Исследование вопроса связи информационной модели строительства объекта (BIM) и сметной стоимости объекта

В последние годы тема цифровой трансформации в сфере строительства окончательно перешла в стратегическую повестку государства и бизнеса. Относительно молодая технология информационного моделирования объекта строительства (в дальнейшем BIM-моделирование, building information modelling) для России уже начала выходить за рамки проектной среды, информационное моделирование перешло в нечто большее: на этапы строительства и даже эксплуатации. Теперь это принципиально новый подход к управлению жизненным циклом строительного объекта, включая экономическую составляющую этого процесса. Прозрачность, обоснованность и максимальная приближенность сведений о текущем состоянии объекта и отдельных его элементов к существующей ситуации снижает уровень инвестиционных рисков. BIM-моделирование способно решить многие такие задачи, в качестве примера приведем следующие [1–10]:

– разработка конкретных проектных решений;

– расчет узлов и компонентов здания;

– предсказание эксплуатационных качеств объекта;

– создание проектной и рабочей документации;

– составление смет и строительных планов;

• –    заказ и изготовление материалов и оборудования;

  – организация возведения здания;

• –    управление эксплуатацией объекта;

• –    управление зданием как объектом коммерческой деятельности;

• –    проектирование и управление реконструкцией или ремонтом здания;

  – снос и утилизация здания.

Не секрет, что судьба реализации проекта во многом зависит от экономической эффективности инвестиционно-строительного комплекса в целом, а не только одной составляющей. При этом экономические оценки в строительстве основываются на сметных расчетах. Целью исследования является разработка методического подхода внедрения технологий информационного моделирования при оценке стоимости строительства в организациях, осуществляющих архитектурнопроектную деятельность.

Особенностью работы является проработка наполнения BIM-модели сметными свойствами в зависимости от уровня проработки модели с учетом требований нормативно-методических документов в области строительства и международных стандартов. Предложен методический подход к формированию набора сметных свойств, который можно в дальнейшем адаптировать под нужды заказчика в зависимости от типа строительства и стадии жизненного цикла проекта.

Термины и историческая справка

Информационное моделирование строительного объекта представляет собой набор данных об объекте (геометрических, параметрических, стоимостных и прочих), формируемых в электронной форме, с помощью которых можно производить управление состоянием объекта. Ключевой особенностью подхода является использование «технологии PLM» (product life management, управление жизненным циклом изделия). Классически стадии жизненного цикла объекта строительства включают проектирование, строительство, эксплуатацию, реконструкцию, снос объекта. При этом необходимо понимать, что BIM-модель строительного объекта постоянно находится в наполнении, обновляется. Применение информационного моделирования предполагает, что будет использовано программное обеспечение, без этого вопрос управления электронными данными не реализуется и их сбор просто бесполезен.

Вопрос внедрения BIM-моделирования в России осуществляется с 2014 г.1 В этот момент были предприняты первые шаги по разработке комплексной программы внедрения нового инструмента в деятельность целого комплекса за достаточно короткий срок: до 2017 г. (за 3 года!) «объять необъятное» не получилось. Результат был плачевный: не удалось добиться и малого. Однако важно то, что была предпринята первая попытка вложить в достаточно консервативную область, с точки зрения внедрения информационных технологий, – строительство, саму идею о том, что нужны изменения, чтобы повысить производительность труда.

Достаточно быстрее пошло дело после того, как Президент России обратил внимание на эту проблему в своем поручении Правительству РФ в 2018 г.2 На основании данного поручения Правительство РФ проанализировало текущее состояние вопроса и построило программу реализации данного проекта более адекватную, нежели первоначальный вариант действий3.

Последняя итерация по внедрению BIM-моделирования была достаточно активной и постепенно достигает своей цели – построение цифровой платформы «Цифровое строительство». В настоящее время уже действуют и активно используются отдельные государственные информационные системы в строительстве (ГИС):

• –    Информационная система обеспечения градостроительной деятельности;

• –    Федеральная государственная информационная система ценообразования в строительстве;

• –    Единый государственный реестр заключений;

• –    Федеральная государственная информационная система территориального планирования;

• –    Единый государственный реестр недвижимости.

