Что такое технология BIM? Ее применение в строительстве. BIM-технология в проектировании: описание, внедрение и применение Bim модели в проектах строительной отрасли

BIM (Building Information Modeling или Building Information Model) - информационное моделирование здания или информационная модель здания.

1. Что такое информационное моделирование зданий

Рубеж конца ХХ - начала XXI веков, связанный с бурным ускорением развития информационных технологий, ознаменовался, наконец, появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте. Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни.

В современных условиях стало уже совсем невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование. И результат проектирования также насыщен информацией, которую надо хранить в форме, удобной для использования.

Поток такой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект, вступая в стадию эксплуатации, взаимодействует с другими объектами и окружающей внешней средой (городской инфраструктурой).

Кроме того, с вводом в эксплуатацию также запускаются и внутренние процессы жизнеобеспечения сооружения, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания.

Такой информационный «вызов» окружающего нас современного мира потребовал от интеллектуально-технического сообщества серьезной ответной реакции. И она последовала в виде появления концепции информационного моделирования зданий .

Первоначально возникнув в проектной среде и получив широкое и весьма успешное практическое применение при создании новых объектов, эта концепция, тем не менее, довольно быстро перешагнула через установленные для нее рамки, и сейчас информационное моделирование зданий значит намного больше, чем просто новый метод в проектировании.

Теперь это – также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания.

Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще.

Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

1.1. Что понимается под BIM

(от английского Building Informational Modeling), сокращенно BIM – это процесс , в результате которого формируется информационная модель здания (от английского Building Informational Model), также получившая аббревиатуру BIM.

Таким образом, на каждой стадии процесса информационного моделирования мы имеем некую информационную модель, которая отражает объем обработанной на этот момент информации о здании. Более того, исчерпывающей информационной модели здания не существует в принципе, поскольку мы всегда можем дополнить имеющуюся на какой-то момент времени модель новой информацией. Процесс информационного моделирования, как всякий осуществляемый человеком процесс, на каждом своем этапе решает какие-то поставленные перед его исполнителями задачи. А информационная модель здания каждый раз является результатом решения этих задач.

Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.

Думается, такое положение вызвано в первую очередь тем, что разные специалисты, внесшие свой вклад в становление BIM, приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, причем в течение длительного периода времени.

Да и само информационное моделирование зданий сегодня – явление сравнительно молодое, новое и постоянно развивающееся. Во многом его содержание определяется не теоретическими умозаключениями, а повседневной общемировой практикой. Так что процесс развития BIM еще весьма далек до своего логического завершения. Это приводит к тому, что одни понимают под BIM модель как результат деятельности , для других BIM – это процесс моделирования , некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения факторов практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM».

Не вдаваясь в детальный анализ, можно отметить, что практически все существующие в настоящее время подходы к определению BIM эквивалентны, то есть рассматривают одно и то же явление (технологию) в проектно-строительной деятельности.

В частности, любая модель предполагает наличие процесса ее создания, а в свою очередь любой созидательный процесс предполагает результат .

Более того, имеющиеся «теоретические» расхождения в определениях не мешают никому из участников дискуссий вокруг понятия BIM плодотворно работать, как только дело доходит до его практического применения.

Цель нашей книги – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию происходящего.

Теперь сформулируем определения, которые, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия BIM. В чем-то мы повторимся, но, думается, это пойдет только на пользу читателю.

Информационное моделирование зданий (BIM) – это процесс , в результате которого на каждом его этапе создается (развивается и совершенствуется) информационная модель здания (тоже BIM).

Исторически сложилось, что аббревиатура BIM используется сразу в двух случаях: для процесса и для модели. Как правило, путаницы не возникает, поскольку всегда есть контекст. Но если ситуация все же становится спорной, надо помнить, что процесс – первичен, а модель – вторична, то есть BIM – это прежде всего процесс.

Информационная модель здания (BIM) – это пригодная для компьютерной обработки информация о проектируемом или уже существующем строительном объекте, при этом:
1) нужным образом скоординированная, согласованная и взаимосвязанная,
2) имеющая геометрическую привязку,
3) пригодная для расчетов и анализа,
4) допускающая необходимые обновления.

Говоря простым языком, информационная модель здания – это некоторая база данных об этом здании, управляемая с помощью соответствующей компьютерной программы. Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для:
1) принятия конкретных проектных решений,
2) расчета узлов и компонентов здания,
3) предсказания эксплуатационных качеств объекта,
4) создания проектной документации,
5) составления смет и строительных планов,
6) заказа и изготовления материалов и оборудования,
7) управления возведением здания,
8) управления эксплуатацией в течение всего жизненного цикла объекта,
9) управления зданием как объектом коммерческой деятельности,
10) проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания,
11) сноса и утилизации здания,
12) иных связанных со зданием целей.

Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM многих разработчиков компьютерных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий.

Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель, хранящаяся и обрабатываемая в этой модели и получаемая из нее для дальнейшего использования, показана на рис. 2-1-1.

Рис. 2-1-1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение

1.2. Краткая история терминологии

Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем.

С конца ХХ века концепция BIM как новый подход в проектировании постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся тогда систем автоматизации проектирования.

Понятие Информационной модели здания было впервые предложено широкой публике профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания), хотя годом ранее уже появилось в опубликованном им научном отчете.

В конце 1970х – начале 1980х годов эта концепция развивалась параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model» , а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model» .

При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению современного «Building Information Model» (Информационная модель здания).

Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980х годов применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel» , которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model» .

Но самое главное – эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.

Несколько раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), человек непростой судьбы (в то время имевший отношение к созданию программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systems, потом перешедший в Autodesk), в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как процесс информационного моделирования зданий. Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании, составляющие ныне основу концепции BIM:

• трехмерное моделирование;
• автоматическое получение чертежей;
• интеллектуальная параметризация объектов;
• соответствующие объектам наборы проектных данных; распределение процесса строительства по временным этапам и т.д.

Роберт Эйш проиллюстрировал описанный им новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса программ архитектурного моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу.

Программа RUCAPS (Really Universal Computer Aided Production System – Действительно Универсальная Система Автоматизации Производства) разрабатывалась в Англии с конца 1970х годов для архитектурного проектирования на миникомпьютерах производства компаний Prime Computer или Digital Equipment Corporation (DEC). По современным меркам ее можно отнести к системам 2.5D, поскольку сама модель показывалась трехмерной, но основные элементы (стены, окна, двери и т.п.) применялись только на плоских видах планов или фасадов (дань скорее не классическому подходу в проектировании, а недостаточной развитости компьютерной техники того времени). Но все виды были взаимосвязаны, так что изменения на одном из них автоматически переносились и на другие. Проще говоря, модель воспринималась как единое целое, а не являлась набором автономных плоских чертежей, требующих индивидуальной доработки.

По всей видимости, этот опыт 30-летней давности стоит рассматривать как первый случай использования методики BIM (пока еще в своей начальной форме) в мировой проектно-строительной практике.

Примерно с 2002 года, благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании, в частности, архитектора и стратега компании Autodesk по индустриальному развитию Фила Бернштейна (Phil Bernstein) и популяризатора идеи BIM Джерри Лэйзерина (Jerry Laiserin), концепцию «Building Information Modeling» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения (Autodesk, Bentley Systems, Graphisoft и некоторые другие), причем они сделали понятие BIM одним из ключевых в своей терминологии.

Похоже, разработчикам программного обеспечения все равно, Model это или Modeling - лишь бы работало, поскольку программы объединяют в себе и процесс, и результат. Проектировщикам или рабочим на стройке эта разница тоже кажется малозначимой.

В дальнейшем аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и теперь ее знает весь мир.

Кстати, мы все время говорим о зданиях – это вариант перевода слова Building на русский язык, хотя по смыслу BIM сюда подходят и сооружения (мосты, насыпи, причалы, автодороги, трубопроводы и т.п.) тоже. Поэтому правильнее под BIM понимать «информационное моделирование зданий и сооружений», но для краткости мы будем говорить только о зданиях, понимая здания в «обобщенном» смысле.

Исторически (и экономически) сложилось так, что некоторые разработчики компьютерных программ, по сути относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой в настоящее время терминологии, используют еще и свои собственные понятия.

Например, венгерская компания Graphisoft, создатель широко распространенного среди архитекторов пакета ArchiCAD, еще в 1987 году ввела понятие VB (Virtual Building) – «Виртуальное здание» , которое, в сущности, перекликается с BIM, и заложила эту концепцию в свою программу, сделав таким образом, ArchiCAD практически первым в мире BIM-приложением.

Иногда можно встретить сходные по значению словосочетания электронное строительство (e-construction) или виртуальный дизайн и строительство (VDC - Virtual Design and Construction), а в США применительно к объектам инфраструктуры также широко используется термин CIM (Civil Integrated Management).

И все же, на сегодняшний день, аббревиатура BIM, уже получившая в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующей в области проектирования и строительства.

Появляются также термины, выделяющие отдельные разделы информационного моделирования зданий. В частности, компания Bentley Systems ввела и активно использует термин BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов), уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений.

Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия , которая сегодня уже стала основополагающей в промышленном производстве и которая активно используется практически всей индустрией машиностроительного САПР.

Концепция PLM предполагает, что формируется единая информационная база, описывающая три основных компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт – Процессы – Ресурсы , а также задающая связи между этими компонентами.

Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку, объединяющую в себе проектирование, производство и эксплуатацию изделия.

При этом в концепции PLM в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их инженерные системы, компьютерные сети и т.п. (рис. 2-1-2).

Рис. 2-1-2. Технология PLM призвана решать самые разнообразные задачи разработки, производства и эксплуатации изделий. Программа CATIA V5

Таким образом, поскольку здания и их системы входят в список объектов PLM, можно утверждать, что концепция PLM применима в строительстве и архитектуре.

С другой стороны, как только мы начинаем применять PLM в этой отрасли, мы обрастаем спецификой проектно-строительной деятельности, которая что-то берет из машиностроения, а что-то заменяет на свое или отвергает вообще, и мы, хотим того или нет, получаем BIM.

Так что с большой уверенностью можно констатировать, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – архитектурно-строительном проектировании, учитывающим все его конкретные особенности. При этом не следует забывать, что понятия BIM и PLM имеют каждое свою конкретную историю появления и развития. Но близость этих понятий объективно говорит о том, что развитие технических видов человеческой деятельности идет по общим законам в едином направлении – направлении информационного моделирования.

Вполне логично, что по аналогии с PLM уже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания, весьма сходный с уже широко используемым понятием FM (Facilities Management) – управление обслуживанием , обозначающим систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания и протекающих в нем процессов (рис. 2-1-3).

Рис. 2-1-3. Алексей Копылов. Проект банка «Акцент». Слева – внешний вид сооружения, справа – моделирование движения денежных потоков и посетителей в здании. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ(Сибстрин), 2010

Конечно, услышав все это, BIM-скептики (а их пока немало) могут возразить: «Какое BIM? Какое управление базами данных? Какие машиностроительные и прочие концепции? Зайдите на любую стройку и посмотрите, что там делается! Там все по грязи в сапогах ходят!» (рис. 2-1-4).

Рис. 2-1-4. Футбольный стадион «Висла» в Кракове, рассчитан на проведение Евро-2012. Проектирование и строительство ведется по технологии BIM. Компьютерная модель и стадии возведения восточной трибуны, 2009

В ответ, во-первых , еще раз напомним про специфику строительного производства – все строится на земле, так что большие выемки грунта и сопутствующие этому проблемы неизбежны.

Во-вторых , отметим, что во все времена строительство относилось к категории наиболее точных и интеллектуально емких видов человеческой деятельности, как и машиностроение.

И уровень технической проработки возводимых сооружений, этой самой «строительной» точности, всегда требовался самый высокий на свой период времени.

Яркий пример тому – возведение в Париже в 1887-1889 годах Эйфелевой башни, когда ее создатели при невиданных ранее размерах сооружения решали не столько строительные, сколько «машиностроительные» задачи, заранее доводя все металлоконструкции до самой высокой степени сборочной готовности и осуществляя на высоте только «заклепочный» монтаж.

Уровень строительной точности всегда определялся общетехническим уровнем развития человечества вообще, неуклонно рос и продолжает расти в наше время. Причем рост идет лавинообразно, так что сегодня уже в массовом масштабе строительное производство вполне сравнимо по исполнительской точности (с учетом масштаба «изделий») как на особо значимых объектах (мосты, стадионы, высотные здания, концертные залы и т.п.), так и на обычных зданиях с современным машиностроением (рис. 2-1-5).

Рис. 2-1-5. Слева – Храм Василия Блаженного в Москве (построен в середине XVI века), хорошо просматриваются некоторые «расхождения» в параллельности восьмиугольников Западного столпа; справа – монтаж остекления здания Swiss Re Building в Лондоне (начало XXI века)

При этом опять же в силу специфики архитектурно-строительного проектирования и производства, а также их отличия от машиностроения (например, здание может проектироваться, строиться и эксплуатироваться одновременно), стоит еще раз отметить, что BIM – это все-таки не PLM.

1.3. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор, хранение и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо продуманное и организованное структурирование, актуальность и достоверность используемых данных, удобные и эффективные инструменты доступа и работы с имеющейся информацией (интерфейс управления данными), возможность передавать эту информацию или результаты ее анализа для дальнейшего использования во внешние системы – вот основные составляющие, характеризующие информационное моделирование зданий и определяющие его дальнейший успех.

А планам, фасадам и разрезам, которые раньше главенствовали в процессе проектирования, как и всей прочей рабочей документации, визуальным изображениям и другим видам представления проекта, теперь отводится лишь роль презентационных результатов этого информационного моделирования. Правда, результатов, позволяющих достаточно быстро оценить качество проекта и при необходимости внести в него требуемые коррективы.

Забегая несколько вперед, отметим, что одним из главных достоинств информационного моделирования является возможность работать со всей моделью, используя любой из ее видов, в частности, для этих целей отлично подходят привычные проектировщикам планы, фасады и разрезы.

Кто-то в такой ситуации может увидеть явное противоречие – уходя в проектировании от плоских проекций к информационной модели, мы сохраняем за плоскими проекциями право формировать эту модель.

Думается, никакого противоречия здесь нет. Надо лишь учитывать следующие обстоятельства.

1. Информационное моделирование зданий приходит не вместо классических методов проектирования, а является развитием последних, поэтому логично вбирает их в себя.

2. В отличие от классического подхода работа через плоские проекции является доступным и привычным, поэтому для многих удобным, но не единственным методом работы с моделью.

3. При новом методе проектирования работа с плоскими проекциями перестает быть «чисто чертежной» или «геометрической», она становится более информационной . А плоским проекциям отводится роль «окна», через которое мы смотрим на модель.

4. Результатом проектирования по новой методике является модель (теперь это и есть проект), а ворох чертежей и документации (то, что раньше считалось проектом) теперь – лишь одна из форм его представления. Кстати, некоторые органы экспертизы, например «Мосгосэкспертиза», уже начали принимать в работу информационную модель вместо классического набора бумажной документации.

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при концепции информационного моделирования зданий принципиальные решения по проектированию, как и прежде, остаются в руках человека, а «компьютер» опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по хранению, специальной обработке, выводу или передаче информации.

Но еще одно, не менее важное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возрастающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с таким объемом в постоянно сокращающееся время, выделяемое на проектирование, уже не справиться.

1.4. В основе концепции BIM – единая модель

В 2004 году в Москве произошла громкая трагедия – рухнул купол «Трансвааль-парка». Виновным тогда решили сделать автора проекта Нодара Канчели – так было бы многим удобно. Одно из самых серьезных обвинений к архитектору – в ряде случаев использовалась не та марка бетона. Но дело не закончили, а закрыли по амнистии. Следствие же показало, что в проект здания в процессе его утверждения и реализации было внесено несколько десятков изменений, как конструктивных, так и по материалам, в частности, смена марок стали и бетона. В итоге многие изменения, проводившиеся подчас без должного расчетного обоснования, и накопили ошибку, приведшую к трагедии. А будь у создателей «Трансвааль-парка» единая информационная модель, все расчеты в случае каждого изменения можно было бы проводить своевременно и с высокой точностью. Но, к сожалению, про BIM у нас тогда еще никто не слышал.

Единая модель возводимого объекта – основа BIM, являющаяся неотъемлемой частью любой реализации этой технологии. Это – решение всех описанных выше проблем. Только единая модель дает полную и согласованную информацию по зданию.

Если единой модели нет – это уже не BIM, а некоторое приближение к нему, а то и просто жалкая пародия («есть же 3D, значит, все хорошо») на информационную модель здания.

В 2008 году в Гонконге был сдан в эксплуатацию спроектированный за год и построенный за два года 308-метровый небоскреб One Island East, ставший мировым образцом применения технологии BIM (более подробно о нем рассказано в Главе 3). В частности, его единая информационная модель использовалась для нахождения всех нестыковок и коллизий, появлявшихся при проектировании этого сложнейшего здания большим коллективом различных специалистов. По данным генподрядчика - фирмы Swire Properties Ltd, в процессе работы над проектом было своевременно обнаружено и устранено порядка 2000 таких ошибок. В применявшейся тогда программе Digital Project, как и в подавляющем большинстве современных BIM-комплексов, поиск коллизий происходит автоматически, а вот их устранение, естественно, уже дело рук человека.

Единая информационная модель здания, включающая в себя архитектуру, конструкции и оборудование – это не что-то особо выдающееся, а совершенно нормальное и несложно реализуемое явление, доступное даже на учебном уровне. Только по единой модели здания можно проводить полноценные расчеты его характеристик, а также генерировать спецификации и другую необходимую рабочую документацию, планировать движение финансовых средств и поставку комплектующих на стройплощадку, управлять строительством объекта и многое другое.

Но единую модель в BIM не надо путать с единым файлом. Единый или составной файл – это уже способ организации работы с моделью в конкретной BIM-программе или комплексе таких программ. Как правило, части модели, относящиеся к разным тематическим областям, могут быть автономными. Например, электрику нет смысла видеть в своем файле все нагрузки и связи строительных конструкций, ему достаточно видеть сами конструкции (их контуры). Кроме того, большие проекты порождают огромные информационные модели, работа с которыми как с единым файлом уже представляет немалые технически трудности. В таких случаях создатели модели принудительно делят ее на части, организуя их стыковку. Это – обычная практика для нынешних IT-технологий, обусловленная уровнем развития современной компьютерной техники.

С другой стороны, при небольшом объеме единого файла и с учетом специфики решаемых задач обычно нет никакой искусственной необходимости разделять его на части. Например, приведенный ниже файл представлял фактически единую архитектурно-конструкторскую модель, после определенной профилактической чистки имел объем 50 Мб и хорошо обрабатывался на обычном компьютере (рис. 2-1-6).

Рис. 2-1-6. Евгения Чуприна. Проект православного храма в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2011

В других же ситуациях, на связанных напрямую с объемом информации, внутренняя сложность объекта вынуждает проектировщиков иметь в единой модели множество файлов. Например, приводимый ниже проект подземной застройки (7 этажей в глубину) и общей реконструкции площади Свердлова в Новосибирске содержал 48 файлов, непосредственно формирующих единую модель, и около 800 файлов семейств, но достаточно эффективно обрабатывался на обычном персональном компьютере (рис. 2-1-7).

Рис. 2-1-7. Софья Аникеева, Сергей Ульрих. Проект реконструкции площади Свердлова в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2011

Конкретная технология работы с единой информационной моделью определяется как содержанием и объемом самого проекта, так и используемым программным обеспечением, а также опытностью пользователя, и обычно допускает много вариантов.

Если с «маленькими» проектами все просто – можно работать с одним файлом (при подходящим по своей универсальности программном обеспечении, конечно), то «большие» обречены сначала на деление, а затем на «сшивание» частей в единое целое. Причем это «сшивание» должно быть правильным, чтобы получить согласованную информацию, а не набор разрозненных «чертежей в электронном виде». Некоторые BIM-программы, например Bentley AECOsim Building Designer, для решения подобной проблемы сразу записывают единую модель в несколько тематически разделенных ассоциированных файлов.

Иногда можно услышать мнение, что при информационном моделировании надо для выполнения каждого раздела проекта брать ту программу, которая это делает наилучшим образом, а потом как-то это все собрать вместе. Конечно, хорошо, если у вас в результате получилось информационная модель, по которой можно хотя бы коллизии проверить. Но чаще всего это «собирание вместе» и сводит к нулю все информационное моделирование – части проекта в одну модель просто не собираются. Чтобы не попасть в такое положение, надо помнить, что компьютерное проектирование, особенно BIM – это как игра в шахматы, где надо думать на несколько шагов вперед. В частности, работая с частями модели, надо сразу четко представлять, как это потом соберется в единое целое. Если вы этого не представляете – не думайте про BIM и чертите в AutoCAD, в классическом проектировании эта программа еще никого не подвела!

Те же, кто думает на несколько шагов вперед, обнаружили, что единую модель можно собирать многими способами, и что это в особо крупных случаях даже выделяет некоторую специализацию среди сотрудников. Более того, появилась даже специальная терминология.

Например, федерированная модель (federated model) - эта модель создается путем работы различных специалистов в различных программах со своими форматами файлов, а сборка общей модели осуществляется в специальных «сборочных» программах (типа Autodesk NavisWorks). На сегодняшний день это один из самых распространенных вариантов построения единой информационной модели для крупных объектов (рис 2-1-8).

Рис. 2-1-8. Екатерина Пичуева. Проверка коллизий в Autodesk NavisWorks. НГАСУ(Сибстрин), 2013

Или интегрированная модель (integrated model) – собранная из частей, выполненных в открытых форматах (типа IFC).

Отдельно стоит упомянуть гибридную модель (hybrid model), собирающую в себя как трехмерные элементы, так и ассоциированные с ними 2D чертежи.

Существуют и другие термины, но мне бы не хотелось забивать ими и без того загруженную голову читателя, раз он «дошел» до этой страницы. Я лишь сформулирую основные принципы, которыми следует руководствоваться при получении единой информационной модели здания:

1. Если модель можно не делить на части, лучше этого и не делать, а сразу работать с единой моделью.
2. Если деления модели не избежать, то лучше пользоваться вариантом центрального файла и локальных копий для каждого пользователя.
3. Если это не получается (например, архитекторам и электрикам требуются разные шаблоны файлов), то надо пользоваться внешними ссылками.
4. Если внешние ссылки также проблематичны (например, исполнители частей проекта находятся в разных городах), то готовьтесь к «сшивке» частей с использованием специализированных программ.
5. Если вообще не удается работать в одном программном обеспечении (или в едином формате файлов), то также придется «сшивать» части модели в специализированных программах, либо быть готовыми к потере некоторой части такой информации и ее «ручному» восстановлению.
6. Если вы дошли до этого пункта, пропустив пять предыдущих как не подходящих, то забудьте про BIM и чертите в AutoCAD, либо пригласите 1-5 студентов, обученных информационному моделированию – они вам все быстро сделают.

1.5. BIM - средство для научных исследований и экспериментов

У информационного моделирования зданий есть еще одно весьма интересное качество – оно дает возможность проводить научные исследования и эксперименты практически по всем вопросам, связанным с планировкой, конструированием, внутренним обустройством и оснащением, энергопотреблением, экологичностью, особенностями проектирования и возведения и другими аспектами проектно-строительной деятельности.

Для этих целей создается модель не конкретного проектируемого или уже существующего объекта, а некая абстрактная компьютерная конструкция, в нужной степени имитирующая исследуемую ситуацию.

В дальнейшем на эту конструкцию оказывается компьютерное же воздействие (изменение ее параметров) и анализируются полученные результаты (рис. 2-1-9).

Рис. 2-1-9. Игорь Козлов. Разработка системы блоков несъемной опалубки с использованием исследовательской модели здания. По результатам получен патент РФ. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ(Сибстрин), 2010

Такую модель логично назвать Исследовательской информационной моделью здания или Research BIM (RBIM).

Конечно, можно возразить, что при проектировании здания всегда рассматриваются различные варианты планировки, конструкции, оснащения и т.п., и выбирается самый подходящий из них.

Но отличие исследовательской модели от «обычной» BIM заключается в том, что RBIM с самого начала предназначена для исследования каких-то общих аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению вообще.

RBIM – это еще одна функция BIM, выводящая технологию информационного моделирования зданий далеко за рамки обычного проектирования (рис. 2-1-10).

Рис. 2-1-10. Светлана Вальгер, Максим Данилов, Юлия Убогова. Моделирование элементов несъемной опалубки и расчет конструкции на деформацию при заливке бетона. Моделирование выполнено в Revit Architecture, расчеты – в ANSYS, НГАСУ(Сибстрин), 2014

1.6. Практическая польза от информационной модели здания

Однако терминология – это все же не главное. Применение информационного моделирования зданий существенно облегчает работу с возводимым объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их свойства и жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества как отдельных частей, так и всего здания в целом.

Также технология BIM дает возможность избежать самой неприятной для проектировщиков проблемы – появления внутренних нестыковок (коллизий), возникающих при совмещении в едином проекте его составных частей или смежных разделов. Вернее, не избежать проблемы, а эффективно ее решать, затрачивая на это в десятки раз меньше времени, чем при используемом ранее «ручном» или даже CAD-овском подходе и, что самое главное, гарантированно определяя все места таких нестыковок (рис. 2-1-11).

Рис. 2-1-11. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM. Отдельно показаны компоненты единой модели: визуализация общего вида, внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования возводимого здания очень часто становится объектно-ориентированная цифровая модель всего сооружения , по которой можно моделировать процесс организации его строительства .

И даже если создатели модели перед собой не ставили задачу организации процесса возведения здания (хотя это является обязательной частью любого проекта), на основе информационной модели это получается гораздо легче, чем при традиционном подходе (планы, фасады и т.п.) (рис. 2-1-12).

Рис. 2-1-12. Екатерина Пичуева. График возведения здания на основе информационной модели. Работа выполнена в Revit Architecture и NavisWorks. НГАСУ(Сибстрин), 2013

Перечислим несколько характеристик, отличающих BIM от традиционных компьютерных моделей зданий:

• Точная геометрия – все объекты задаются достоверно (в полном соответствии с реальной, в том числе и внутренней, конструкцией), геометрически правильно и в точных размерах;
• Всеобъемлющие и пополняемые свойства объектов – все объекты в модели имеют некоторые заранее заданные свойства (характеристики материала, код изготовителя, цену, дату последнего обслуживания и т.п.), которые можно изменять, пополнять и использовать как в самой модели, так и через специальные форматы файлов (например, IFC) за ее пределами;
• Богатство смысловых связей – в модели задаются и учитываются при рассмотрении такие отношения связи и взаимного подчинения составных частей, как «содержится в», «зависит от», «является частью чего-то» и т.п.
• Интегрированная информация – модель содержит всю информацию в едином центре, обеспечивая таким образом ее согласованность, точность и доступность;
• Поддержание жизненного цикла – модель поддерживает работу с данными в течение всего периода проектирования, возведения, эксплуатации и даже окончательного сноса (утилизации) здания.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется в три этапа.

Первый этап . BIM – это объектно-ориентированная технология. Поэтому сначала разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при проектировании и возведении объекта используется целиком, а не делится на части.

Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных (на первом этапе, который, кстати, может осуществляться параллельно со вторым) элементов, например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.

Третий этап – дальнейшее использование информации из созданной на втором этапе модели в подходящем формате (для этих целей специально разработан формат IFC) в специализированных приложениях для решения отдельных задач, связанных с проектированием здания.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить. Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а также собственникам, управленцам и эксплуатантам.

Что касается деления на этапы (первый, второй и третий) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – эти работы могут выполняться почти параллельно.

Вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта становится основой для получения специализированной информации по его различным частям, узлам и разделам. Она активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки, расчета параметров и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, финансового обеспечения строительства, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации.

Один из впечатляющих примеров комплексного применения BIM при возведении большого, технически сложного и особо значимого объекта - строительство нового здания американской высшей музыкальной школы (консерватории) New World Symphony в Майами. Проектирование этого сооружения с использованием технологии BIM началось в 2006 году, строительство - в 2008, а ввод в эксплуатацию – январь 2011 года, как и было запланировано (рис. 2-1-13).

Рис. 2-1-13. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony и его будущий внешний и внутренний виды

Это здание имеет общую площадь 10 000 квадратных метров, главный зал рассчитан на 700 зрителей. Оно приспособлено для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также – внешних видеопроекций на 360 градусов. На его верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и 6 – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта составляля 200 миллионов долларов, итоговая – 160 (еще один интересный, но уже достаточно прогнозируемый результат использования BIM).

Проектирование такого объекта, проведенное в достаточно короткий срок, было связано с большим количеством самых разнообразных и весьма сложных расчетов, выполненных по информационной модели здания, и еще раз наглядно продемонстрировало эффективность технологии BIM (рис. 2-1-14).

Рис. 2-1-14. Высшая музыкальная школа New World Symphony: главный вход. Архитекторы Gehry Partners, 2010

Информационная модель здания может (должна) существовать в течение всего жизненного цикла объекта, и даже дольше. Содержащиеся в ней (первоначально внесенные) самые разнообразные данные могут затем изменяться, дополняться и заменяться, отражая текущее состояние здания.

Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а «4D плюс (негеометрическую) информацию» (например, стоимость) принято обозначать уже 5D. Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации», но такое встречается все реже и реже. Некоторые гордятся тем, что они делают модели 6D или даже 7D. Думаю, что погоня за количеством D – это некоторая дань моде. Главное же – внутреннее содержание новой концепции проектирования.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств. Например, при строительстве сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально созданная для этого объекта информационная модель (рис. 2-1-15).

Рис. 2-1-15. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Компьютерная модель и возведение каркаса здания. Архитектор Дэниель Либескинд. Программа Tekla Structures

По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана лишь для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов. Такие результаты (400 тысяч долларов и 14 месяцев – «на кончике пера») впечатляют (рис. 2-1-16).

Рис. 2-1-16. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Окончательный вид. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006

Но все же одно из самых главных достижений BIM – появившаяся сейчас (и почти отсутствовавшая ранее) возможность только «интеллектуальными» усилиями добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика, причем еще до его ввода в эксплуатацию (более точно – даже до начала его строительства). Это достигается благодаря тому, что технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения. Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще кое-где происходит) – правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно. В прежней истории строительства было немало случаев, когда уже после возведения здания по его реальным характеристикам корректировалось само предназначение объекта либо накладывались ограничения на условия его эксплуатации.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания - это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания.

На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется и корректируется по мере ее поступления, и модель становится все более точной и насыщенной.

Таким образом, процесс создания информационной модели всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений». А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью. При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.

1.7. Формы получения информации из модели

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но в ряде случаев для работы сама модель не нужна, специалистам важно иметь возможность лишь брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.

Поэтому современные BIM-программы с самого начала предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов. Более того, появились уже разные формы (иногда их называют «контейнерами») представления модели, в которых эта модель находится как бы в некоторой защитной оболочке, позволяющей получать информацию, но не допускающей в самой модели никаких изменений. Такая форма представления модели «только для чтения» очень удобна при работе со смежниками, сторонними организациями, просто для открытого доступа, обеспечивает сохранение авторских прав и защищает модель от несанкционированных изменений.

Минимальный перечень форм вывода информации из модели на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом, не вызывает никаких дискуссий и может только расширяться (рис. 2-1-17).

Рис. 2-1-17. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

К таким общепризнанным формам вывода, прежде всего, относятся:

1) файлы с данными в определенных форматах для обмена с другими программами (на сегодняшний день - формат IFC и некоторые другие);
2) чертежная 2D рабочая документация и чертежные 3D-виды моделей;
3) плоские 2D файлы и объемные 3D модели для использования в различных CAD-программах и других приложениях;
4) таблицы, ведомости, спецификации различного назначения (рис. 2-1-18);

Рис. 2-1-18. Иван Поцелуев. Реконструкция Центральной клинической больницы СО РАН. Общий вид и фрагмент ведомости отделки помещений. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2010

5) файлы для просмотра и использования в Интернет;
6) файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций;
7) файлы-заказы на поставку оборудования и материалов;
8) результаты тех или иных специальных расчетов (в табличном, графическом или анимационном представлении);
9) графические и видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы; особенно важны визуальные представления различных количественных характеристик здания для качественной оценки пользователем – картинки с инсоляцией, прочностные характеристики, уровни загрязнения, схемы интенсивности использования помещений и т.п. (рис. 2-1-19);

Рис. 2-1-19. Игорь Козлов. Визуализация прочностных характеристик каркаса здания. Модель выполнена в Revit Structure и передана для расчета в Robot Structural Analysis. НГАСУ(Сибстрин), 2010

10) файлы с данными для расчетов в других программах;
11) файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис. 2-1-20);

Рис. 2-1-20. Елена Коваленко. Проект Центра современного искусства. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

12) файлы для различных видов «твердого» макетирования создаваемого объекта по его компьютерной модели (трехмерной печати) (рис. 2-1-21);
13) логическим развитием этого направления станет в скором времени просто возведение здания с помощью строительного 3D принтера;

Рис. 2-1-21. Проект Медиатеки в Рио-де-Жанейро. Слева – компьютерная модель, справа – выполненный по ней макет. Модель выполнена в Revit Architecture. Архитектурная фирма SPBR Arquitetos, Бразилия, 2006

14) виды объемных разрезов и других полных или неполных фрагментов проектируемого здания в различных режимах, облегчающие его пространственное восприятие (рис. 2-1-22);

Рис. 2-1-22. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009

15) данные для изготовления модели или ее частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах;
16) любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания.

Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем.

1.8. BIM и обмен информацией

Закономерным результатом развития в последние десятилетия компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной.

Сейчас, спустя 30 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и начал жить независимой от своего создателя жизнью.

Более правильно будет отметить, что в настоящее время существует фактически два формата DWG.

Первый, обычно для уточнения обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях).

Второй формат, во избежание недоразумений обозначаемый в публикациях как Teigha (до недавнего времени - DWGdirect, еще раньше – openDWG), поддерживается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих производителей САПР со всего мира (Bentley, Siemens, Graphisoft и др.). Именно он является открытым форматом и широко используется различными программами для хранения и обмена данными.

Немалая известность пришла и к формату DXF, также разработанному в свое время Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами, с одной стороны, и другими, в том числе вычислительными, комплексами, с другой.

Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные, «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних.

Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов DWG и DXF стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире и успехами пакета AutoCAD.

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым проектировщиками (архитекторами, конструкторами, смежниками и т.п.) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало и количество которого растет лавинообразно.

Внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, так что еще окончательно не выработан единый стандарт для файлов программных продуктов, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между этими программами.

Более того, ввиду бурного развития BIM пока часто нет даже совместимости «сверху вниз» между различными версиями одной и той же программы. Другими словами, если вы перешли на новую версию BIM-программы, то к старой уже не вернетесь. Своеобразный «принудительный», но имеющий объективные причины, прогресс. Практически так же обстоит дело с передачей модели из одной программы в другую, если это программы разных вендоров.

Поэтому в мировой индустрии BIM-программ понимание необходимости в общих стандартах назрело, и серьезные попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются. Но, думается, должно пройти еще немало времени, чтобы мировые сообщества проектировщиков и производителей программ выработали общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила хранения, передачи и использования информации. Возможно, конечно, что решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным. Конечно, это потребует много времени, да и само по себе маловероятно. Но работы в этом направлении ведутся. Например, несмотря на конкуренцию, компании Autodesk и Bentley Systems уже достигли серьезных успехов во взаимном обмене файлами именно информационных моделей и библиотечных элементов.

Все же более перспективным представляется путь целенаправленной разработки сообществом пользователей (более точно, союзом разработчиков программ и проектно-строительной индустрией) форматов файлов как для самой информационной модели, так и для обмена данными между BIM-системами различных производителей.

Речь в данном случае должна идти о некотором открытом стандарте хранения информации, привязанном к специфике архитектурно-строительного проектирования. При этом сами данные можно применять для моделирования здания, его оснащения, функционирования, реконструкции и т. п. Причем стандарт должен быть именно открытым, то есть доступным всем, а не собственным форматом какой-то конкретной BIM-программы.

Такой подход откроет доступ к BIM широкому кругу разработчиков и пользователей, решающих бесчисленное множество своих конкретных задач. Без этого массовое внедрение BIM в проектно-строительную практику представляется невозможным.

В настоящее время в мире уже широко используется формат IFC (в различных вариантах) для обмена данными между BIM-программами или получения этих данных из модели для использования другими программами. Возможность сохранения модели в формате IFC даже стало определенным «знаком качества» для BIM-программы. Но работы в этом направлении еще очень много.

К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую (именно перенос, а не передача некоторой части информации) без потери данных и существенных переделок пока почти невозможен.

Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».

Конечно, такое положение дел не способствует широкому развитию информационного моделирования зданий.

Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от общего уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они в большинстве случаев ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Может показаться, что это плохо, но в современных условиях зависимость проектировщиков от уровня развития информационных технологий только растет, и ничего другого, к сожалению, нет и уже не будет. Конечно, это добавляет аргументов сторонникам «ручного проектирования», которые «ни от кого не зависели» и «делали все сами», но возврат к прежнему уровню технологии – это путь регресса, и он невозможен.

С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации или судостроения напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации и того же судостроения во многом стимулируют развитие станкостроения.

Напрашивается парадоксальный на первый взгляд вывод: дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития компьютерной техники и программного инструментария. Как и другой вывод: задачи, возникающие в проектировании и строительстве (впрочем, как и в других областях человеческой деятельности), стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано. Таким образом, проектирование, строительство и компьютерные технологии сегодня соединяются в единый, совместно развивающийся комплекс. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность. Реальность, которая определяет на достаточно долгую перспективу стратегию развития всей проектно-строительной отрасли.

1.9. Основные заблуждения о BIM и их опровержение

Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий и основываясь на опыте ведущихся вокруг новой технологии проектирования дискуссий, полезно будет также уточнить, чего BIM не может, к каким последствиям не приводит и чем не является.

Надо отметить, что к моменту выхода второго издания этой книги многие заблуждения утратили свою актуальность, и из текста они были убраны, но зато появились новые.

Итак, попробуем понять, что такое «не BIM» и какие свойства BIM приписываются совершенно напрасно.

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, поскольку предложенного вами явно мало, то ли уменьшить площадь отапливаемых помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т.п.

Такие вопросы проектировщик должен решать сам. 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 модели 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. К тому же BIM имеет гораздо больше внутренних уровней 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 (Autodesk Revit, Digital Project, Bently AECOsim, Allplan, ArchiCAD и т.п.) – это всего лишь инструменты ее реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Это – инструменты хранения данных модели и работы с ними. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла, она просто не может существовать.

BIM – это не 3D. Это не только 3D, это еще и масса дополнительной информации (числовой, атрибутивной и т.п.), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия этих объекта. Какой бы хорошей не была геометрическая модель (которая, кстати, сама по себе тоже представляет лишь правильно организованный набор числовых данных) и ее визуализация, у объектов должна быть еще количественная и атрибутивная информация для анализа.

Если кому-то удобнее оперировать символом D, можно считать, что BIM – это 5D. Или 6D. Дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM, это скорее «ёмкость-оболочка» для BIM, причем с определенными оговорками.

BIM – это не обязательно 3D. Это еще и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса и т.п. Конечно, виртуальная модель здания создается объемной, но если для решения конкретных проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то нет никакой необходимости использовать 3D – такая работа будет избыточной. В BIM широко используются и 2D инструменты. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо для эффективного решения поставленной задачи, плюс числовые данные для анализа.

Вообще сравнивать (тем более противопоставлять) BIM и 3D – неправильно. С таким же успехом, следуя М.Е.Салтыкову-Щедрину, можно рассуждать «о конституции и севрюге с хреном».

Многие из тех, кто противопоставляет BIM и 3D, полагают, что 3D - это просто способ отображения информации. Часто от них можно услышать фразу: «Проектировщику совершенно не обязательно видеть здание в объеме, ему достаточно плоских чертежей».

На самом же деле 3D – это, прежде всего, формат хранения (геометрической по смыслу) информации для понятной человеку визуализации и удобства последующих операций с этой информацией. В этом – корень многих непониманий и заблуждений по поводу BIM.

Вообще BIM – это информация об объекте и способы ее использования (другими словами, специализированные программы, интерфейсы), которые напрямую зависят от поставленных перед проектировщиками задач. А все разговоры (и даже дискуссии) о количестве «D» весьма полезны только тем, что представляют на хороший, «модный» и доходчивый способ популяризации идей BIM для не подготовленной еще аудитории.

BIM – это параметрически заданные объекты. Поведение (физические и технические свойства, геометрические размеры, взаиморасположение и т.п.) создаваемых объектов, их взаимосвязи, зависимости и многое другое определяется наборами всевозможных (не обязательно геометрических) параметров и зависят от этих параметров.

Если в модели нет параметризации – это не BIM.

BIM – это не набор 2D проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание. Наоборот, все эти проекции (планы, фасады, разрезы и т.п.), как и многие другие графические представления, автоматически получаются из информационной модели здания и являются ее видами (следствиями). Модель в этом случае, выражаясь философским языком, первична.

Это свойство BIM – автоматическое отслеживание во всех видах (в том числе и в чертежах, таблицах, спецификациях) изменений модели, является одной из сильнейших и принципиальных ее сторон (рис. 2-1-23).

Рис. 2-1-23. Леонид Скрябин. Этнографический центр народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Показаны стадии трехмерного эскизирования, создания модели, визуализации и получения необходимых для проекта чертежей. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2010

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 BIM - это «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании срок ее существования 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. Да и процентное соотношение пользы от BIM примерно одинаково. Так что информационное моделирование зданий эффективно всегда.

BIM не заменяет человека. Более того, технология BIM не может существовать без человека и требует от него высокого, может даже большего, чем при традиционных методах проектирования, профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. При всём этом, BIM делает работу человека более эффективной и производительной, увеличивая ее интеллектуальную составляющую, освобождая от рутинного труда и оберегая от ошибок.

BIM не работает автоматически. Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации, либо контролировать этот процесс, либо создавать модель, либо формулировать условия для этой модели и т.п.) по тем или иным проблемам все равно придется проектировщику.

С другой стороны, 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». Проектировщик, работающий в технологии BIM – это не оператор большой ЭВМ, сидящий в белом халате и набивающий перфокарты в окружении мигающих лампочек.

Создание информационной модели осуществляется по обычной, привычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными, привычными и удобными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме.

Например, если вы в любой из BIM-программ «рисуете» план этажа, то в результате вы создаете не план этажа, а сам этаж - соответствующую часть информационной модели всего здания. Что, однако, совершенно не исключает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры. Как не исключает и ввода данных любыми иными способами, например, объемным сканером или голосом.

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.

Информационные модели можно создавать, работая в привычном для сформировавшихся в «классическую» эпоху специалистов стиле (через планы и фасады), просто к ним добавилось еще много нового. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придется приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении этих 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».

Внедрение BIM не требует больших денег. Этих денег потребуется практически столько же, сколько надо на внедрение любой новой технологии.

Внедрение BIM выгодно не только крупным компаниям. Небольшим фирмам это тоже выгодно, поскольку быстрота внесения изменений в проект, проверка коллизий, точность расчетов и документации и многие другие качества BIM экономят деньги всем.

isicad.ru

BIM технология информационного моделирования объектов (Building Information Modeling) является развитием общепринятой сегодня системы автоматизированного проектирования (САПР). Основным отличием от последней, помимо трехмерного черчения, является наличие у модели базы данных, содержащей подробную информацию о технологических, технических, архитектурных, инженерно-строительных, сметных, экономических характеристиках объекта. В зависимости от конкретных требований база может дополняться юридической, эксплуатационной, экологической и другой информацией.

Принципы BIM проектирования

Постулаты информационного моделирования или BIM проектирования, которые легли в основу современного подхода в разработке проектной документации, выделил и применил при реконструкции Терминала 3 аэропорта Хитроу в конце 80-х разработчик программных комплексов для Autodesk и Bentley Systems, Роберт Эйш. В качестве базовых принципов BIM он назвал:

• конструирование объекта в трехмерном пространстве;
• возможность автоматической выдачи чертежей и спецификаций;
• наличие в модели всех проектных данных объекта;
• интеллектуальная параметризация;
• возможность моделирования процесса строительства с привязкой ко времени и бюджетированию.

Путем объединения всех разделов и решений проекта в едином многомерном пространстве, руководитель может увидеть результаты строительства до его начала. Когда говорят о BIM проектировании, то наряду с общепринятым термином «3D визуализация» часто употребляют «4D» и «5D». Это означает в прямом смысле слова расширение количества пространственных измерений, которые дает привязка модели к календарному графику строительства и сметной стоимости объекта.

Мировой опыт развития

Как уже отмечалось выше, разработка систем информационного моделирования за рубежом ведется с 80-х годов прошлого столетия. Одним из лидеров и основоположников движения стала компания Autodesk, достижения которой послужили толчком к созданию альянса по взаимодействию различных графических платформ.

В «Alliance of Interoperability» вошли 12 крупнейших разработчиков программного обеспечения, среди которых Autodesk (Revit, Autocad), Tekla, Graphisoft (Archicad), Trimble (Sketchup) и другие. Для корреспонденции между различными платформами используется формат данных IFC с открытой спецификацией.

Сегодня практически все именитые архитекторы и проектные студии работают с BIM технологиями проектирования. В соответствии с аналитическими исследованиями использование современных подходов в проектировании и строительстве позволяет достичь ощутимой экономии в сроках выполнения СМР, стоимости строительства и эксплуатации объектов.

Например, при строительстве музея искусств в Денвере по проекту Д. Либескинда в 2006 году, благодаря созданной модели взаимодействия подрядных организаций с привязкой к сетевому графику, общие сроки реализации удалось сократить на 14 месяцев. Значительных результатов достигли путем внедрения BIM при возведении высшей музыкальной школы в Майами по проекту Фрэнка Гери в 2008 году.

В соответствии с данными исследований McGraw-Hill Construction, уровень вовлеченности проектных бюро США и Канады в технологии BIM в 2007 году составлял 28%, в 2009 – 49%, в 2012 – 71%. В Соединенных Штатах планомерным переходом на информационное моделирование занимается Американское национальное бюро стандартов BIM, созданное при Национальном институте строительства.

Во многих странах Европы внедрение передовых BIM технологий производится целенаправленными действиями властей. В частности, в Великобритании еще в 2010 году был утвержден план мероприятий, в соответствии с которым, начиная с 2016 года все финансируемые государством строительные проекты должны разрабатываться в соответствии со стандартами BIM. Помимо этого тенденции рецессии в экономике ЕС создали условия для поиска проектными и строительными организациями новых, более эффективных подходов к выполнению работ. При вынужденном уменьшении количества участников проекта технологии BIM оказались действенным способом выживания.

BIM : достоинства и возможности

Итак, под термином BIM проектирование сегодня понимается информационная модель существующего или планируемого к строительству объекта, отличительными особенностями которой являются:

• взаимосвязанность и согласованность всех элементов;
• возможность дополнения, изменения, анализирования и прогнозирования развития;
• привязка к реальным времени и месту;
• доступ для одновременной работы специалистами различных направлений и возможность комбинации их технических решений в едином пространстве.

Из этого определения вытекают и основные преимущества использования BIM. В числе достоинств моделирования перечисляют:

• возможность автоматического создания проектно-сметной документации высокого качества;
• отсутствие ошибок в чертежах, размерах, спецификациях, сметах;
• актуальная информация об эксплуатационных и стоимостных показателях материалов;
• визуальная наглядность, способствующая принятию оптимальных технических решений;
• удобство управления строительством и эксплуатацией объекта;
• наличие актуальных данных для возможности реконструкции, технической модернизации и сноса зданий и сооружений по завершении их жизненного цикла.

Важной составляющей инновационного подхода BIM считается возможность визуального моделирования самого процесса строительства, в ходе которого каждый из участвующих в проекте специалистов может отследить реализацию заложенных им технических решений и их взаимодействие со смежниками. При моделировании эксплуатации объекта имеется возможность наблюдать за работой предусмотренного проектом оборудования и делать выводы об удовлетворительности его параметров.

Внедрение BIM в отечественной индустрии строительства

Говоря о внедрении и перспективах развития информационного моделирования в России, необходимо выделить несколько основных факторов, которые влияют на этот процесс. С одной стороны имеется ряд заинтересованных в развитии компаний, которые продвигая BIM технологии на своих объектах, стремятся оказаться в авангарде строительных технологий.

С другой стороны, есть централизованные программы властей, направленные на поэтапный переход к более прогрессивным системам проектирования и строительства. При этом существуют определенные силы и обстоятельства, препятствующие этим позитивным процессам. Давайте рассмотрим каждый из этих пунктов более подробно.

Кто продвигает технологии BIM проектирования в России

Так или иначе, большинство проектировщиков и строителей, хоть что-то, но слышали об информационном моделировании. Для многих BIM проектирование ассоциируется в первую очередь с трехмерным проектированием. При этом дальше осознания, что за новой технологией – будущее, дело часто не заходит. Тем не менее, уже сегодня на отечественном рынке имеется ядро заинтересованных компаний, которые активно продвигают внедрение инноваций.

Одним из пионеров использования BIM в России является КБ Высотных и Подземных сооружений (г. Санкт-Петербург). Используя методы моделирования бюро разработало свыше 70 объектов различной степени сложности. Среди них комплексные проекты сцены Мариинского театра, 120-этажного небоскреба в Азербайджане, торгового центра в Минске и другие.

Один из крупнейших отечественных застройщиков, ГК «Мортон» (г. Москва) использует BIM технологии не только для оптимизации СМР, но и для планирования всего жизненного цикла возводимых объектов. Одним из пилотных проектов компании было строительство детского сада.

Группа компаний «Эталон» (г. Санкт-Петербург) в настоящее время внедрила систему информационного моделирования на всех своих стройках. Активными сторонниками внедрения BIM технологий являются зарубежные фирмы, имеющие свои представительства в России. Среди них – NCC (Швеция), YIT (Финляндия) и ряд других.

Государственное регулирование и экспертиза

Программа внедрения информационного моделирования строительства утверждена Минстроем РФ в декабре 2014 года. В соответствии с данным документом развитие технологии состоит из следующих этапов:

• разработка 23 пилотных BIM-проектов. В настоящее время модели находятся на экспертизе;
• экспертиза пилотных проектов и анализ результатов. Срок выполнения - до конца 2015 года (работа в стадии завершения);
• разработка BIM-классификатора, содержащего около 70 тысяч наименований строительных материалов;
• создание перечня нормативной базы, нуждающейся в корректировке при внедрении информационного моделирования, до конца 2015 года;
• корректировка строительных норм и правил – в течение 2016 год;
• начиная с 2017 года - обязательное требование к использованию BIM при реализации части государственных заказов на проектирование;
• начиная с 2018 года – Минстрой будет давать рекомендации по использованию BIM-технологий подрядными строительными организациями;
• дальнейшее увеличение процента моделирования при проектировании и строительстве объектов.

В настоящее время в рамках пилотных BIM проектов идет наладка взаимодействия между их разработчиками и экспертами. С апреля 2015 года государственная экспертиза наряду с классической технической документацией в бумажном виде принимает на рассмотрение и модели объектов. Для этих целей в штате госструктуры имеются подготовленные специалисты, а также оборудованные рабочие места. Основным инструментом проектировщиков и экспертов в настоящее время выступает комплекс Revit Autodesk.

Особенности внедрения BIM технологии проектирования в России

При изучении вопроса внедрения BIM технологий чаще всего попадаются положительные отзывы и детальное описание преимуществ более совершенной системы. Тем не менее, среди отечественных специалистов (проектировщиков и строителей) имеется и достаточное количество скептиков. И поводы для негативного восприятия процесса действительно есть.

Несмотря на провозглашенный разработчиками программного обеспечения единый подход к основам BIM и свободный обмен информацией между платформами Autodesk, Bentley, Tekla, Graphisoft и другими, фактически выполнить это условие без потери значительной части данных сегодня не представляется возможным. По сути, проектная организация, принявшая на вооружение тот или иной программный комплекс, становится заложником его производителя.

На данном этапе развития во многих случаях отсутствует налаженная связь между расчетными комплексами и визуальным построением модели. В единую BIM систему весьма проблематично вписывается информация о дефектах строительных конструкций существующих зданий и сооружений, требующих ремонта и усиления. Поэтому сегодня говорить о всеобъемлющем процессе моделирования объекта не приходится.

Определенный скепсис вызывает и утверждение о том, что комплекты рабочей документации «нарезаются» автоматически с готовой модели без участия «человеческого фактора», а возможность появления ошибки в этом процессе минимальна. Практика использования того же Revit Autodesk свидетельствует о необходимости значительной «ручной» доработки чертежей в части их приведения к нормам СПДС. Пользователи утверждают, что версия программного комплекса «из коробки» требует значительных временных затрат на ее настройку под свои нужды, создание собственных баз данных, штампов и форм.

Несмотря на уверения разработчиков, применение BIM технологии оправдано не во всех случаях. Построение информационной модели – достаточно трудоемкий и длительный процесс, который можно обосновать в масштабных проектах. Разработка дизайна небольших объектов с применением BIM попросту увеличит сроки и стоимость выполнения работ. Видимо для того, чтобы оправдать случаи неэффективного использования технологии, девелоперы активно продвигают идею использования модели на всех стадиях жизненного цикла объекта, вплоть до его сноса.

Кроме этих «подводных камней», процесс внедрения BIM в отечественных проектных и строительных организациях сталкивается с такими проблемами:

• высокая стоимость перехода с CAD-систем на информационное моделирование. Зачастую менеджмент предприятия не осознает необходимость использования лицензионных продуктов и специализированного обучения персонала;
• отрицательная реакция сотрудников компании при навязывании дополнительных обязанностей. В большинстве случаев процесс обучения специалистов моделированию происходит в нерабочее время и без дополнительной оплаты;
• снижение производительности труда и потеря времени при разработке пилотных проектов в среде BIM.

Работа в условиях санкций и импортозамещения

Так уж сложились обстоятельства, что кроме внутренних проблем внедрения передовых технологий сегодня проектировщики испытывают и влияние внешнеполитических факторов. По большому счету, вложив немалое количество денег и труда в свое развитие на базе импортной технологии, организация может остаться ни с чем.

В связи с этим Минстрой рассматривает предложения трех отечественных разработчиков программного обеспечения в рамках проекта импортозамещения. Требования к потенциальным претендентам – обеспечение полной совместимости с мировыми BIM технологиями и сопровождение внедрения программного продукта в среде проектных и экспертных организаций.

