Пересечение CAD-чертежей и актуальной оперативной информации.
Представьте, что у вас 20 строительных площадок, и на каждой что-то каждый день происходит. Вы, естественно, хотите знать, что, как и почему. Раньше вы обходили их ногами, потом стали пользоваться данными веб-камер, а теперь стандартом в индустрии становится информационное моделирование зданий/сооружений, или BIM (Building Information Modelling). Это проектирование, строительство и эксплуатация в одной IDE. Собственно, такой подход уже стал государственным в Великобритании, Сингапуре, Норвегии и Китае. У нас же BIM пока применяется для того, чтобы на этапе предпроекта или проекта визуализировать то, что собираются построить. А ещё сейчас делают первые шаги, чтобы ловить проблемы в момент появления, а не когда о них доложат.
Естественно, было бы странно, если бы всё то, что касается финансов и начинается со слов «очень наглядный», не встречалось бы в штыки.
Ещё пример правильного решения — прокладка новой трассы. Нужно решить задачу расчёта оптимальной траектории, обхода преград, оптимизации выкупаемых участков по кадастру, взаимосвязи с существующей сетью дорог и инфраструктурой. Получается довольно объёмная система нелинейных уравнений, и её решение — только начало BIM.
Или, например, вы строите стадион.
В этом случае проект загоняется в среду BIM, и дальше все его части, будь то расчет конструкций, проектирование генплана и ПОС или внутренние коммуникации — всё связано друг с другом. Все разделы живут и взаимодействуют в одной среде, информация приходит из разных источников (данных закупок, отчётов подрядчиков, данных контроля, съёмки и машинного зрения) и по ней выстраивается модель процесса строительства, причём каждое событие связывается с другими. Заехала машина бетона — понятно, куда он пошёл, сколько стоил, на что повлиял.
Дальше этот же проект передаётся в эксплуатацию. Поэтажные планы, снятие информации с датчиков, точные регламенты по инженерке, управление документацией — договора аренды, контрагенты по уборке, обслуживанию, расходникам. Очень наглядный учёт затрат.
Насколько информационное моделирование нужно
Весной 2014 года на Президиуме Совета Российской Федерации была сформирована задача создания поэтапного плана внедрения информационного моделирования в промышленном и гражданском строительстве. Переводя на прикладной русский, это означает:
- Чёткое планирование работ и бюджета. Понятно, сколько и кто своровал (если были нерасчётные издержки).
- Видно момент, когда проект пошёл не по плану (можно сразу действовать, а не постфактум, когда уже поздно). Сейчас объекты по ходу реализации могут поменяться до неузнаваемости.
- В случае если объект менялся по ходу строительства (такое случается не только по раздолбайству, но и осознанно) — сразу новые расчёты в соответствии с нормативами.
- Изменение сметы и материалов отслеживается минимум по трём независимым источникам.
- Каждый день точно видно, что было сделано и кем.
- Как итог всего вышеперечисленного — сокращение затрат на реализацию, или, по-простому, экономия.
Можно пощёлкать по модели и увидеть отчёты.
Весной специалисты Министерства строительства и ЖКХ РФ отобрали два десятка пробных BIM-проектов. В 2017 году по результатам этих бета-строек будет составлен стандарт BIM для РФ. Сейчас параллельно готовится нормативная база для создания условий массового применения BIM-технологий, а также (ура!) разрабатывается классификатор стройматериалов, изделий и конструкций на несколько тысяч позиций.
Но давайте вернёмся к уже затронутой задаче строительства трассы.
Примеры хода работ
Итак, мы собрали все данные (аэрофотосъёмка, лазерное сканирование, геологические изыскания), подключили источники данных о природных заповедниках, географии, кадастровой стоимости участков, другой дорожной инфраструктуре и так далее. Затем просчитали оптимальный вариант расположения этой трассы.
Даже если речь идёт о реконструкции дороги, то сбор данных позволит не затронуть имеющиеся коммуникации: связь, водо- и газообеспечение. На стадии проектирования линейной части важно предусмотреть свой ряд регламентов. В частности, радиус поворота скоростной трассы должен соответствовать стандартам и не превышать ограничений, также есть регламенты по расположению заправочных комплексов вдоль трассы. Похожим образом происходит проектирование искусственных сооружения — мостов, туннелей и подпорных стенок.
Самое вкусное — прогнозирование последствий того, что что-то будет забыто или не сделано, либо сделано не очень вовремя. Это очень снижает потери.
Использование BIM на разных этапах жизненного цикла строительного объекта.
