BIM-технологии в строительной отрасли как основа бережливого строительства

Введение. Процессы планирования, проектирования, строительства и эксплуатации объектов строительства во всем мире постепенно переходят на путь цифровой трансформации, связанной с отказом от традиционных технологий проектирования и строительства и применением инновационных. Цифровая трансформация – это использование современных технологий для кардинального повышения производительности и ценности предприятий. Одной из таких ключевых технологий является технология информационного моделирования (BIM) [1].

BIM – это, прежде всего, методология, описывающая совместный способ работы по созданию и использованию информационной модели как цифрового двойника (цифровое представление физических и функциональных характеристик) реального физического объекта на всех стадиях его жизненного цикла. По своей сути BIM использует трехмерные модели и среду общих данных для эффективного доступа и обмена информацией между всеми участниками инвестиционно-строительного проекта, снижает риск ошибок и максимизирует способность команды к инновациям [2].

Цель работы . Сегодня наиболее широко распространены трехмерные пространственные модели объектов (3D-BIM). Однако, по прогнозам экспертов, в ближайшее время ожидается рост интереса к 4D, 5D, 6D и даже 7D-моделям, характеристики которых представлены в таблице 1 [4].

На российских предприятиях наиболее перспективным форматом на сегодня является BIM 4D, позволяющий минимизировать ошибки несвоевременных заказов и задержки поставок материала.

Материалы и методы исследований . Преимущества технологии информационного моделирования зданий и сооружений приводят к ее повсеместному внедрению в мировую проектную практику и практику управления строительством. В целом объем мирового рынка BIM в 2019 г. составил $4,9-5,2 млрд. К 2027 г. ожидается, что он достигнет уровня $15,1-15,6 млрд.

В России BIM, по данным Минстроя, используют всего 5-7% компаний, по большей части в крупных городах и для реализации мегапроектов. А объем российского рынка BIM составляет $67-77 млн [6].

Несмотря на то, что BIM-технологии открывают возможности и способствуют автоматизации, изменения в организации бизнес-процессов вызывают сопротивление со стороны ряда представителей отрасли, которые задаются вопросом о целесообразности перехода на новую технологию.

Для того, чтобы подробно разобраться во всех аспектах внедрения BIM в России обратимся к ежегодному исследованию компании «Конкуратор» «Уровень применения BIM в России».

Так, были выявлены причины, подтолкнувшие организацию к внедрению технологий информационного моделирования (рис. 1). Выводы лишь указывают на

Рисунок 1 – Причины принятия решения о внедрении BIM

Другим ключевым фактором исследования стало выявление основных преимуществ, которые дает использование BIM (рис. 2). При ответе на данный вопрос респонденты, как правило, отмечали сразу несколько вариантов, что говорит о высокой эффективности применения BIM и различных проявлениях полученного эффекта [5].

Улучшенное понимание проекта                    72%

Эффективный обмен информацией                61%

Эффективнее расходование ресурсов        25%

3D и 4D визуализация стройплощадки           36%

Высокое качество проекта                     74%

Сокращение сроков проектирования              46%

Сокращение сроков строительства        24%

Сокращение затрат          33%

Повышение прибыли и…       32%

Другое ■ 6%

Рисунок 2 – Преимущества использования BIM

Респондентам из группы использующих BIM было предложено определить основные причины, препятствующие распространению технологий информационного моделирования в России [5].

Самой серьезной причиной, по мнению опрошенных, является недостаток квалифицированных кадров – его отмечают 73% участников, в числе других существенных причин – высокие затраты и недостатки законодательства.

Далее перейдем к предприятиям, не использующими BIM-технологий в своей деятельности. Ключевым вопросом по отношению к данной группе респондентов стал вопрос о причинах отказа организации от внедрения информационных технологий [5].

По результатам опроса 57% респондентов отметили высокую стоимость внедрения; 50%, как и в группе, использующие BIM, дефицит квалифицированных кадров.

Таким образом, в России есть несколько основных барьеров, которые возникают на пути внедрения BIM-технологии. Это высокие первоначальные вложения, отсутствие достаточного количества специалистов, необходимость доработки нормативно-правовой базы и перестройки внутренних процессов, формирование единых стандартов и длительность адаптации. Все эти препятствия необходимо сводить к минимуму и тщательно прорабатывать.

В России процесс внедрения BIM на государственном уровне достаточно активен.

