Текущий выпуск
1 2017
Главная|Журнал|Зима 2013|Информационное моделирование зданий
      

Информационное моделирование зданий

Юрий Бубнов

В развитии строительной индустрии за прошедшие полтора десятилетия можно выделить два основных фактора: зеленое строительство и применение технологии информационного моделирования здания.

Цели зеленого строительства достижимы только при условии тесного взаимодействия всех участников не только проектно-строительного процесса, но и эксплуатации здания, что зафиксировано в концепции интегрированного проектного процесса. Реализовать эту концепцию на практике позволяет применение технологии информационного моделирования зданий.

Интегрированный проектный процесс (IDP)

Интегрированный проектный процесс (integrated design process, IDP) можно определить как подход к реализации проекта строительства, обеспечивающий достижение заданных показателей производительности объекта: уровня энергетической эффективности, соответствия требованиям рейтинговой системы, исполнения графика строительства, соблюдения бюджета и др. Подход опирается на сотрудничество мультидисциплинарной управляющей команды, члены которой принимают решения совместно, основываясь на целостном восприятии проекта и разностороннем видении проблем. В состав управляющей команды могут входить представители владельца, архитектурные и инженерные проектировщики, управляющие строительством, эксплуатацией объекта, субподрядчики и поставщики материалов и оборудования, представители будущих пользователей объекта.

Комплекс LUXUS HOUSE, Алма-Ата (Казахстан) (проект выполнен с применением BIM)

Совместная работа управляющей команды осуществляется на протяжении всего жизненного цикла проекта строительства от концепции и до эксплуатации. В задачи управляющей команды на этапах жизненного цикла проекта строительства входят:

  • Разработка концепции дизайна (pre-schematic design phase): формирование общего видения проекта, его целей; оценка экономического окружения, климата, социального окружения, состояния территории строительства и др.
  • Схематический дизайн (schematic design phase): уточнение видения проекта наряду с поиском дополнительных идей, технологий и методов, которые позволят эффективней достигнуть целей проекта; коллективная оценка проекта; разработка задания на проектиро-вание.
  • Разработка проектной документации (design development phase): координация дальнейшей оптимизации проекта для соответствия поставленным целям; окончательное утверждение проекта владельцем объекта.
  • Разработка рабочей документации (construction documents phase): установление регламента проведения строительства; контроль и координация подготовки документации и выбора подрядчиков.
  • Строительство здания (construc-tion phase): контроль и координация хода строительства в определенных критических точках; конечный контроль, тестирование и подтверждение качества выполненных работ.
  • Эксплуатация здания (building operationand maintenance phase): контроль и координация передачи объекта пользователям и эксплуатирующему персоналу; проведение оценки эффективности функционирования здания и соответствия поставленным целям.

Принципы IDP:
  • взаимодействие членов управляющей команды на протяжении всего жизненного цикла проекта;
  • учет стоимости жизненного цикла, в том числе стоимости строительства, эксплуатации, технического обслуживания, социальные и экологические выгоды, стоимости демонтажа;
  • целостное рассмотрение здания и его систем;
  • поиск оптимальных решений с учетом взаимозависимости систем здания и порядка его эксплуатации;
  • интерактивность – постоянное изменение и коррекция проекта, основанные на обратной связи за счет непрерывного мониторинга и совместного принятия решений;
  • максимальные интеллектуальные усилия сосредотачиваются на этапах разработки концепции и схематического дизайна, когда стоимость внесения изменений минимальна, в соответствии с известной кривой Мак-Лими (MacLeamy Curve).

 

Информационное моделирование зданий (BIM)

Информационное моделирование здания (building information modeling, BIM) – это технология оптимизации процессов проектирования и строительства, в основе которой лежат использование единой модели здания и обмен информацией о любом объекте всеми участниками на протяжении всего жизненного цикла – от замысла владельца и первых набросков архитектора до технического обслуживания готового здания. Одно из преимуществ BIM перед системой автоматизированного проектирования CAD (computer-aided design) заключается в поддержке распределенного пользования, что позволяет использовать данную технологию в целях реализации IDA. Инструментарий BIM призван исключить избыточность, повторный ввод и потерю данных, ошибки при их передаче и преобразовании.

 

Комплекс зданий ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз», Ноябрьск (Россия) (проект реконструкции с применением BIM)

 

Принципы BIM, сформулированные  Робертом Эйшем в 1986 году:

  • трехмерное моделирование;
  • автоматическое получение чертежей;
  • интеллектуальная параметризация объектов;
  • наборы проектных данных, соответствующие объектам;
  • распределение процесса строительства по временным этапам.
  • Преимущества применения BIM:
  • сокращение сроков проектирования;
  • уменьшение расходов на реализацию проекта;
  • повышение производительности работы благодаря простоте получения информации;
  • повышение согласованности строительной документации;
  • доступность конкретной информации о производителях материалов, количественных характеристиках для оценки и проведения тендера.

Согласно справочнику Green BIM [5] наиболее актуальным вопросом развития технологии является совместимость программного обеспечения и форматов данных. BIM прошло развитие от конвертеров форматов до создания специальных форматов хранения данных об объекте строительства, таких как IFC (industry foundation classes – международный стандарт обмена данными между различными CAD-приложениями, который поддерживается программными приложениями многих разработчиков, например Autodesk, ArchiCAD, Tekla, Navis и др.) или XML, и до создания BIM-серверов. Перспективным направлением является интеграция программ энергетического моделирования и программ автоматизации управления зданием во время эксплуатации.

