MagiCAD запустила онлайн-библиотеку, содержащую более 1 миллиона компонентов инженерных систем от 250 ведущих производителей. Все модели содержат точные размеры и полный набор технических характеристик. Кроме того, в MagiCAD работают над внедрением нормативных требований — автоматизацией расчета систем по той или иной методике, подбором сечений трубопроводов и воздуховодов и иных подобных функций…

AllPlan

AllPlan позиционируется как интеллектуальная платформа, предназначенная для архитекторов, конструкторов и специалистов по инженерным системам, а также для сметчиков. Последнее, кстати, встречается весьма редко, и в AllPlan делают на этом акцент — программный комплекс включает в себя сметные расценки на материалы и работы. Как и Revit, AllPlan позволяет разным людям совместно работать над одним проектом. Кроме того, программа выполняет проверки на пересечения, формирует чертежи и спецификации, учитывает требования ГОСТа и СНиП, имеет библиотеки элементов…

Иной стиль проектирования, как это работает

Процесс проектирования с использованием BIM инструментов существенно отличается от привычного. И здесь стоит подчеркнуть слово «процесс».
Концептуальная часть в целом остается неизменной: проектировщику, как и прежде, следует самому определить количество вентсистем и систем кондиционирования, выбрать места расположения оборудования, определить места прокладки магистральных трасс, установки отводов и размещения решеток.
Но вот механическая часть процесса проектирования изменяется кардинально. Раньше основным инструментом инженера была линия. Из линий на планировке получались воздуховоды, вручную выполнялось их скругление на поворотах, еще некоторое время занимала прорисовка тройника. Из линий формировалось и условное обозначение клапана, фильтра или нагревателя, а потом линиями рисовались выноски с указанием наименования элемента…

В современной среде проектирования BIM все иначе. Работа идет на уровне конкретных элементов, выбранных из базы, и программа, так же как инженер, понимает, что это за элемент, для чего он нужен в системе и как отражается на ее работе. Например, при добавлении в проект конкретной модели нагревателя сразу известно, до какой температуры он нагреет воздух конкретно в этой системе с конкретно таким расходом воздуха. При добавлении фильтра сразу известно, какое сопротивление он создаст и справится ли с ним вентилятор — опять-таки конкретно в этой системе с конкретно таким расходом воздуха.
Если проектировщик изменит расход воздуха, все параметры будут пересчитаны автоматически. Если проектировщик передвинет решетку, длина воздуховодов будет пересчитана автоматически и это отразится сразу на всех видах, планировках, разрезах и в спецификации. Необходимо понимать, что BIM может помочь с выполнением расчетов, может обратить внимание на узкие места в системе, но решение всех принципиальных вопросов остается за человеком.
Например, появление еще одной системы вентиляции ведет к увеличению нагрузки на кабель и автомат. При появлении перегрузки появится соответствующее оповещение, но решать проблему перегрузки программа сама не будет — оставит это человеку…

Аналогично, если в ходе проектирования здания в результате каких-либо изменений в помещении возросли теплопритоки, программа будет сигнализировать о недостатке холодильной мощности в помещении, но не будет самостоятельно заменять кондиционер на более мощный, чтобы покрыть избытки тепла.
Проблему снятия излишних теплопритоков должен решить специалист, и, как он это сделает (установит более мощный кондиционер или добавит второй блок в помощь первому), его дело. Но какое бы решение ни принял специалист, программа поможет ему — после его действий она автоматически увеличит диаметры труб, что мгновенно отобразится на всех планировках и разрезах, при этом обновится спецификация.

Впрочем, постепенно программы берут на себя функцию советчика и предлагают возможные пути решения проблемы. Вполне вероятно, что постепенно программы научатся решать простые проблемы самостоятельно…

Отметим также, что оценить преимущества BIM можно только при использовании качественных цифровых моделей, а их создание — дело весьма кропотливое, поскольку требует указания даже мелких деталей, используемых в системе. Однако вносить изменения в проект окажется проще, поскольку их достаточно внести в одном месте — в самой модели. По всем чертежам, схемам и спецификациям эти изменения распространятся автоматически…

Заключение

В итоге цифровая модель здания способствует более быстрому принятию проектных решений, более точно отслеживает взаимосвязь систем, автоматически формирует чертежи, планы и проектную документацию, позволяет предсказывать эксплуатационные параметры объекта, помогает в процессе строительства и эксплуатации.

Материалы по теме: