BIM технология как инструмент жизненного цикла объекта строительства

В настоящее время в Российской Федерации наблюдается активное внедрение цифровых технологий во все сферы общественной жизни. Строительная отрасль также не осталась в стороне от этой тенденции и сейчас переживает значительные трансформации. Это обусловлено увеличением сложности строящихся объектов, что требует применения передовых инновационных методов и подходов в реализации строительных проектов.

Одним из приоритетных направлений, способствующих модернизации строительной индустрии, является интеграция технологии информационного моделирования в процесс жизненного цикла строительных объектов. Данная технология, известная как Building Information Modeling (BIM), что переводится как «Технологии информационного моделирования», обеспечивает всестороннее информационное обеспечение проекта. Основное преимущество использования BIM заключается в возможности оперативного и удобного доступа к полному объему проектной информации.

В соответствии с последними тенденциями цифровизации в сфере жилищного строительства, осуществляется переход к системе управления жизненным циклом объектов за счет применения технологий информационного моделирования (ТИМ). Данный процесс представляет собой одно из ключевых направлений в стратегии цифровой трансформации отрасли [1].

Применение информационного моделирования фокусируется на следующих ключевых аспектах: разработка концепции, проектирование, планирование, возведение объектов и их последующая эксплуатация [1].

В рамках текущего этапа интеграции передовых технологий акцентируется внимание на ключевых преимуществах применения информационного моделирования зданий (BIM): обеспечение визуализации основных характеристик объекта на стадии разработки эскизов; содействие эффективной координации усилий различных специалистов при работе над единым проектом; реализация возможности идентификации коллизий, что включает в себя обнаружение недопустимых пересечений элементов модели и несоответствий установленных нормам расстояний между ними; предоставление инструментов для визуализации проектных решений, что способствует оптимизации процесса принятия управленческих решений; упрощение процедуры составления календарного плана строительства и обеспечение удобства в контроле за его выполнением (4D BIM); существенное упрощение процесса подготовки сметной документации (5D BIM); обеспечение более точного и наглядного мониторинга хода строительных работ, в том числе с использованием лазерного сканирования для анализа фактического состояния возведенных конструкций; возможность эффективного мониторинга состояния активов в период эксплуатации объектов капитального строительства; контроль за функционированием инженерных систем зданий в процессе их эксплуатации, включая использование датчиков для отслеживания параметров объектов с последующим отображением информации в модели [2,3].

В рамках интеграции технологий BIM в деятельность проектных организаций ставится ряд приоритетных задач, направленных на оптимизацию процессов проектирования и строительства. К основным задачам относятся: обеспечение высокой точности визуализации проектируемых объектов; организация работы с комплексной базой данных, содержащей полную информацию об объекте; повышение эффективности использования программного обеспечения за счет его адаптации к специфике проектных работ; предоставление детализированных сведений о проектируемом объекте; гарантирование высокого качества проектной документации; сокращение временных затрат на прохождение процедур государственной экспертизы проектов; обеспечение повышения качества строительных работ.

В соответствии с данными, полученными в ходе анализа российских и международных исследований, можно сделать вывод о том, что применение технологии информационного моделирования зданий (BIM) вносит значительный вклад в оптимизацию показателей деятельности проектных и строительных организаций. Это, в свою очередь, способствует повышению их конкурентоспособности. Кроме того, BIM-технологии обеспечивают эффективный мониторинг объектов строительства на протяжении всего их жизненного цикла [2].

Интеграция информационной модели проектируемого объекта в виртуальную среду представляет собой инновационное направление в использовании технологий BIM. Данная интеграция открывает новые перспективы, предоставляя проектировщикам и заинтересованным сторонам возможность виртуального осмотра архитектурного объекта на этапе проектирования.

В процессе разработки информационной модели здания, как правило, выделяют три основных этапа [3].

На начальном этапе проектирования осуществляется разработка базовых конструк- тивных элементов, которые можно классифицировать на строительные компоненты и элементы оборудования. Данные элементы имеют прямое отношение к объекту строительства, однако их производство осуществляется вне строительной площадки. В процессе проектирования и возведения объекта они применяются в полном объеме, без разделения на отдельные части.

На втором этапе реализации строительного проекта осуществляется моделирование конструктивных элементов, которые будут возведены на строительной площадке. Включает в себя проектирование фундаментов, стеновых конструкций, кровельных систем, вентилируемых фасадов и других важных составляющих. При этом предполагается активное применение конструктивных элементов, разработанных на предварительном этапе, в частности, монтажных и отделочных компонентов, которые будут использоваться при возведении стеновой части здания.

На третьем этапе осуществляется применение информации, полученной в результате разработки модели на предыдущем этапе, в соответствующем формате в рамках специализированного программного обеспечения. Это позволяет эффективно решать конкретные задачи, связанные с проектированием сооружений. Следует отметить, что этапы создания информационных моделей зданий (BIM) имеют условный характер и могут варьироваться в зависимости от специфики проекта [3].

