Отрасль архитектуры и строительства всегда была чем-то большим, чем бригады гостей из бывших союзных республик, укладывающие новые ступеньки лестницы на крыльце вашего офиса. Как и в других отраслях, работа высококлассных специалистов — архитекторов и инженеров-проектировщиков, разрабатывающих новые планы — редко видна публике. Но это не значит, что в ней не происходит ничего нового. Особенно это касается инструментария.

Методы разработки проектов различного рода — фундаментальный аспект. И появление новых инструментов разработки и проектирования всегда влияет на скорость и качество бизнес-процессов. 

В этой статье рассказываем об информационном моделировании (или BIM), достаточно недавно появившемся инструменте в арсенале проектирования.

От чертежей к САПР

До возникновения первых компьютерных систем проектируемые объекты передавались через чертежи на бумаге, то есть с помощью плоских проекций. Также использовались макеты различного масштаба и различной степени детализированности, построение объемных изображений на плоскости.

Так продолжалось не одну сотню лет (что довольно долго), но вот пришло время компьютеров, и системы автоматизации проектирования (CAПP) или проектирования с помощью компьютера (Computer Aided Design, сокр. CAD) постепенно заменили собой кульман и другие инструменты черчения того времени. Почему? Именно потому, что комплект инженерных инструментов и решений для проектирования в компьютерах концептуально мог более эффективно обработать архитектурные задачи и налагал меньше ограничений на творческую мысль человека.

Совершенствование методов проектирования делает возможной разработку бoлee сложных зданий и сооружений, при этом уменьшая сроки и количество задействованного в работе персонала. Внедрение CAПP, прежде всего, позволило быстро вносить изменения в графическую часть и автоматически производить вычисления в расчетной части. Более того, компьютер способен обработать без ошибок гораздо больше информации по сравнению с человеком. Сложные проекты, подразумевавшие тысячи бумажных чертежей, из-за своего огромного объема уже не могли управляться одним архитектором и требовали разбивки по частям, что увеличивало риск ошибок и затягивало сроки реализации.

От САПР к BIM

С течением времени системы автоматизированного проектирования получали всё более широкое распространение. Отправной точкой, спровоцировавшей взрывной рост популярности таких программ, стало появление персональных компьютеров и выпуск компанией Autodesk в 1982 году системы AutoCAD. Помимо упрощения создания чертежей и процесса управления ими, AutoCAD предложил пользователям возможность трехмерного моделирования. Архитектурные модели в 3D дали возможность получить перспективный вид с любой точки и в любом ракурсе. Прежде всего, это означало новый подход к задачам демонстрации и презентации, которые решались раньше с помощью перспективных рисунков. 

Также с течением времени САD-программы начали предлагать дополнительные библиотеки и приложения для работы специалистов, смежных с архитекторами. Теперь в CAПP стало возможным проектировать электрические сети, вентиляцию, каркасы зданий и интерьеры. Таким образом, проектирование вышло на принципиально новый этап; реализация проектов вышла на такой уровень эффективности, который не мог быть достигнут в прошлом — один компьютер с CAПP мог заменить десятки рабочих мест с кульманами.

Вместе с этим дальнейший прогресс компьютерных систем сделал возможным реализацию концепции, давно зревшую в умах архитекторов, но в силу неразвитых технологий не реализованную ранее. Идея заключалась в том, что для проектирования недостаточно одной лишь геометрии объекта. Необходимо, чтобы в модели также содержалась и в нужный момент легко извлекалась информация о его свойствах. Другими словами, нужен не двухмерный чертеж и даже не ЗD-модель, не макет, а полноценная цифровая копия, содержащая данные обо всех материалах, оборудовании и взаимосвязях между ними. Это и есть принцип технологии BIM.

Впервые термин «информационная модель здания» в том смысле, в котором он понимается сегодня, появился в 1992 году в статье ван Недервина и Толмана, а первый официальный документ в отрасли был опубликован компанией Autodesk в 2002 году. С 2002 года понятие «Building Information Model» начало входить в терминологию компаний-разработчиков. С этого момента, вместе с выпуском в 2000 году программы для BIM-проектирования Revit от всё той же Autodesk, началось постепенное распространение информационного моделирования по рынку. 

Подробнее о концепции

Аббревиатура BIM означает Building Information Model — информационная модель здания. В ней данные об объекте строительства представляют собой не бесконечные таблицы и перечни, а структурированную виртуальную модель с параметрами, скоординированными между собой и имеющими конкретную геометрическую привязку. 

В такую модель легко вносить изменения и обновления и быстро извлекать из нее требуемую информацию об объекте. Таким образом, если спроектированная в CAПP конструкция будет иметь только визуальную составляющую, то программа BIM-проектирования может предоставить ЗD-модель, но, в отличие от 3D-модели из AutoCAD, насыщенную информацией о материалах изготовления, их физических свойствах и т. д.

Применение информационного моделирования зданий не только облегчает и ускоряет процесс проектирования. Цифровая модель может использоваться для управления на протяжении всего жизненного цикла здания, в том числе для:

• создания архитектурной идеи и первичной визуализации проекта для показа заказчику;

• проведения анализа и расчетов, принятия на их основании проектных решений;

• создания проектной документации и автоматического составления смет;

• заказа строительных материалов;

• управления возведением здания, его реконструкцией и ремонтом;

• управления эксплуатацией здания;

• управления сносом и утилизацией.

