Информационное моделирование на этапе планирования строительства

Вопросы и споры, связанные с имитационным моделированием в строительстве, продолжаются уже более двух десятков лет, и их актуальность только возрастает. Согласно статистическим данным анализа интернет-ресурсов, таких как elibrary.ru, dwg.ru, story-russia.ru, данная тема затрагивается все чаще. В современном мире наблюдается исключительный интерес к информационному моделированию, созданию различных программных продуктов, поддерживающих цифровые технологии на различных стадиях жизненного цикла строительной системы, рассматриваются основные преимущества их применения и проблемы внедрения [1–3]. Включение технологий информационного моделирования (BIM) в проектирование и управление процессом строительства и их развитие контролируется на государственном уровне [4]. Ключевую роль для важности данного вопроса сыграло постановление правительства от 5 марта 2021 г. № 331, которое обязует строительные и (или) организации, ответственные за эксплуатацию объекта строительства, обеспечить формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства. Безусловно, данное решение связано с необходимостью скорректировать систему подготовки и ведения объектов строительства путем использования новых САПР комплексов и программ, направленных на визуализацию различных процессов, однако поиск оптимальных решений по внедрению различных вариаций программ и методов не останавливается, а наоборот, набирает обороты [5–7].

Методика составления информационных моделей

Очевидно, что любое сооружение представляет собой сложную техническую систему, а характерной особенностью такой системы является многокритериальность. Поэтому при информационном моделировании важно понимать следующее: модель создается для структуризации и уточнения предпочтений лица, принимающего решение, которое непосредственно участвует в ее разработке; модель должна быть логически непротиворечивой и при этом содержать описание всех важнейших элементов задачи принятия решений, их свойств; она должна давать возможность использования реальной информации о задаче, получаемой от экспертов и лица, принимающего решение, при этом она должна быть простой и удобной для анализа и использования [8, 9]. Очевидно, что при моделировании на этапе строительства важно иметь сведения о разбиении объекта как сложной системы на отдельные элементы по составу и очередности, контрактным и нормативным срокам проведения строительных работ. Всё должно основываться на действующих нормативах и законодательной базе [10–12].

В работах [13–15] в качестве моделей планирования приводится реализация календарных графиков и общего календарно-сетевого плана в завязке с новым и доступным для отечественных компаний программных комплексов, таких как ПК «MS Project», ПК «Spider Project», с учетом ограниченности ресурсов строительства. Хоть данный подход и является рациональным, в плане рассмотрения вопроса по конкретным данным рынка региона, а также создания конкретных баз данных, которые подлежат корректировке в процессе строительства, подобный вариант не является оптимальным и имеет стандартные недостатки календарно-сетевого планирования.

На данный момент, согласно нормативно правовым актам (СП 48.13330.2019. Свод правил. Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 утв. и введен в действие Приказом Минстроя России от 24.12.2019 № 861/пр; Постановление Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 г. № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию»; Постановление Правительства России № 331 от 5 марта 2020 года. «О введении обязательного использования технологий информационного моделирования на объектах госзаказа») в сфере организационного планирования строительства существует ряд требований и рекомендаций для непосредственного расчета и создания календарного плана строительномонтажных работ, совмещения их в имитационных моделях объектов строительства, однако рекомендуемые нормативными актами данные для расчета стоимости и продолжительности строительно-монтажных работ, зависимые от единых норм и расценок на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы, государственных элементных сметных норм, а также федеральных и территориальных единичных расценок, не всегда сопоставимы с реальными данными рынка региона, в котором планируется строительство объекта. Также стоит отметить, что уровень календарно-сетевых планов на сегодняшний день позволяет лишь следить за продвижением строительства. Корректировка сроков в связи с различными обстоятельствами осуществляется несвоевременно ввиду не полного их сопряжения с технологическими картами, ввиду наличия неучтенных при расчетах факторов региона, будь то транспортная загруженность или текущее состояние материально-технической базы региона, что, в свою очередь, напрямую влияет на сроки и стоимость строительства объекта.