Выводы

Подытожив вые перечисленное выше, можно отметить, что:

• развитие BIM технологий – логичный и необратимый процесс эволюции технологии проектирования и строительства;
• наряду с безусловными достоинствами, процесс внедрения информационного моделирования в России, имеет ряд «подводных камней», наличие которых игнорировать нельзя;
• к внедрению BIM систем необходимо подходить избирательно, учитывая особенности конкретного проекта. Подход «все или ничего» не является правильным. В некоторых случаях более эффективными оказываются CAD-системы, а применение BIM может осуществляться в ограниченном виде (например – трехмерное моделирование).

Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни. В современных условиях стало невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование.

Причем поток этой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект вступает в стадию эксплуатации, происходит его взаимодействие с другими объектами и окружающей средой, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания.

Так что возникшая в результате реакции на сложившееся положение концепция информационного моделирования здания - это намного больше, чем просто новый метод в проектировании.

Это также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания.

Это - изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще.

Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо организованное структурирование и достоверность используемых данных - залог успеха информационного моделирования.

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при такой концепции принципиальные решения по проектированию снова остаются в руках человека, а компьютер опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по обработке информации.

Но главное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возникающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с ним уже не справиться.

Новый подход к проектированию объектов получил название Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).

Краткая история терминологии

Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше. С конца ХХ века такой подход в проектировании постепенно «вызревал» внутри бурно развивающихся CAD-технологий.

Понятие Информационной модели здания была впервые предложено профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System » (Система описания здания).

В конце 1970х - начале 1980х эта концепция развивалось параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model» , а в Европе (особенно в Финляндии) - «Product Information Model» . При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению «Building Information Model».

Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980х применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel» , которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model» .

Эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.

Чуть раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время - создатель программы RUCAPS, затем в течение длительного периода - сотрудник Bentley Systemes, недавно перешедший в Autodesk, в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как информационного моделирования зданий.

Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании: трехмерное моделирование; автоматическое получение чертежей; интеллектуальная параметризация объектов; соответствующие объектам базы данных; распределение процесса строительства по временным этапам и т.д.

Роберт Эйш проиллюстрировал новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу. По всей видимости, этот опыт 25-летней давности - первый случай использования технологии BIM в мировой проектно-строительной практике.

Примерно с 2002 года благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании концепцию «Building Information Model» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения, сделав это понятие одним из ключевых в своей терминологии.

В дальнейшем, в результате деятельности таких компаний, как в первую очередь Autodesk, аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и ее теперь знает весь мир.

Исторически сложилось, что некоторые разработчики компьютерных программ, относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой, пользуются еще и своей собственной терминологией.

Например, компания Graphisoft, создатель широко распространенного пакета ArchiCAD, ввела понятие VB (Virtual Building) - виртуальное здание, которое в сущности перекликается с BIM.

Иногда можно встретить сходное по значению словосочетание электронное строительство (e-construction).

Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующим в этой области.

Что понимается под BIM

Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.

Думается, это вызвано в первую тем, что разные специалисты приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, поэтому одни понимают под BIM модель как продукт, для других BIM - это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM».

Наша цель - донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию.

Теперь сформулируем определение, которое в большей степени соответствует сегодняшнему подходу к BIM компании Autodesk и, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия.

Информационная модель здания (BIM) (Building Information Model) - это:

• хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная,
• поддающаяся расчетам и анализу,
• имеющая геометрическую привязку,
• пригодная к компьютерному использованию,
• допускающая необходимые обновления

числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте, которая может использоваться для:

1. принятия конкретных проектных решений,
2. создания высококачественной проектной документации,
3. предсказания эксплуатационных качеств объекта,
4. составления смет и строительных планов,
5. заказа и изготовления материалов и оборудования,
6. управления возведением здания,
7. управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла,
8. управления зданием как объектом коммерческой деятельности,
9. проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания,
10. сноса и утилизации здания,
11. иных связанных со зданием целей.

Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель и получаемая из модели, показана на рис.1.

Рис. 1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение.

Иными словами, BIM - это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса.

Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для процесса информационного моделирования, при этом, как правило, никаких недоразумений не возникает.

В ряде литературных источников употребляется и уменьшенный вариант этого сокращения bim (так называемое «малое BIM») - общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого BIM» - информационного моделирования зданий.

Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) - управление жизненным циклом изделия , которой сегодня активно пользуется практически вся индустрия машиностроительного САПР.

При этом в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т.п.

Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три основных компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт - Процессы - Ресурсы , а также связи между этими компонентами.

Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку.

Так что с большой уверенностью можно говорить, что BIM и PLM - «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности - архитектурно-строительном проектировании. Вполне логично, что по аналогии с PLM даже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) - управление жизненным циклом здания.

При этом, в силу специфики архитектурно-строительного производства и его отличия от машиностроения, стоит признать, что BIM - это все-таки не PLM.

Практическая польза от информационной модели здания

Однако терминология - это не главное. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества, а также избежать самого неприятного для проектировщиков - внутренних нестыковок (коллизий) (рис.2).

Рис. 2. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM (начало проектирования в 2006). Отдельно показаны компоненты единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений.

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в два этапа.

Сначала разрабатываются некие блоки (семейства) - первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при возведении объекта не делится на части.

Второй этап - моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных элементов, например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить.

Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а затем и эксплуатантов.

Что касается деления на этапы (первый и второй) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер - вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта затем становится основой и активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации (рис.3).

Рис. 3. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony (начато в 2008) и его будущий внешний вид (окончание строительства планируется в 2010). Здание площадью 10 000 кв. м, зал рассчитан на 700 зрителей, приспособлен для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также - видеопроекций на 360 градусов, на верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и шесть - для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта 200 млн. долларов.

Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания.

Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D , а «4D плюс информацию» принято обозначать уже 5D . Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации».

Как видим, полного единства в этих модных количествах D пока еще тоже нет, но это всего лишь вопрос времени. Главное - внутреннее содержание новой концепции проектирования.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств.

Например, при создании сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально разработанная для этого объекта информационная модель.

По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов (рис.4).

Рис. 4. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006.

Но одно из самых главных достижений BIM - возможность добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика.

Поскольку технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения.

Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима - придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще происходит) - правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания - это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM - это виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется по мере ее поступления, и модель становится более насыщенной.

Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений».

А сама информационная модель здания - весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью.

При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.

BIM и обмен информацией

Результатом развития компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной.

Сейчас, спустя примерно 25 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место неофициального, но общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и уже начал жить независимой от своего создателя жизнью.

То же относится и к формату DXF, разработанному Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами и другими, в том числе вычислительными, комплексами.

Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних.

Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов, создаваемых пакетом AutoCAD, стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире.

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым архитекторами (проектировщиками) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало.

Поскольку повсеместное внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, еще не выработан единый стандарт для файлов программных систем, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между ними, хотя такое понимание назревает и попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются.

Думается, должно пройти еще какое-то время, чтобы мировое сообщество проектировщиков выработало общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила передачи, хранения и использования информации.

Возможно, решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным.

К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую без потери данных и существенных переделок (часто почти все надо повторить заново) пока невозможен.

Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».

Конечно, такое положение дел не способствует развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Это плохо, но ничего другого пока нет.

С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации во многом стимулируют развитие станкостроения.

Напрашивается парадоксальный вывод - дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития программирования. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность.

Как и то обстоятельство, что задачи, возникающие в проектировании, стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано.

Формы получения информации из модели

Информационная модель здания сегодня - это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа здания и всех входящих в него компонентов и систем.

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования - предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.

Поэтому современные BIM-программы предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов, минимальный перечень которых на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом и не вызывает никаких дискуссий (рис.5).

Рис. 5. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.

К таким общепризнанным формам вывода или передачи содержащейся в BIM информации о здании прежде всего относятся:

Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем.

Рис. 7. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.

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.

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».

Цикл публикаций Владимира Талапова о BIM продолжается статьей "В основании BIM лежит кит".

Валерий Леонов о политике в сфере сметного нормирования и ценообразования, экспертных новшествах и рациональном использовании бюджетных денег

Гостем нашей рубрики «24 этаж» на прошлой неделе стал председатель Москомэкспертизы Валерий Леонов. Он рассказал о тех изменениях, которые произошли в ведомстве за последнее время, о качестве столичного проектирования, а также о том, благодаря чему в прошлом году экспертам Мосгосэкспертизы удалось снизить стоимость объектов, финансируемых из бюджета столицы, более чем на 15%.

Какие функции в составе столичного стройкомплекса выполняют Москомэкспертиза и подведомственные организации?
- Москомэкспертиза занимается в первую очередь выработкой государственной политики в сфере сметного нормирования и ценообразования при проектировании и строительстве объектов горзаказа. Комитет курирует работу двух подведомственных организаций: Мосгосэкспертизы и ГАУ «НИАЦ» (Научно-исследовательский аналитический центр). Мы проводим экспертизу проектной документации и результатов инженерных изысканий для объектов нового строительства, реконструируемых и ремонтируемых зданий, осуществляем проверку достоверности определения сметной стоимости бюджетных объектов, а также публичный технологический и ценовой аудит (ТЦА) инвестиционных проектов.
В то же время ГАУ «НИАЦ» проводит мониторинг цен на строительные материалы, изделия, конструкции и оборудование. Разрабатывает методики определения норм продолжительности проектирования и строительства, специальные технические условия (СТУ) для подготовки проектной документации. Занимается разработкой территориальных сметных нормативов и единичных расценок стоимости работ.

- Поскольку существуют федеральные нормативы, какой смысл в московских?
- Дело в том, что в Москве своя территориальная сметно-нормативная база ТСН-2001, она включена в федеральный реестр сметных нормативов на основании приказа, изданного Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации в 2014 году. То есть все, что строится за счет бюджета города, мы рассматриваем, опираясь именно на эти нормативы, которые являются для нас базовыми.

Насколько эффективна экспертиза сегодня, когда экономическая ситуация в стране настолько непредсказуема?
- Эффективность - понятие относительное. Сложные и достаточно дорогостоящие проекты также могут быть эффективными по той простой причине, что иных решений для их воплощения в жизнь просто не существует. Это как раз и подтверждается или, наоборот, опровергается нами на этапах проведения экспертизы или ТЦА. Для этого нам приходится оценивать, насколько оправданно в проекте каждое решение проектировщика и не влечет ли оно необоснованное увеличение сметы.

- Вопрос экономии бюджетных средств как никогда актуален?
- И стоит сегодня очень жестко. Мэр Москвы Сергей Собянин поставил перед нами задачу максимально оптимизировать стоимость столичного строительства как с помощью рационального сметного нормирования, так и с помощью доскональной, скрупулезной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий. Только в прошлом году стоимость объектов, финансируемых из бюджета столицы, благодаря работе специалистов Мосгосэкспертизы была снижена на 15,6%.