В числе недавних инициатив министерства – строить социальные и спортивные объекты, сметная стоимость которых превышает ₽500 млн, только c использованием информационных проектных моделей [3].

Все более востребованными становятся заложенные в BIM возможности для повышения экологичности, которые могут быть реализованы путем интеграции информационных технологий с принципами бережливого строительства. Данная интеграция позволит минимизировать количество отходов при строительстве, организовать их утилизацию на протяжении всего жизненного цикла здания, рассчитать объемы вредных выбросов и разработать программу по борьбе с ними.

Первоначально идея возможного синергетического использования принципов бережливого производства и BIM была разработаны в США менее десяти лет назад. Сторонники этой идеи подробно изучили взаимосвязь между концепцией бережливого производства и BIM, а также представили первоначальные доказательства. Однако концепция бережливого строительства в России не получила должного развития. Более того, говоря о бережливом строительстве, мы подразумеваем сам этап строительства, который является лишь одним из четырех этапов любого строительного проекта. А технологии BIM применяются в настоящий момент в основном для нужд проектирования и подготовки к строительству при реализации строительного проекта. Таким образом, возможное применение BIM и его преимущества именно для строительства и для строительных проектов в целом еще полностью не изучены [2].

Бережливое строительство – это инновационная концепция и подход к менеджменту, который был создан путем воплощения успеха производственной системы Toyota в строительной отрасли и чьи основные принципы заключаются в следующем [8]:

• -    создание ценности для клиентов;

• -    удаление (или, по крайней мере, сокращение) отходов (в процессах, при передаче информации и в буквальном смысле строительного мусора);

• -    обеспечение бесперебойного ведения работ на строительной площадке.

Очевидно, все это должно привести к меньшим затратам на строительство, более высоким доходам и коммерческой стоимости. Некоторые исследователи используют даже термин «бережливый BIM», чтобы выделить концепцию интегрированного использования BIM и принципов бережливого строительства, которые обеспечивают больше синергетических преимуществ, чем каждая концепция сама по себе [6].

Поскольку здание может быть построено виртуально с использованием BIM, это помогает более плавно интегрировать этапы проектирования и строительства любого строительного проекта, избегая любых ошибок и неточностей, которые могут возникнуть. Таким образом, с использованием BIM результаты планирования становятся более точными и конкретными. Это происходит потому, что проектировщики здания могут выполнить любое количество проектных решений (в рамках бюджета проекта) с использованием BIM для достижения оптимальных (в соответствии с выбранными критериями для рассматриваемого проекта) конструктивных особенностей здания [7].

Применение BIM в интересах бережливого строительства также может привести к более экологически чистому строительству (меньше экологических отходов), что обеспечивает наименьшее возможное воздействие на окружающую среду от существования здания и делает его более эффективным в эксплуатации для его владельцев на протяжении всего жизненного цикла здания.

В результате BIM также может использоваться для оценки затрат, измерений устойчивости, управления объектами и т. д. Более того, BIM позволяет использовать некоторые бережливые процессы, такие как совместное планирование и первичные исследования (особенно для инновационных и технологически сложных проектов).

Комплексное внедрение Lean и BIM в строительных компаниях, проектных организациях, поставщиках и т. д. должно произойти в ближайшем будущем для решения многих накопившихся проблем, с которыми сталкивается строительная отрасль при управлении проектами. Например, согласно статистике, руководители проектов высокого класса тратят до 60% своего времени на управление изменениями проектов и ознакомления с ними других участников проекта [1].

Для эффективного внедрения как BIM, так и Lean, в любом случае должно быть соблюдено следующее:

• -    руководство строительством на уровне организации и проекта;

• -    контрактные процессы, сформированные в соответствии с требованиями бережливого производства и BIM;

• -    настрой людей (подрядчиков, поставщиков, заинтересованных сторон, других участников и т.д.) на сотрудничество и реальное участие в краткосрочном планировании и совершенствовании проекта.

Заключение. Бережливое производство характеризуется, с одной стороны, предсказуемостью и дисциплиной, а с другой – сотрудничеством, обучением и экспериментированием. Все эти функции очень полезны при реализации BIM. Таким образом, внедрение BIM не должно рассматриваться, представляться или организовываться как самостоятельная инициатива-все преимущества, присущие BIM, вряд ли могут быть реализованы без внедрения моделирования в среду бережливого строительства. И, наоборот, в компаниях и проектах со зрелым внедрением бережливого строительства BIM следует позиционировать как еще один инструмент бережливого производства.