Анализ известных информационных моделей и предложения по их усовершенствованию

В работах [16, 17] наглядно показывается возможность создания имитационной модели, направленной на конкретную область строительства – проектирование автодорог. Авторы предлагают совмещение расчетных данных, организационного планирования и 3D-визуализации объекта в целом, однако вопрос реализации укрупненного рассмотрения всех технологических циклов на каждом этапе строительства ими не рассматривается. Авторы указывают, что основным недостатком при создании данной модели являются трудности совмещения расчетных программных комплексов с программами 3D-визуализации. Но так- же можно отметить, что на этапе планирования строительства достаточно оперировать данными по уже рассчитанным проектом конструкциям, что позволит как оптимизировать работу данной имитационной модели, так и более наглядно отобразить проведение строительно-монтажных работ.

Рассмотрев актуальные проекты организации строительства за последние два года, которые опубликованы в интернет-ресурсах компаний нашего региона, таких как СК «Пересвет-Юг» ООО СЗ «ИнвестГражданСтрой», ГК «HouseExpert» [18, 19], можно выделить общий состав информационной модели планирования строительства. Данный алгоритм сведен в блок-схему, отображенную на рис. 1.

Проанализировав данные, можно прийти к выводу, что подобная модель не отвечает на вопросы, необходимые для непосредственного управления проектом строительства, а именно:

• 1.    Невозможность своевременно корректировать календарные данные по конкретным этапам строительно-монтажных работ, в ситуации нарушающих изначальный календарный план проведения работ.

• 2.    Наличие существенного различия итоговой сметной стоимости и стоимости, предоставленной решениями инженеров в проектах организации строительства.

• 3.    Отсутствие визуального понимания зависимости этапов календарного плана

В качестве решения данных проблем предлагается создание следующей информационной модели, состав которой отображен в блок-схеме на рис. 2.

Информационная модель позволяет совместить календарно-сетевое планирование с САПР комплексами, которыми могут стать поддерживаемые AutoCAD программы Blender 3D, Revit 3D и прочие.

Рис. 1. Существующая блок-схема состава информационной модели на этапе планирования строительства

Визуальная модель объекта строительства

Рис. 2. Предлагаемая блок-схема состава информационной модели при планировании строительства

Данное решение направлено на конкретную визуализацию всех этапов строительства вплоть до технологических операций по каждому процессу, их совмещения с расчетными данными при составлении календарного плана, а именно, зависимости количества рабочих от выработки, графика движения материалов, вплоть до визуального показа зависимости времени доставки на простой рабочей бригады. Также предлагается внедрение данных технологических карт в визуально анимированном формате для использования в информационной модели, что, в свою очередь, облегчит понимание зависимости сроков строительства и стоимости не только у руководства строительными работами, но и у заказчика, а также повлияет на оптимизацию срока строительства в целом ввиду своевременного определения проблемы и автоматизированного распределения рабочих по другим, взаимосвязанным технологическим процессам для избежания простоя и минимизации нарушений сроков строительства.

В качестве примера пользы применения подобной массивной информационной модели условно примем проведение работ нулевого цикла. Наиболее частой проблемой при проведении данной работы является простой землеройного оборудования в связи с задержкой автосамосвалов, возникающей из условий реальной ситуации на автодорогах, которые не могут быть предусмотрены созданием стандартной циклограммы машин и механизмов. При внедрении всех технологических процессов и визуализации их в программном 3D-комплексе в связке с САПР, позволяющими вносить текущие изменения исходных условий, возможно задание связки времени пути автосамосвалов с текущей ситуацией на дорогах города на основе данных навигационных систем, что позволит назначить оптимальное время начала землеройных работ.

Выводы

Подводя итог, можно сделать вывод, что при условии создания массивной информационной модели на этапе планирования строительства будет несложно избежать основных проблем, которые на данный момент существуют при создании проекта организации строительства. Данный метод позволит решить вопросы своевременного корректирования этапов строительно-монтажных работ, невозможности корректирования нормированных региональных расценок в зависимости от реальной рыночной ситуации при расчете календарного плана, а также позволит осуществлять визуальное представление планирования строительства в виде 3D-анимационной модели, связанной с каждым этапом строительства и включающей в себя весь объем информации по проектируемому объекту.