- Каковы ваши действия, когда проект приходит на экспертизу?
- В первую очередь назначаются эксперты, которые будут рассматривать проектную документацию и результаты инженерных изысканий, оценивать их соответствие нормам и правилам технических регламентов. При необходимости в ходе рассмотрения формируется комплект замечаний по проектной документации, которые заказчик может получить в электронном виде и еще в процессе экспертизы скорректировать проект в соответствии с ними.

Так как вы в некотором смысле вносите изменения в проект, окончательная ответственность за прочность здания или сооружения и его несущую способность ложится и на вас?
- Ответственность не снимается ни с проектировщика, ни с заказчика. За качество документации традиционно отвечает проектный институт, за достоверность представленных материалов - заказчик. Естественно, в некоторой степени ответственность ложится и на нас, поскольку экспертиза дает положительное или отрицательное заключение, влияя тем самым на дальнейшую судьбу проекта. В нашей компетенции - обоснованность выдачи положительного экспертного заключения, подтверждающего соответствие проектной документации и техническим регламентам, и нормативным техническим документам.
Однако том в случае, если в проект неоднократно при каждой подаче документации на экспертизу необходимо вносить принципиальные изменения, его разработчиков могут вызвать в Координационный совет по вопросам взаимодействия со СРО, подвергнуть штрафу, в крайних случаях даже могут лишить аккредитации.

- Какие ошибки чаще всего встречаются в проектах?
- Притом что существует регламентированный комплект документов, который всегда одинаков, у каждого проекта своя специфика. Поэтому и замечания с нашей стороны могут быть разные.
Например, распространенная и весьма серьезная ошибка - несоответствие проекта требованиям технических регламентов в вопросах обеспечения безопасности. Допустим, не представлено расчетное обоснование принятых в проекте конструктивных решений или отсутствует подтверждение сохранности сооружений и инженерных коммуникаций, попадающих в зону строительства. Проектирование систем противопожарной защиты также часто выполняется с отступлением от требований технических регламентов и норм пожарной безопасности. Это грубейшие ошибки - эксплуатация объекта, построенного по такой документации, будет просто небезопасна.
Распространенная ошибка - отсутствие мероприятий по приспособлению здания для нужд маломобильных групп населения. Конечно, это не вопрос надежности конструктива или пожарной безопасности, но вопрос не менее важный особенно для инвалидов-колясочников или слабовидящих. Обеспечение доступности зданий для маломобильных групп населения - обязательное требование, закрепленное Сводом правил СП 59.13330.2012, о нем нельзя забывать.
Важно отметить, что большинство заказчиков заинтересованы получить качественную проектную документацию, поэтому они внимательно относятся к замечаниям и рекомендациям наших экспертов, а все ошибки стараются быстро устранить.

- Как часто производится мониторинг цен?
- Мониторинг отпускных цен на строительные материалы, изделия, конструкции и оборудование, применяемые на объектах строительства города Москвы, ведет ГАУ «НИАЦ» на регулярной основе. На основании результатов мониторинга разрабатываются коэффициенты пересчета сметных цен и расценок базы ТСН-2001 в текущий уровень цен. Отчеты по результатам мониторинга публикуются в открытом доступе на официальном сайте ГАУ «НИАЦ».

Сталкивались ли вы со случаями, когда, по мнению экспертов, необходимо увеличить сметную стоимость проекта?
- Да, такое возможно, но очень редко и зависит от изменений проектных решений и корректировок состава оборудования и материалов. Это случается, когда эксперты определяют, что один из разделов проекта не проработан в полном объеме. Например, проектировщик не предусмотрел весь комплекс мер по обеспечению доступности зданий и сооружений для маломобильных групп населения - не запроектировал пандус, не определил пожаробезопасную зону и т.п. А с увеличением объема работ сметная часть проекта тоже увеличивается.
Если взять данные за прошлый год, то в совокупности по всем бюджетным объектам, которые проходили у нас экспертизу, сметные стоимости были увеличены на 365 млн рублей. Однако по сравнению с экономией прошлого года это очень скромные средства, а каждое увеличение стоимости - только для обеспечения безопасности и надежности объектов.

Какое количество экспертиз проведено за последнее время и сколько бюджетных средств удалось сэкономить для города?
- В 2015 году общая сметная стоимость объектов, финансируемых из бюджета столицы, снижена нами на 108,34 млрд рублей. Чтобы обеспечить такую экономию, наши эксперты рассмотрели 2110 комплектов проектной документации и выпустили 703 положительных заключения по бюджетным объектам. За четыре месяца текущего года рассмотрено уже 2278 единиц проектной документации и выпущено 1642 положительных заключения. Экономия бюджетных средств тоже внушительная - 30,76 млрд рублей. Столь высокий показатель объясняется тем, что мы ведем работу по рассмотрению и согласованию проектной документации для объектов капитального ремонта многоквартирных жилых домов в Москве, объемы действительно серьезные.

Какие еще существуют способы снижения стоимости и сроков строительства на этапе проектирования в рамках прохождения экспертизы?
- Если говорить о дополнительных способах оптимизации смет и сроков проектирования, то в нашей работе это, например, консультационные услуги и публичный технологический и ценовой аудит. В первом случае заказчик может прийти в Мосгосэкспертизу даже без завершенного проекта - посоветоваться, уточнить соответствие планируемых проектных решений техническим регламентам и нормам. А в ходе ТЦА также дается не только экспертная оценка рентабельности проекта, но и предложения по его оптимизации.
Еще одним действенным способом оптимизации сроков и стоимости строительства на этапе проектирования является применение технологий информационного моделирования, или BIM-технологий.

- Что собой представляет модное нынче BIM-проектирование?
- Это перспективное направление мы осваиваем третий год. Проект, выполненный в BIM, представляет собой интерактивную 3D-модель, которая без особых сложностей объединяет архитектурную, конструктивную, технологическую, сметную части проекта с вопросами инженерии, транспортной инфраструктуры, логистики и т.п. BIM затрагивает не только строительство, но и все, что имеет к нему отношение, рассматривая весь комплекс вопросов. Технология BIM позволяет выявить нестыковки между разделами и подразделами проекта еще на начальном этапе работ и благополучно снять их. Благодаря чему и строительство, и дальнейшая эксплуатация объекта также значительно упрощаются. Таким образом, строители приступают к возведению объекта, имея на руках проект, исключающий мелкие производственные коллизии, которые часто затрудняют процесс строительства.
В таких странах, как Сингапур, Канада, Великобритания, государственные программы по применению BIM-технологий уже давно и активно реализуются. В Москве это пока пилотный проект.

В чем вы видите перспективу применения данной технологии в России и в чем преимущества BIM-проектирования для экспертизы? Как повлияет внедрение BIM на работу экспертных организаций?
- У BIM много преимуществ: от ускорения проектных работ и строительства до экономии средств. Прежде всего это удобная визуализация проекта, который в формате 3D можно рассмотреть со всех сторон. При этом правки, вносимые в проект, не будут вызывать ни удорожания проектных работ, ни увеличения сроков их выполнения, поскольку BIM позволяет автоматически отследить цепочку изменений во всех разделах и оперативно внести их.
Еще одно преимущество BIM - высокое качество проектной документации, получаемое за счет автоматических проверок и устранения незначительных нестыковок. В части экспертизы это дает ощутимое сокращение сроков работ. Так, рассмотрение проектов, выполненных с помощью BIM-технологий, завершается на несколько дней (а иногда недель) раньше, что позволяет строителям быстрее приступить к работам на площадке, на меньший срок взять кредит в банке и быстрее ввести объект в эксплуатацию. В итоге получается существенная экономия средств.
Однако ответственность за качество проекта и его эстетическую составляющую с проектировщика не снимается, а работа эксперта хоть и становится легче, но не сходит на нет. Поскольку работа с любым проектом в большей степени творческий процесс, BIM нужно воспринимать как возможность оптимизировать его техническую сторону.

- С помощью BIM-технологии можно смоделировать любую ситуацию?
- Разумеется. BIM создан в том числе для того, чтобы проектные институты вместе с заказчиками на начальном этапе проектирования могли проработать любое количество вариантов и выбрать из них оптимальный. И вместе с тем построить объект по адекватной стоимости, с четко обоснованной проектной документацией.

Комплексом градостроительной политики и строительства столицы разрабатывается дорожная карта по внедрению технологий информационного моделирования. Вы предложили назначить Москву пилотным регионом в данном вопросе. Сколько проектов уже прошло экспертизу и каковы дальнейшие планы внедрения BIM?
- На настоящий момент Мосгосэкспертиза является одним из ведомств, уполномоченных Минстроем России проводить экспертизу проектов, выполненных с применением BIM-технологий. В прошлом году нами рассмотрено девять комплектов проектной документации в BIM-формате. Проекты разрабатывали компании «ВЕРФАУ Медикал Инжиниринг», ПАО «Группа Компаний ПИК», ГК «Эталон», «Юлмарт девелопмент» и «Леруа Мерлен Восток». Это хороший пример того, что многие инвесторы уверены в потенциале информационного моделирования и уже готовы применять его в собственной работе.
Минстрой также сформировал план внедрения BIM, по которому информационное моделирование должно быть внедрено к декабрю 2017 года. Как только оно станет обязательным условием для участия в конкурсе на проектирование, проектные институты и заказчики, освоившие данную технологию, окажутся в значительном выигрыше перед конкурентами.

- Чем вызвано ваше тесное сотрудничество с НОПРИЗ?
- Как председатель Москомэкспертизы, я являюсь также председателем соответствующего Комитета НОПРИЗ (Национальное объединение проектировщиков и изыскателей) по экспертизе и ценовому аудиту. За прошлый год мы подготовили 18 предложений по внесению изменений в законы, касающиеся сметного нормирования и ценообразования при проектировании и строительстве объектов. Решаем вопросы, связанные с обжалованием результатов экспертиз и полученных заключений. Занимаемся проблемами технологического и ценового аудита и внедрения BIM.

- Какие задачи стоят перед Москомэкспертизой в этом году?
- В 2016-м комитет планирует рассмотреть более 600 комплектов документации по СТУ (специальные технические условия), разработать 10 сборников нормативно-методической документации по ценообразованию и четыре сборника дополнений и изменений к ТСН, а также продолжить рассмотрение более 23,6 тыс. позиций цен на строительные материалы и конструкции.
Мы также назначены организацией по приему и переводу в электронный вид положительных заключений государственной и негосударственной экспертизы, проектной документации и результатов инженерных изысканий для последующего размещения в ИАИС ОГД (Интегрированная автоматизированная информационная система обеспечения градостроительной деятельности). Москомэкспертиза будет осуществлять работу по формированию полноценного электронного архива проектной документации и результатов инженерных изысканий, что обеспечит Мосгосстройнадзор достоверной информацией для выдачи разрешений на строительство в электронном виде. Это ответственная задача для нашего ведомства, которая станет одним из приоритетных направлений работы наряду с согласованием СТУ и МРР (московские региональные рекомендации), ведением базы территориальных сметных нормативов и мониторингом цен на материалы и оборудование.
Первоочередной задачей Мосгосэкспертизы останется обеспечение качества, безопасности и оптимальной стоимости столичного строительства. Немаловажно и развитие новых для Мосгосэкспертизы компетенций, например, в уже упоминавшемся публичном технологическом и ценовом аудите и BIM-моделировании.
Такие же амбициозные планы у нашей подведомственной организации - ГАУ «НИАЦ». В этом году научно-исследовательский институт продолжит разработку нормативно-методической документации по ценообразованию для проектирования, включая формирование единого МРР. Продолжится масштабная работа по поддержанию в актуальном состоянии действующей базы ТСН-2001 для Москвы и мониторинг цен на строительные ресурсы - ежемесячно по более чем 28 тыс. позиций. У нас большие планы.