Эффективное использование технологии информационного моделирования предполагает чёткое определение заказчиком конкретных сценариев использования и целей применения модели. В условиях, когда эти параметры определены с высокой степенью точности, заказчик сможет получить необходимый объём информации в установленные сроки, что обеспечит практическую пользу от внедрения данной технологии [4].

В процессе реализации строительных проектов неизбежно происходит вовлечение множества заинтересованных сторон, включая инвесторов, подрядные организации, а также государственные органы. Состав участников проекта и заинтересованных сторон может варьироваться в зависимости от функционального назначения строительного объ- екта, что влияет как на количественные, так и на качественные характеристики проекта. Разнообразие стратегических целей заинтересованных сторон вносит дополнительную сложность в управление проектами в сфере строительства. Кроме того, специфика каждого отдельного проекта предполагает уникальный набор выполняемых работ и реализуемых бизнес-процессов, что подтверждает повышенную степень сложности данных проектов [4, 5].

Одной из ключевых характеристик строительных проектов является их стоимость и социальная значимость. Ошибки, допущенные в процессе реализации данных проектов, могут вызвать серьезные финансовые убытки, а также привести к трагическим последствиям, включая потерю человеческих жизней.

На текущий момент времени стандартной практикой в сфере строительных проектов является передача технической информации между заинтересованными сторонами посредством проектно-сметной документации. Данный вид документации содержит зафиксированные решения, которые являются неотъемлемыми для успешного осуществления строительного проекта. Документация составляется в соответствии с установленными нормативами и включает в себя все необходимые сведения, которые требуются для последовательного осуществления проекта [5].

Проектно-сметная документация служит не только основой для оценки стоимости и объема работ, но и представляет собой ключевой инструмент для разработки календарного плана в процессе реализации проекта. Она является фундаментальным элементом, на основе которого принимаются управленческие решения [5].

В соответствии с установленными стандартами, в современной строительной отрасли процесс документооборота осуществляется преимущественно в бумажном формате. Ответственность за обеспечение высокого качества и точности представляемой информации лежит на квалифицированных специалистах, занимающихся подготовкой документации, а также на экспертных работниках, осуществляющих проверку данных документов. Следует признать, что присутствие человеческого фактора неизбежно влечет за собой возможность возникновения ошибок в документации.

Такие ошибки могут иметь серьезные финансовые последствия. Учитывая значительный объем документации, риск обнаружения подобных ошибок существенно возрастает, и они могут вызвать ряд серьезных проблем в процессе строительства [6].

В целях минимизации вероятности возникновения ошибок в ходе выполнения строительных работ и повышения качества проектной документации, предусматривается проведение разнообразных видов экспертиз, включая как внутренние, так и внешние. Следует отметить, что применение данных экспертиз может привести к увеличению сроков реализации проектов. Однако это не исключает возможности влияния человеческого фактора на процесс выполнения работ.

На настоящий момент отсутствует унифицированная информационная система, обеспечивающая автоматизацию процедур экспертизы проектно-сметной документации. В связи с этим, традиционная методология осуществления строительных проектов, основанная на использовании проектно-сметной документации в качестве единственного централизованного источника информации, не гарантирует необходимого уровня качества и эффективности выполнения проектов. Данная методология существенно зависит от человеческого фактора и сопряжена с высоким риском возникновения ошибок [5, 6].

Применение цифровых информационных моделей в сфере строительства направлено на преодоление недостатков, присущих традиционным методам работы. Информационная модель строительного объекта представляет собой интегрированный комплекс электронных документов, графических и геодезических данных, связанных с данным объектом. Эти материалы организованы в соответствии с утвержденными стандартами и хранятся в централизованной базе данных, которая служит надежным источником информации на протяжении всех этапов жизненного цикла объекта. Также способствует оптимизации процессов обработки информации, что обеспечивает консистентное использование актуальных и проверенных данных всеми участниками проекта на протяжении всего периода реализации строительного объекта [6].

Таким образом, BIM представляют собой передовой методологический подход, приме- няемый в сфере проектирования, строительства и эксплуатации объектов недвижимости. Данные технологии интегрируют разнообразные программные решения и инструментарий, что способствует оптимизации процесса визуализации проектируемого объекта и его моделирования, обеспечивая экономию времени и средств. Адаптация информационного моделирования к проектным процессам ведет к разработке более взвешенных и эффективных проектных решений. Кроме того, применение BIM-технологий существенно упрощает подготовку проектной и рабочей документации, что в свою очередь снижает количество запросов на внесение изменений со стороны заказчика и подрядчиков. Это также приводит к повышению производительности труда на всех этапах проектирования и реализации строительных работ.