Вторая важная часть — все документы в одном месте. Важно продумать вопросы договорных отношений и бюджетирования. Одна среда собирает все данные, которые используются на разных этапах жизненного цикла объектов дорожного строительства с учётом специфики отдельных подзадач и используемых инструментов. Переводя на русский — эксплуатационщики имеют проект даже через 10 лет, а не слухи о проекте.
Копаем дальше. Проектирование делается обычно 3–4 разными проектными институтами, и им надо как-то между собой общаться. Хорошо, когда общение конструктивное и в единой среде, где сразу применяются все их решения и видны их последствия, а также влияние на другие подсистемы. BIM нужен, чтобы все договорились, как надо (чёрт, как же не хватает этой функциональности на стадионах, когда выясняется, что на твои кронштейны уже повесили свет вместо антенн).
Дальше эта единая модель объекта загружается в BIM-модуль автоматизированного управления строительной техникой, подключаются GPS-датчики всей техники. Делается связка с бухгалтерией по строительству, трекером или другой средой. Я не проверял, но коллеги божатся, что земляные работы можно проводить с точностью до 2–3 сантиметров, что просто чудо в их сфере. Параллельно сокращается простой строительной техники.
Пример интерфейсов стройконтроля, который заказчик назвал «тут недостача, а тут тормозят».
Из «командного центра» также можно принимать решения и ставить задачи в подсистемы. Это позволяет что-то быстро менять из одной точки и доносить за день до всех.
После того как строительство дороги или искусственного сооружения завершено, начинается этап эксплуатации, который может длиться в среднем от 30 до 80 лет.
Здесь также важно иметь возможность доступа ко всей проектной и предпроектной документации, чтобы спланировать ремонтные работы на объекте с учётом его особенностей, а также фиксировать дефекты, учитывать состояние освещения, разделительных ограждений и проч. в едином пространстве.
Лоскутная автоматизация управления строительством и её сопоставление с организацией работ в рамках концепции BIM
Ещё один важный момент — визуализация возможна на любом этапе. На предпроекте, чтобы посмотреть, что получится. На стройке, чтобы отслеживать, что построили за неделю. Даже в эксплуатации, когда документов давно нет, а модель нужна, для принятия важных решений.
Всё становится намного интереснее, если при визуализации использовать возможности виртуальной реальности. Для оптимального эффекта — комната виртуальной реальности (CAVE) или шлем виртуальной реальности (ВР), ну или хотя бы система голографической визуализации.
Собственно, для чего это нужно? Суть в том, что с помощью ВР на объекте можно побывать и собственными глазами посмотреть, как будет выглядеть объект, а в перспективе ещё и пощупать отдельные строительные конструкции. Но больше всего ВР будет интересна при защите проекта или поиске потенциальных инвесторов, потому как картинка получается сочная, «живая», как раз то, что доктор прописал для презентации услуг.
Но не презентациями едины, с помощью ВР можно проводить подготовку специалистов, которые нуждаются в поддержании высочайшего уровня знаний и умений, чтобы обеспечить их постоянную готовность к безошибочной работе, например, МЧС.
Наш заказчик (НИУ МГСУ) оборудовал свою лабораторию модулем VR-визуализации и планирует его использовать для наглядного отображения своих проектов. На базе вуза работает студенческое проектно-конструкторское бюро. Оно весьма успешно сотрудничает с различными архитектурными бюро, для которых готовит совместные коммерческие проекты. То есть модуль не только развивает научно-техническую базу университета, но и влияет на получение им прибыли.
В свою очередь, мы получили голографическую модель офиса КРОК в виртуальной реальности и выгрузили её в голографический стол (подробнее — в предыдущем посте).
Получилось красиво.
Вообще по мере удешевления средств виртуальной реальности их популярность для отображения проектов и строительных объектов набирает обороты. Многие средства, кстати, стали заметно доступнее по сравнению с ситуацией двух- или трехлетней давности, даже несмотря на поправку в виде курса валют.
Из примеров
Одна американская строительная компания (McCarthy Building Companies) для оснащения строящегося госпиталя в Лос-Анжелесе использовала комнату виртуальной реальности (CAVE). С её помощью руководство больницы и врачебный персонал до начала стройки обошли всё здание, продумали правильную логистику и оптимальное размещение медицинского оборудования.
Аналогичная система используется в Техасском университете для обучения студентов строительных специальностей. Они могут загружать свои проекты и выводить их на экран виртуальной реальности. В результате могут пройти по объекту или проникнуть внутрь стен, чтобы проверить структуру механических, электрических и сантехнических систем.
Disney применяет виртуальную реальность при строительстве объектов под своим брендом — парков развлечений и отелей. По такому принципу будут созданы Диснейленд в Шанхае, землей Аватара для Disney Animal Kingdom в Орландо, площадка Iron Man в Гонг-Конге, аттракционы в стилистике «Звездных войн» для различных парков.
А вот так выглядит реальный район города Манама (Бахрейн), план которого перенесен в виртуальную реальность:
Это визуализация дорожной развязки в Татарстане:
А вот это — большая спортивная арена «Лужники»:
Передача в эксплуатацию
Первый системный разрыв есть между проектом и результатом. Как правило, действует старый анекдот: «а, не будем ровнять, отделкой закроем —… а, не будем отделывать, обоями выровняется». То есть результат может быть похож на проект только издали. Чтобы этого не случилось, нужно ловить любое отклонение от проекта в зародыше, иначе не всегда можно будет откатиться назад и построить правильно.
Здание — не софт, бекапов на стройке не бывает, и если что-то накатили, то теперь с этим жить ближайшие лет восемьдесят.
Второй такой же разрыв бывает между стройкой и эксплуатацией, поскольку делают их разные компании. По большей части проблемы связаны с отсутствием общих регламентов и хранилища данных между различными подрядными организациями. Данные теряются. В среде BIM ничего никуда не уйдёт даже через 20 лет.
Если, конечно, поддерживать всё как надо. А это вопрос цены и постановки рабочего процесса. Процесс ставит государство на уровне стандарта, а цена… — с ценой всё немного печальнее, потому что, естественно, интеграции сейчас разовые, и на поток ничего не поставлено. Поэтому 2–3% от стоимости проекта.
Интерфейс сервисдеска по зданию. Можно построить сводный отчёт по долговечности материалов, стоимости года эксплуатации материала или прибора и так далее. Ещё интересно — у нас было, что смотришь за год: лампочка перегорала 50 раз, и делаешь вывод, что, наверное, проводка битая.
Интерфейс учёта и управления оборудованием.
Интерфейс заявок с привязкой к CAD и диаграммой статусов бюджета.
Примеры по миру
Наши партнёры, Bentley Systems, участвуют в проекте создания Cross Rail — метро Англии в Северном Хемпшире. 10 лет, около 25 миллиардов долларов. Получится новая 10-километровая линия под Лондоном, реконструкция ещё 35 км линии на запад и 50 км на восток. 200 миллионов пассажиров ежегодно. Эффект для инфраструктуры похож на то, как если бы сделали полноценное второе кольцо в Москве. 14 000 тысяч человек на пике строительства.
Естественно, это всё надо было обосновать государству. Началось с подсчётов экономики проекта — каждый фунт, вложенный в строительство железной дороги, в экономику Великобритании будет возвращено в 2,5 раза больше.
Потом в единый комплекс сводились линейная часть, генплан, архитектура, прочностные расчёты, электрика, слаботочные системы и т. д. Важно скоординировать действия всех участников на разных стадиях, включая проектирование в едином пространстве, эффективное управление действиями субподрядчиков, предоставление актуальной информации на этапе строительства и создание модели объектов для этапа эксплуатации на ранних стадиях в виртуальной реальности. Сделано это для того, чтобы максимально снизить неразбериху и чётко идти по плану все 10 лет строительства.
Аналогичный BIM-проект использовался для строительства объездной дороги в Рочестере — аналога московского МКАДа, только поменьше. Тоже по понятным причинам на всём протяжении — от согласования с властями до контроля сроков и контрактов и эксплуатации.
Ещё пример (это пример просчёта постфактум для демонстрации возможностей технологии). Мы взяли двухполосный Аксайский мост, уже введенный в эксплуатацию, и смоделировали среду для него.
Визуализация процесса строительства искусственных сооружений на примере Аксайского моста.
Также был достаточно интересный момент проектирования развязки, и мы показали правительству Республики Татарстан, как всё просчитывается в BIM, — им это было очень нужно для согласований и ускорения поиска инвесторов, плюс понимания, как идут работы.
Вообще, с дорожным строительством мы работаем уже около 15 лет. В основном при крупных работах стоят задачи обмена документами, но в последние годы мы «подняли» проект, в котором сводятся сведения и отчёты о ходе строительства и обустройства 377 объектов (объекты 2016 года) от 34 подведомственных учреждений Росавтодора со всей страны. Можно посмотреть в GUI, на каком этапе строительства находится тот или иной мост, сколько опор установлено, выполнены ли земляные работы, соответствуют ли сроки контракту. Главных элементов два: интеграция и аналитика всей документации по проекту и визуализация. Раньше на то, чтобы понять статус одного объекта, уходило примерно две недели на копание в бумаге и сопоставление данных.