Серьезным вызовом для реализации информационного моделирования послужили санкции, которые ограничили использование программного обеспечения зарубежного производства в BIM-моделировании. Несмотря на это, отечественные разработчики не сдались и активно наращивают свой потенциал в данной области, что позволяет использовать уже истинно российские разработки в России. Эти разработки, безусловно, требуют многих доработок. Но, как и при любом развитии, доработки будут требоваться всегда.

При подготовке информационной модели необходимо понимать, что модель развивается вместе с объектом, только в цифровой форме, как некоторый цифровой двойник, и наполняется данными об объекте постепенно: начиная с архитектурного решения (когда данных небольшое количество) до конкретного реализованного объекта (представляющего полный набор всех характеристик реализованного объекта).

Уровень проработки модели позволяет управлять, контролировать и планировать обмен информацией между участниками всех этапов строительства объекта в допустимом объеме. Для обозначения наполненности модели используется термин LOD (level of development, уровень наполнения модели). В мировой практике наполнение LOD реализуется посредством разработки спецификации для каждого элемента модели: имеются в виду данные, которые требуется включить в модель с точки зрения целесообразности их использования на данном этапе жизненного цикла объекта строительства. В частности, на этапе обоснования инвестиций нет смысла включать все характеристики элементов здания (стен, колонн, окон, дверей и прочего), достаточно включения ориентировочных геометрических характеристик (LOD100). На основании этого можно построить архитектурную дизайн-модель. Если включать на этом этапе все данные об объекте, то на это уйдет много времени архитектора и проектировщика, а объект, может быть, не будет принят заказчиком для дальнейшей разработки. В момент проектирования переходят к следующему уровню наполнения модели (LOD200 или LOD300 в зависимости от требований заказчика), здесь уже целесообразно включать дополнительные технические характеристики объектов, которые носят атрибутивный характер: геометрические характеристики устанавливаются точные, присутствует информация о ресурсах (материалах, модели оборудования и прочее). На основании этих данных возможно уже проводить имитационные инженерные эксперименты над моделью, искать проектные и технические решения. Заключительным уровнем проработки считается LOD500, который, как правило, представляет собой набор данных об элементе модели в виде конкретной сборки с фактическими размерами, формой, пространственным положением, ориентацией и атрибутивной информацией, достаточной для передачи модели в эксплуатацию, в том числе с приложением исполнительной документации.

К сожалению, на данный момент не принято единых международных стандартов и спецификаций для определения уровня проработки, но первые шаги в данном направлении уже начались. В качестве примера международной практики использования можно привести BIM Object/Element Matrix (США). Для России BIM-стандарты – еще в стадии наполнения и согласования, концепция уровней проработки модели также претерпела изменения. Первоначально действовал свод правил СП 333.1325800.2017, в рамках которого использовался заимствованный термин LOD (level of development, уровень наполнения модели). Термин был представлен (в буквальном смысле переведен) на основе спецификации американской модели LOD и затрагивал этапы проектирования и строительства. В настоящий момент действующим стандартом в области наполнения модели является СП 333.1325800.2020 (далее СП-333)4, который был выпущен в 2020 г. В документе сокращение LOD не упоминается, предложены названия пяти базовых уровней по циклам жизни объекта, включая эксплуатацию, демонтаж и снос (табл. 1).

Таблица 1

Table 1

Типы информационных моделей и их характеристика

Types and characteristics of information models

Наименование модели	Обоз н а чен ие	Характеристика
Модель инженерных изысканий	A	Здание целиком и территория
Проектная модель	B	Конструктивные решения основных элементов здания и прочие объекты в пределах земельного участка
Строительная модель	C1	Проектные решения всех элементов здания и прочих объектов с конкретизацией МТР в пределах земельного участка
Исполнительная модель	C2	Фактическое исполнение технических решений всех элементов здания и прочих объектов с указанием использованных МТР
Эксплуатационная модель	D	Существующие параметры объекта, регламентов и технологических карт технического обслуживания
Модель сноса и демонтажа	G	Проектные решения по сносу объекта, включая производства работ и МТО

Построение информационной модели объекта с наполнением сметными атрибутами

При оц е н к е с ме тн ой с тоимос ти об ъ е к та и с п о льзу е тс я с ме тн о -нормативная база (СНБ), кото р а я п ре д с та в ляе т с о б ой комп ле кс методических документов и сметных сборн и к ов и с в е д е н и я об объекте (рис. 1).