Подход BIM реализован несколькими крупными разработчиками программного обеспечения (Autodesk, Graphisoft, Bentley), но нужно отметить, что не все из них стремятся следовать подходу IDA и принципам зеленого строительства.

Статистика применения BIM на рынках США и Европы

Ниже приведены данные из исследования компании McGraw-Hill Construction [5].

В 85 % случаях поводом для использования BIM является требование владельца, а в 76 % – стремление к экономии времени и денег.

Пользователи BIM в Европе:

  • архитекторы – 47 %;
  • инженеры – 38 %;
  • смежных специальностей – 24 %.
  • Пользователи BIM в Северной Америке:
  • архитекторы – 60 %;
  • инженеры – 42 %;
  • смежных специальностей – 50 %.

Согласно опросу 41 % респондентов считает, что после внедрения BIM их прибыль увеличилась; 55 % уверены, что BIM позволяет снижать стоимость проекта (39 % из них называет снижение более чем на четверть); 41 % убежден, что BIM не приводит к изменению количества сотрудников; 21 % – что после внедрения BIM требуется меньше персонала, а 13 % – что больше.

Цели применения BIM в рамках проектов зеленого строительства:

  • моделирование потребления энергии зданием (80 % компаний);
  • моделирование освещения, включая дневное (69 %);
  • соответствие требованиями стандартов энергопотребления (65 %);
  • оценка качества оборудования и его выбор (64 %);
  • оценка эффекта применения возобновляемых источников энергии (63 %);
  • анализ естественной вентиляции (57 %).

Полезность BIM для расчета кредитов по LEED признают 42 % работающих с BIM в рамках проектов зеленого строительства. Стоит отметить, что USGBC планирует обновить функциональность сервиса онлайн-сертификации LEED-online с тем, чтобы позволить ряду BIM напрямую направлять информацию на оценку экспертов. Одним из производителей, работающих в этом направлении, является компания Integrated Environmental Solutions, представляющая линейку инструментов для анализа производительности здания.

Решения Autodesk

На базе платформы Revit от Autodesk созданы САПР Revit Architecture, Revit Structure и Revit MEP, которые позволяют полностью автоматизировать все этапы проектирования и подготовки рабочей документации. Revit базируется на параметрическом ядре, способном автоматически координировать вносимые изменения.

Autodesk Ecotect Analysis – специализированный программный инструмент для анализа факторов, влияющих на экологическую и энергетическую производительность зданий. Возможен импорт данных в формате gbXML из программных сред Autodesk Revit Architecture – 2010 и Revit MEP – 2010, возможен импорт моделей в формате DXF, 3DS, OBJ, DXF. Инструмент работает совместно с веб-сервисом Autodesk Green Building Studio. Отчеты, сгенерированные Green Building Studio, могут быть использованы при сертификации по системам LEED и Energystar.

Функциональные возможности программных продуктов Ecotect Analysis и Green Building Studio описаны в [3].

Возврат инвестиций в технологию BIM

Возврат инвестиций (ROI) – отношение доходов от вложения к расходам на них. Для расчета возврата инвестиций в течение первого года используют стандартную формулу

где B – стоимость рабочей силы в месяц;
E – рост производительности после обучения, %;
C – длительность обучения, мес.;
A – стоимость оборудования и программного обеспечения;
D – снижение производительности во время обучения, %.

Расчет по данным онлайн-опроса показал, что среднее значение возврата инвестиций составляет более 60 %.

Формула наиболее чувствительна к процентам снижения и роста производительности. Самым незначительным фактором при расчете возврата инвестиций является стоимость оборудования и программного обеспечения. Если удвоить стоимость системы (с 6 000 до 12 000 долл. США), возврат инвестиций сократится на 20 % (с 61 до 41 %).

Новый грузовой терминал «Внуково»

 

В исследовании [2] показаны экономические показатели внедрения линейки программного обеспечения Autodesk (Revit Architecture, Revit MEP, Revit Structure, Ecotect Analysis) в работу проектной мастерской численностью 26 человек. Объем инвестиций в новое программное обеспечение и обучение персонала составил 92 887 долл. США. Примерно через 15–16 месяцев после перехода на технологию BIM проектная организация вышла на тот же объем выполненной работы и продолжила работать с большей производительностью, что привело к увеличению заработной платы и повышению прибыли организации. Чистый дисконтированный доход за три года составил 88 095 долл. США при чистой прибыли до внедрения BIM 107 500 долл. США.

Внедрение подхода IDA и инструментария BIM требует организационно-структурных изменений, задействованных в проектно-строительном процессе компаний. Опыт зарубежных фирм показывает, что приложенные в этом направлении усилия окупятся ростом производительности и качества работы, а в результате и ростом прибыли. Для инвестора или владельца объекта строительства результатом применения BIM и подхода IDA является снижение инвестиционных рисков в силу предсказуемости хода реализации проекта и гарантии соответствия построенного здания поставленным целям, желаемым техническим и экономическим характеристикам.


 ОБ АВТОРЕ

Юрий Бубнов  – инженер ICS Group.


 Литература

  1. Возврат инвестиций в технологию BIM. – Autodesk, 2007.
  2. Козлов И. М. Оценка экономической эффективности внедрения информационного моделирования зданий. – 2010.
  3. Autodesk Ecotect Analysis. Visualizesustainable design. – Autodesk, 2011.
  4. CRC Constraction Innovation. Collaboration Platform. – Research project № 2007-003-EP.
  5. Green BIM. How Building Information Modeling is Contributing to Green Design and Construction. – McGraw-Hill Construction, 2010.