Пример отчёта:
Ещё пример:
Резюме
Итак, BIM-технология — это комплексный набор инструментов, где вся информация по проекту пересекается, взаимодействует и отображается в GUI. BIM передаётся от геоподосновы до АХО по мере работы над проектом, и внутри накапливаются все нужные данные.
Для правильной работы BIM-подхода нужны актуальные информационные источники. Кроме статической документации (вроде данных аэрофотосъёмки) нужна точка интеграции с САПР (проектировка), системы управления стройтехникой, бухгалтерией (например, 1С), тикет-системой или регламентами подрядчиков и так далее. Контроль строительства — системы план-факт вроде Спайдера или же модуль ручного заполнения отчётов.
Так что BIM — это не одна новая система уровня «выброси, что у тебя есть, это каменный век, теперь всё будем делать заново», это надстройка, которая позволяет интегрировать любые, даже совсем legacy, варианты внутренних систем стройкомпании. Проектируешь на Автодеске — будешь и дальше так делать, просто теперь проект нужно будет создавать по определённым правилам для того, что потом использоваться в BIM-среде, и необходимая информация пойдёт в другие, смежные системы.
Лицензируется внедрение BIM по модулям (в большинстве случаев). Сначала берётся базовая вещь, потом к ней прикручивается стройконтроль, аналитические отчёты, данные АХО, всякая интеграция со счётчиками и датчиками и так далее. Покупается обычно только то, что реально нужно и будет эксплуатироваться, поэтому возможны самые разные сценарии использования. В нашей практике подход BIM можно использовать и для того, чтобы застройщик мог показывать квартиры конечным клиентам до конца проекта (на уровне, чтобы каждый мог посмотреть и оценить вид из окна квартиры и сделать по ней тур в виртуальной реальности), и для презентации проектов инвесторам, и мы сами используем подобный инструмент (по большей части, правда, самописный) для эксплуатации инженерных подсистем офиса. На офисах и медицинских учреждениях, где много площадей и много оборудования, — там учитывается всё. В одной клинике, например, в BIM-среду занесено всё — от аппаратов МРТ и вплоть до каждой бактерицидной лампы, плюс там же регламентные ремонты, учёт расходников.
Главная особенность — неоднократное использование информационных моделей. В жилой топовой недвижимости чаще всего налаживается импорт из BIM-среды на уровень конечного клиента, в нефтегазовой сфере — свои задачи эксплуатации, в дорожном строительстве — правильная автоматизированная отчётность (сколько реально песка засыпано, сколько асфальта закатано) и, соответственно, оценка того, с какой ценой реально выходить на конкурс и до какого уровня можно падать по этой цене.
Внедрение лучше всего делать на нулевом цикле, прямо до Мосгорэкспертизы (они планируют в ближайшее время перейти на экспертизу в электронном виде).
В России мы часто замечаем, что история с BIM поднимается, когда заказчик зреет в плане сохранения информации. Один раз было так: «Мужики, вот развязка. Нет паспорта объекта — мы могли сэкономить кучу бабок, а так даже не знаем, насколько опору закопали, как закопали, прогнозировать ничего нельзя. Потом неизвестно кто ремонтировал, опять нужно всё проверять заново». Ещё как-то раз был объект, которому всего 2 года, а документации уже нет. Потому что объект строили несколько подрядчиков. Документы передавали в бумажном виде, часть не получена, в результате какая бумага актуальна и чему верить — непонятно. У концепции BIM одно из важнейших назначений — иметь один достоверный источник информации. При появлении противоречий ответственный человек устраняет их вручную: например, проверяет лично, сколько кубов цемента привезли (если бухгалтерия говорит одно, а контроль стройтехники — другое, отчёт подрядчика — третье). При серьёзных противоречиях ответственный сам определяет, где ошибка, например, в ДНК прораба или бухгалтерии.
Вторая уверенная причина внедрения BIM-инструментария — задача «прикрыть задницу». Если объект падает, то первым даёт объяснение главный архитектор. Если у него документы фрагментированы — сюрприз, виноват он. Если же все документы в электронном виде, можно быстро поднять, найти подрядчика по эксплуатации и даже не успеть попасть в телевизор. Если повезёт.
Ссылки
- Вендоры: Bentley Systems, Trimble, Loy&Hutz.
- Вот здесь немного про нашу экспресс-услугу оценки ИТ-подсистем и возможностей интеграции.
- Получение 3D-моделей инженерных объектов на основе съёмки
- Моя почта ychalyy@croc.ru.
Автор: КРОК