Рис. 1. Схема определения сметной стоимости объекта Fig. 1. Determining scheme for estimated object cost

Государственная сметно-н ор мативная база в последние годы претерпева е т з н а чи те льн ые и з менени я в с в язи с в н е д ре н и е м ресурсного метода в практику оценки стоимос ти ст рои те л ь с тв а о б ъек та . Об н ов ле н и я п ро и с ход ят регулярно в связи с наполнением базы новыми строительными материала ми , в к л ю че н и ем н ов ых технологий и одновременно исключением у с та ре в ш и х, н е и с п ол ьзуем ы х ре с у рс ов . По д че рк н ем, что в настоящий момент построение см е ты бе з и с п ользова н и я специ альн ого п ро грамм н ого обеспечения является сверхсложной задачей, тре б у ю щ е й зн а чительных у с и ли й н е то лько с точк и зрения использования правильных методич е с к и х док у ме н тов в строи т ель с тв е , с в язк и с изм еняющимися характеристиками объекта, но и пр ави л ьн ого оформ л ения выходных документов.

Неус той чи в ым зв е н ом в д а н н ой с х е ме я в л я ют с я св е д е н и я об объекте, которые могут изме н и ться в за в иси м ост и от ре ш е н и й застройщика в связи с изменением конъюн к ту ры рынк а . При э том рез у ль та т ос ме чи в ан ия п ре длагаемых изменений должен быть предста в ле н за ка зчи к у , как правило, моментально.

Основные сложности связаны с тем, что сметно-нормативная база (наполнение классификатора строительных ресурсов, корректировка сметных нормативов и прочее) и методики расчета изменяются и в связи с этим необходимо вносить корректировки в программный продукт, кото- рый занимается построением BIM-модели. При анализе схемы цифрового взаимодействия участников инвестиционно-строительного комплекса с использованием BIM-модели стало очевидно, что необходим промежуточный переходный программный продукт (модуль), который будет выступать посредником между цифровой моделью и сметной программой, в которой будет происходить доработка данных (рис. 2). Из информационной модели с помощью этого сметного модуля получаются адаптированные исходные данные для сметного расчета, а потом с ее помощью добавляются в модель получившиеся стоимостные показатели как атрибуты модели. На российском рынке программного обеспечения готовые сметные модули возможно найти [11–15].

Конструктив.

данных для

Элементы

Элементы модели элементов модели модели

Исходные

данные

. с физическими j характеристиками

с назначенными

в формате САПР

Сметная

сметными

нормативами

Стоимостные

данные после

программа

/----------\

Ведомость

ML Excel

\_____________/

расчета

Физические характеристики

I

<-------------------------------------------'

Модуль «Привязка сметных норм»

Рис. 2. Взаимодействия информационной модели со сметной программой Fig. 2. Interaction of the information model with the estimating program

Подготовк а н а боров с м ет ных свойств для разных уровней проработки и н форма ц и он н ой м оде ли в ып олн я е тс я в н е с ко льк о э та п ов (ри с . 3 ) .

Классификация данных информационной модели

Определение масштаба детализации элементов модели на каждом уровне проработки

Выбор метода оценки стоимости строительства на каждом уровне проработки

Определение минимального объема требуемой информации для оценки стоимости на каждом уровне ( анкета)

Заполнение анкеты, матрицы рангов выбора сметных свойств экспертами

Рис. 3. Выбор сметных свойств, актуальных для подготовки информационной модели на разных этапах жизненного цикла

Fig. 3. Selection of estimate attributes for an BIM-model at different stages of the life cycle

1-й этап. Классификация сметных свойств. Подготовлен набор характеристик, необходимых для проведения оценки стоимости объекта. Например, физические данные, требуемые для расчета объемов работ: геометрические данные, объемные характеристики, единицы площади, весовые характеристики и т. п. атрибутивные данные: функция элемента, материал, технология производства работ, условия производства работ и т. п.

2-й этап. Определение масштаба детализации элементов модели для уровней проработки модели. Требуемые уровни проработки модели определены СП-333.