ОХОТА - ЭТО ОБЩЕНИЕ С ПРИРОДОЙ, С ДРУЗЬЯМИ
- Вы спортивный человек?
- Я раньше профессионально занимался плаванием, стрельбой, немного боксом.

- Как вы предпочитаете отдыхать?
- Особо отдыхать некогда. В субботу - объезды по объектам городского строительства и метро. В оставшиеся полтора дня - иногда баня, иногда охота или сон.

- А на семью времени хватает?
- Да, мы стараемся быть рядом. Дочке на ночь сказку читаю, раз в неделю успеваю проверить у детей уроки.

- Какие сказки читаете дочке? Есть ли у вас любимые книги?
- Сейчас - про Ивана-богатыря, как он с немцами воевал. Они эту сказку в школе проходят, так что каждый день по главе читаем на ночь. Сам люблю почитать военную литературу, иногда журналы об охоте и рыбалке. Каких-то глобальных предпочтений у меня нет.

- С охоты вам важно обязательно вернуться с трофеем?
- Важен сам процесс, мы же не за мясом ездим, мясо можно и в магазине купить. Охота - это общение с природой, с друзьями. Но результат тоже имеет значение. Особенно если получается хороший выстрел из хорошего оружия, а если еще и первый выстрел...

- Где предпочитаете охотиться и на кого?
- По-разному. Весной в сезон я брал три дня отдыха и ездил под Вологду охотиться на птиц. Взял на току одного тетерева, пару вальдшнепов, двух уток. А вот гусь ушел - очень высоко взлетел. Сезон длится 10 дней, если 2-3 дня поймал - хорошо.

Рубеж конца ХХ - начала XXI веков, связанный с бурным развитием информационных технологий, ознаменовался появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте.

Это стало естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни. В современных условиях стало невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование.

Причем поток этой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект вступает в стадию эксплуатации, происходит его взаимодействие с другими объектами и окружающей средой, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания.

Так что возникшая в результате реакции на сложившееся положение концепция информационного моделирования здания – это намного больше, чем просто новый метод в проектировании.

Это также принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания.

Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще.

Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект.

Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо организованное структурирование и достоверность используемых данных – залог успеха информационного моделирования.

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при такой концепции принципиальные решения по проектированию снова остаются в руках человека, а компьютер опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по обработке информации.

Но главное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возникающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с ним уже не справиться.

Новый подход к проектированию объектов получил название Информационное моделирование зданий или сокращенно BIM (от принятого в английском языке термина Building Information Modeling).

Краткая история терминологии

Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учетом всей информации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше. С конца ХХ века такой подход в проектировании постепенно «вызревал» внутри бурно развивающихся CAD-технологий.

Понятие Информационной модели здания была впервые предложено профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского Института Архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System » (Система описания здания).

В конце 1970х – начале 1980х эта концепция развивалось параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model» , а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model» . При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению «Building Information Model».

Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980х применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel» , которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или«Building Information Model» .

Эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании.

Чуть раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), в то время – создатель программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systemes, недавно перешедший в Autodesk, в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как информационного моделирования зданий.

Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании: трехмерное моделирование; автоматическое получение чертежей; интеллектуальная параметризация объектов; соответствующие объектам базы данных; распределение процесса строительства по временным этапам и т.д.

Роберт Эйш проиллюстрировал новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу. По всей видимости, этот опыт 25-летней давности - первый случай использования технологии BIM в мировой проектно-строительной практике.

Примерно с 2002 года благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании концепцию «Building Information Model» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения, сделав это понятие одним из ключевых в своей терминологии.

В дальнейшем, в результате деятельности таких компаний, как в первую очередь Autodesk, аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и ее теперь знает весь мир.

Исторически сложилось, что некоторые разработчики компьютерных программ, относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой, пользуются еще и своей собственной терминологией.

Например, компания Graphisoft, создатель широко распространенного пакета ArchiCAD, ввела понятие VB (Virtual Building) – виртуальное здание, которое в сущности перекликается с BIM.

Иногда можно встретить сходное по значению словосочетание электронное строительство (e-construction).

Но на сегодняшний день термин BIM, уже получивший в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, считается доминирующим в этой области.

Что понимается под BIM

Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами.

Думается, это вызвано в первую тем, что разные специалисты приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, поэтому одни понимают под BIM модель как продукт, для других BIM – это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM».

Наша цель – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию.

Теперь сформулируем определение, которое в большей степени соответствует сегодняшнему подходу к BIM компании Autodesk и, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывает саму суть понятия.

Информационная модель здания (BIM) (Building Information Model) – это:

• хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная,
• поддающаяся расчетам и анализу,
• имеющая геометрическую привязку,
• пригодная к компьютерному использованию,
• допускающая необходимые обновления

числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте, которая может использоваться для:

1. принятия конкретных проектных решений,
2. создания высококачественной проектной документации,
3. предсказания эксплуатационных качеств объекта,
4. составления смет и строительных планов,
5. заказа и изготовления материалов и оборудования,
6. управления возведением здания,
7. управления и эксплуатации самого здания и средств технического оснащения в течение всего жизненного цикла,
8. управления зданием как объектом коммерческой деятельности,
9. проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания,
10. сноса и утилизации здания,
11. иных связанных со зданием целей.

Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель и получаемая из модели, показана на рис.1.

Рис. 1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение.

Иными словами, BIM - это вся имеющая числовое описание и нужным образом организованная информация об объекте, используемая как на стадии проектирования и строительства здания, так и в период его эксплуатации и даже сноса.

Как вы уже поняли, аббревиатура BIM может использоваться как для обозначения непосредственно самой информационной модели здания, так и для процесса информационного моделирования, при этом, как правило, никаких недоразумений не возникает.

В ряде литературных источников употребляется и уменьшенный вариант этого сокращения bim (так называемое «малое BIM») – общее обозначение для всего класса программного обеспечения, работающего в технологии «большого BIM» - информационного моделирования зданий.

Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) –управление жизненным циклом изделия , которой сегодня активно пользуется практически вся индустрия машиностроительного САПР.

При этом в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т.п.

Концепция PLM предполагает, что создается единая информационная база, описывающая три основных компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт - Процессы – Ресурсы , а также связи между этими компонентами.

Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку.

Так что с большой уверенностью можно говорить, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – архитектурно-строительном проектировании. Вполне логично, что по аналогии с PLM даже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания.

При этом, в силу специфики архитектурно-строительного производства и его отличия от машиностроения, стоит признать, что BIM – это все-таки не PLM.

Практическая польза от информационной модели здания

Однако терминология – это не главное. Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества, а также избежать самого неприятного для проектировщиков - внутренних нестыковок (коллизий) (рис.2).

Рис. 2. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM (начало проектирования в 2006). Отдельно показаны компоненты единой модели: внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений.

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведется как бы в два этапа.

Сначала разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы проектирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т.п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т.п.) и многому другому, что имеет непосредственное отношение к зданию, но производится вне рамок стройплощадки и при возведении объекта не делится на части.

Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных элементов, например, крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания.

Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному пониманию, как строить дом, как его оснащать и как в нем жить.

Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а затем и эксплуатантов.

Что касается деления на этапы (первый и второй) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна.

Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта затем становится основой и активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчетов, организации возведения самого здания, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации (рис.3).

Рис. 3. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony (начато в 2008) и его будущий внешний вид (окончание строительства планируется в 2010). Здание площадью 10 000 кв. м, зал рассчитан на 700 зрителей, приспособлен для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также - видеопроекций на 360 градусов, на верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и шесть – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта 200 млн. долларов.

Информационная модель существует в течение всего жизненного цикла здания, и даже дольше. Содержащаяся в ней информация может изменяться, дополняться, заменяться, отражая текущее состояние здания.

Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D , а «4D плюс информацию» принято обозначать уже 5D . Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации».

Как видим, полного единства в этих модных количествах D пока еще тоже нет, но это всего лишь вопрос времени. Главное – внутреннее содержание новой концепции проектирования.

Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств.

Например, при создании сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально разработанная для этого объекта информационная модель.

По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии примерно 400 тысяч долларов при сметной стоимости объекта в 70 миллионов долларов (рис.4).

Рис. 4. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С.Хэмилтона. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006.

Но одно из самых главных достижений BIM – возможность добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика.

Поскольку технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения.

Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придется просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас еще происходит) – правильность проектных расчетов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно.

При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания - это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введенная в модель информация пополняется по мере ее поступления, и модель становится более насыщенной.

Таким образом, процесс создания BIM всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений».

А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью.

При этом надо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею можно воспользоваться только посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана.

BIM и обмен информацией

Результатом развития компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной.

Сейчас, спустя примерно 25 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место неофициального, но общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и уже начал жить независимой от своего создателя жизнью.

То же относится и к формату DXF, разработанному Autodesk для осуществления обмена данными между различными CAD-программами и другими, в том числе вычислительными, комплексами.

Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в этих форматах, хотя их собственные «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних.

Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов, создаваемых пакетом AutoCAD, стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причем это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире.

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым архитекторами (проектировщиками) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало.

Поскольку повсеместное внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, еще не выработан единый стандарт для файлов программных систем, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между ними, хотя такое понимание назревает и попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются.

Думается, должно пройти еще какое-то время, чтобы мировое сообщество проектировщиков выработало общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила передачи, хранения и использования информации.

Возможно, решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным.

К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую без потери данных и существенных переделок (часто почти все надо повторить заново) пока невозможен.

Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками».

Конечно, такое положение дел не способствует развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Это плохо, но ничего другого пока нет.

С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если все правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации во многом стимулируют развитие станкостроения.

Напрашивается парадоксальный вывод – дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования будет зависеть от уровня развития программирования. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность.

Как и то обстоятельство, что задачи, возникающие в проектировании, стимулируют развитие информационных технологий. Все взаимосвязано.

Формы получения информации из модели

Информационная модель здания сегодня – это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа здания и всех входящих в него компонентов и систем.

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.

Поэтому современные BIM-программы предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов, минимальный перечень которых на сегодняшний день уже достаточно четко определен профессиональным сообществом и не вызывает никаких дискуссий (рис.5).

Рис. 5. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.

К таким общепризнанным формам вывода или передачи содержащейся в BIM информации о здании прежде всего относятся:

Все это многообразие форм выводимой информации обеспечивает универсальность и эффективность BIM как нового подхода в проектировании зданий и гарантирует ему определяющее положение в архитектурно-строительной отрасли в ближайшем будущем.

Рис. 7. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ(Сибстрин), 2009.

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.

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».