Такие широкие возможности делают информационное моделирование принципиально новым инструментом, который полезен и архитекторам с проектировщиками и строителями, но также и собственникам зданий, управляющим компаниям, сервисным службам.

Например, при возникновении проблем в системе отопления (допустим, утечка на каком-то участке трубы) управляющая компания может вместо проведения традиционной инспекции здания предварительно обратиться к цифровой модели и составить список «узких мест», подлежащих проверке в первую очередь. 

Еще одно применение информационных моделей – проведение виртуальных исследований и экспериментов, таких как моделирование поведения конструкций при различных ЧС (например, урагане). Как пример, вот здесь можно ознакомиться с интересной статьей об использовании информационной модели главного вокзала Тайбэя для обеспечения безопасности в случае стихийных бедствий. 

Autodesk Revit — программа для BIM №1

Существует ряд программ для информационного моделирования, но специалисты-проектировщики, которых я знаю лично (в том числе тот, кто проверяет эту статью – привет, Саня!) используют исключительно Autodesk Revit. Revit считается наиболее популярным решением для создания BIM в мире, хотя, конечно, возникают вопросы о его замене на отечественные аналоги в период санкций. Autodesk, как и многие другие компании, ушла с рынка, вопрос о его замене стоит достаточно остро (в этой связи в интернете часто пишут о Model Studio CS от Сисофт Девелопмент, но реальных отзывов на нее пока мало).

Как пример – немного картинок проекта офисного здания в Revit с сайта Autodesk:

Посмотрим на характеристики несущей колонны. Она выполнена из бетона, имеет толщину 300 мм. Во вкладке «Изменить тип» можно задавать и изменять еще более широкий набор детальных характеристик. 

Перемещая модель, можно рассмотреть требуемый участок с удобной стороны. 

Это наглядно демонстрирует отличие BIM от трехмерного проектирования в САПР, упомянутое выше:  элементы модели –  это не геометрические абстракции объектов, а виртуальная копия, наполненная информацией о будущем реальном исполнении.

Информационная модель связывает все планы, разрезы, виды и сметы проекта. 

Взаимосвязь всех элементов избавляет пользователя от того, чтобы вносить изменения во все документы вручную. Проектировщику достаточно изменить один элемент на удобном для него виде, и это изменение автоматически вносится в весь проект.  

Параллельно с работой над проектом происходит автоматическое формирование смет: 

С любого ракурса через инструмент визуализации возможно получить красивый рендер для презентации заказчику:

Сегодня BIM как концепция применима не только к строительству сооружений. Создание насыщенных информацией моделей используется, например, в авиастроении, и уже есть первые результаты «в металле». Например, компания Boeing уже поднимает в воздух свой новый учебно-тренировочный самолет T-7 Red Hawk, в разработке которого широко использовалось моделирование и проведение виртуальных испытаний. От начала разработки до первого полета прототипа прошло всего 36 месяцев – это очень быстро. Надо полагать, что «Красный Ястреб» будет первым из многих авиационных систем, построенных по этому принципу, потому что Boeing уже начал рекламировать его не как отдельный продукт, а как дебютный проект в рамках так называемой программы “Boeing eSeries”.

Трудности внедрения BIM

Внедрение концепции BIM-проектирования – это стратегический вопрос для строительства (и не только, как мы уже выяснили). Технология информационного моделирования помогает сделать работу более быстрой и удобной, существенно повысить производительность труда. 

Да, нельзя сказать, что BIM-программы являются универсальным решением «под ключ» – некоторые инженерные задачи специального характера выполняются на прикладных программах, так, расчет конструкций здания выполняется не в Revit, а в SCAD или ПК “Лира”. Но так было и у AutoCAD, и у других программ проектирования – просто это не их целевая функция. Но трудности внедрения технологии связаны не с этим. 

Первая трудность связана с тем, что BIM позволяет наглядно продемонстрировать информацию о строительстве заказчику или аудиторам, в том числе сметы и экономические показатели. Как способ сделать процесс строительства более прозрачным, информационное моделирование, конечно же, может иметь недоброжелателей, тормозящих внедрение в отрасль. Ведь если с самого начала проектирования на модели четко видно, что для возведения потребуется 5 километров водопроводных труб, будет непросто объяснить выставленной в счетах сумме на 10…

Надо думать, что именно из соображений борьбы с коррупцией с 1 января 2022 года использование этой технологии должно было стать обязательным в проектировании объектов, строящихся по госзаказу. Не пока не стало – из-за санкций внедрение BIM было отложено до 1 марта 2023 года. 

Второе препятствие – отсутствие стандартов информационного моделирования и опыта взаимодействия с технологией у клиента. Что касается стандартов, то на сегодняшний день, пока нет единого подхода к работе с BIM, стандарты ЕСИМ (Единая система информационного моделирования) пока только разрабатываются. Это с одной стороны. С другой — многие заказчики в полной мере не обладают знаниями обо всех возможностях технологии BIM и инструментов информационного моделирования, в связи с чем возникают сложности в постановке ТЗ и оценке готовой работы. В целом, всё это порождает несогласованность в работе между исполнителями и подразделениями компании-заказчика.

Тем не менее, несмотря на имеющиеся трудности, у самой технологии практически нет недостатков — за исключением, пожалуй, того, что на освоение инструментов требуется время — за день тот же Revit не освоить. А ее преимуществ достаточно для того, чтобы мы могли в скором времени могли ожидать постепенного вытеснения систем автоматизированного проектирования более совершенными BIM-программами, как в свое время САПР заменили черчение на бумаге.

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.