3-й этап. Выбор метода оценки стоимости строительства для уровня проработки модели. Использование укрупненных нормативов, использование ресурсного метода, ресурсно-индексного метода.

4-й этап. Определение минимального объема требуемой информации для наполнения уровня проработки модели. Например, минимальным набором требований для уровня проработки модели типа «А» будет:

– тип и назначение объекта строительства;

– мощность объекта строительства;

– регион строительства.

5-й этап. Проведение экспертной оценки выбора сметных свойств [16]. Выбор сметных свойств предлагается проводить методом ранговой корреляции.

Итогом будет формирование набора атрибутивных признаков для разных уровней проработки модели и включение их в модель взаимодействия BIM-модели для построения сметной стоимости (рис. 4).

Для проведения апробации предлагаемого подхода к определению сметных свойств объекта, необходимых для оценки сметной стоимости, был выбран комплекс работ по ремонту кровли административного здания в г. Челябинске.

Была составлена анкета для экспертизы необходимых сметных свойств для трех уровней

Редактирование сборки

Высот о образца:

Сопротивление (R): 0.1912 (м*жуВт

Тепловая нагрузка: 28.08 кДжД

Материал несущих I конструкции

Семейство:

Тип:

Общая толщина:

Базовая стена

Наружная стена 480.0

7л МКЦШ

с

Отделка 1 [ Кирпич

Термическ Изоляци

Граница с Слои ныш 0.0

Структура [ Бетон, м 20С

Граница с Слои ниже 0.0

Рис. 4. Пример информационного наполнения элемента модели

Fig. 4. Example of content of a model element

X

проработки модели: модель инженерных изысканий, проектная модель и строительная модель в соответствии с установленными характеристиками в СП-333. Анализируя полученные эксперт-

ные оценки, можно констатировать высокую степень согласованности экспертов: полученным результатам можно доверять и использовать их в дальнейших исследованиях.

Итоговый сметный расчет для каждого уровня наполнения модели представлен в табл. 2.

Оценка сметной стоимости моделей по набору сметных свойств

Estimation of the estimated cost of models

Таблица 2

Table 2

Наименование модели	Модель инженерных изысканий	Проектная модель	Строительная модель
Обозначение (табл. 1)	A	B	C1
Сметная стоимость, тыс. руб.	212 608,80	241 239,02	248 657,22

Сравнивая между собой стоимости разного уровня наполнения моделей сметными свойствами, видим, что разница между моделью инженерных изысканий и проектной моделью 13 %. Разница в стоимости проектной и строительной модели сокращается до 3 %, что можно признать допустимой ошибкой.

Заключение

Оценка стоимости строительно-монтажных работ является одним из ключевых этапов при принятии решения о проведении строительства или ремонта объектов. Работа носит регламентированный характер, заключенный в методических документах и сметных нормативах, соответственно, при наличии инструмента по переводу

Раньше подготовка сметной документации начиналась на финальной стадии проекта (в BIM возможно на ранних уровнях проработки модели), при сформированных спецификациях, которые передавались сметчику, после чего начинался трудоемкий процесс подсчета объема работ, подбор подходящих расценок и материалов, это выполнялось вручную, поэтому отличалось длительными сроками подготовки сметной документации. При внесении изменений в проект и предоставлении новой спецификации сметчик вновь вручную прорабатывал документацию, внося изменения. Отсутствие единой системы взаимосвязи также приводило к значительному увеличению сроков выпуска сметной документации. В данной ситуации высок риск появления ошибок в сметной документации.

С использованием сметных надстроек для BIM-модели значительно сокращаются сроки подготовки документации за счет автоматизации рутинных процессов. Связь атрибутивных элементов внутри модели позволяет узнать об изменениях, внесенных в информационную модель, то есть при внесении конструктивных или объемно-планировочных изменений в модель происходят соответствующие изменения итоговой стоимости объекта. Такая связь двухсторонняя, при завершении расчетов сметчик отправляет стоимостные показатели в модель, проектировщик или инвестор может увидеть цену любого элемента информационной модели. Помимо сокращения трудозатрат и длительности выпуска сметной документации, также с помощью проверок на коллизии минимизируется количество ошибок.