Обучение технологии информационного моделирования при решении специализированных задач на этапе жизненного цикла объекта капитального строительства. Опыт СибГИУ

Пандемия нанесла ощутимый ущерб мировой экономике, который выразился в снижении темпов экономического роста [1].

Мир переживает четвертую промышленную и вторую цифровую революцию. В этом представлении первая революция была связана с использованием энергии пара, вторая – электричества и двигателя внутреннего сгорания, третья – с применением компьютеров, четвертая – с «мобильным и всепроникающим Интернетом». Если две первые революции в принципе освободили людей от тяжелого физического труда, то вторые могут избавить их от рутинной умственной работы.

В настоящее время доля нашей страны в глобальном валовом продукте составляет 1,8%. Это не соответствует ни ресурсам России, ни ее научному, культурному, образовательному потенциалу, ни ее месту в мире. Поэтому необходим экономический рост на основе новой индустриализации, опирающейся на высокие технологии в целом и на возможности информационнотелекоммуникационного комплекса в частности [2].

Серьезным толчком к развитию строительной промышленности Российской Федерации стал взятый курс на цифровиза- цию и автоматизацию различных отраслей экономики. Принятая Правительством Российской Федерации программа «Цифровая экономика Российской Федерации» закладывает фундамент для изменений в различных отраслях экономики, в том числе и в строительстве. В первую очередь эти изменения оказывают влияние на существующие бизнес-модели, ведут к их перестройке и в конечном счете приводят к разработке и выпуску качественно новой строительной продукции на рынок.

По некоторым прогнозам, в мировой экономике к 2030 г. до 50% операций в различных сферах экономической деятельности могут быть автоматизированы Прогнозируемый уровень автоматизации Строительства, как вида экономической деятельности 49% [3].

В мире активно осуществляется переход к оценке эффективности объектов строительства с учетом жизненного цикла объекта. Для реализации данного подхода широко применяются технологии информационного моделирования зданий (Building Information Modelling – BIM). Это приводит к следующим результатам:

• -    качественное повышение эффективности планирования и надежности реализации инфраструктурных проектов;

• -    возможность адекватной оценки и снижения инвестиционных рисков;

• -    оптимизация расходов на капитальное строительство и коммунальный комплекс.

Информационное моделирование зданий, ориентированное на создание единой научной, технологической, технической, нормативно-организационной, информационной среды для интеллектуального управления жизненным циклом объектов строительства позволяет обеспечить такое состояние объекта строительства, чтобы вся необходимая информация была доступна поставщикам, производителям и заказчикам в режиме реального времени. Это отвечает требованиям перехода традиционных секторов российской промышленности на платформенную организацию, свойственную современной цифровой экономике и приводит к снижению затрат за счет моделирования и оптимизации проектных, строительно-технологических, управленческих решений, использования типовых решений, передачи рутинных работ интеллектуальным системам, сокращения времени производственных операций и сведения к минимуму ошибок и переделок. Кроме того, цифровой переход связан с развитием в традиционных секторах новых бизнес-моделей, преимущественно сервис-ориентированных, в которых ценность создается не только за счет продажи самого изделия, но и за счет продажи обработанных данных, производимых изделием.

Цифровая экономика развивается гораздо быстрее традиционной. Так страны, предпочитающие цифровые технологии в экономике получают конкурентное преимущество. Цифровизация России тормозится ограниченным доступом к новейшим технологиям и плохим покрытием территорий страны сетями Интернет [1].

Но в современных условиях, когда цифровая экономика уже является не прогнозируемым вектором развития общества, а объективной реальностью (в одних секторах экономики более очевидной и других -только нарождающейся), игнорировать необходимость перемен невозможным [3].

Темпы развития строительной отрасли требуют от специалистов непрерывного самообразования. Значительно возрастет востребованность специалистов по внедрению решений, основанных на информационных технологиях в проектировании, управлении, производстве и в бизнесе в целом, а также по поддержке таких решений.

На сегодняшний день специалисты отмечают сформировавшийся кадровый дефицит в области информационного моделирования зданий [4]. Это связано с некоторыми особенностями [5], а также некоторым запаздыванием интеграции технологий информационного моделирования зданий в образовательные программы строительных вузов.

В результате значимость совершенствования системы образования сегодня становится весьма актуальной социальноэкономической задачей. Многие ученые отмечают сегодня важность формирования базовых цифровых навыков, образующих цифровую грамотность. При этом особое значение приобретает преодоление консервативного подхода в системе образования, так как именно человек, его творческие способности, интеллект, критическое мышление и умение принимать решения с учетом экономических реалий цифровой среды, являются фундаментом для успешной реализации человеком своих компетенций как в профессиональной деятельности, так и на бытовом уровне [3]. Одним из важнейших условий для этого становится компетентностная ориентация обучающихся в условиях образовательного процесса технического вуза [6]. Для успешного формирования компетентност-ной ориентации обучающихся в области цифровой грамотности в строительстве требуется интеграция BIM-технологий в образовательный процесс [7, 8]. Следует учитывать также и влияние пандемии на образовательный процесс, проектируя образовательные программы с учетом возможной реализации дисциплин в дистанционной форме, как, например, в Сибирском государственном индустриальном университете, г. Новокузнецк [9]. На сегодняшний день Россия не достаточно представлена на мировых рынках наукоемкой строительной продукции. В строительной отрасли сформировался значительный разрыв между созданием теоретических основ технологий в рамках фундаментальных и поисковых научных исследований, самих технологий в сфере прикладных научных исследований, их внедрением и использованием в массовом производстве. Поэтому приоритетом в высшем образовании в области строительства должно оставаться развитие сектора исследований и разработок в отраслевых университетах в области цифровизации. Одним из инструментов для преодоления разрыва стать интеграция BIM-технологий в образовательный процесс.

На сегодняшний день многие вузы РФ постепенно вводят в свои образовательные программы дисциплины, связанные с информационным моделированием. Опыт внедрения [8] в Сибирском государственном индустриальном университете (Сиб-ГИУ), в том числе в условиях дистанционного обучения уже имеет свои плоды. В частности, формирование некоторых индикаторов компетенций, связанных применением технологий информационного моделирования зданий можно продемонстрировать на примере технологической практики. Обучающиеся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство проходят технологическую практику после третьего курса. Обязательным элементом практики в соответствии с утвержденной основной образовательной программой является выполнение обучающимся индивидуального задания. В качестве «пилотного» индивидуального задания, связанного с технологиями информационного моделирования, обучающимся требовалось создать BIM-модель здания, созданного ими ранее в процессе работы над курсовым проектом по дисциплине «Основы архитектуры». В качестве инструмента BIM-моделирования был выбран программный комплекс AutoDesk Revit.

Интерфейс «Revit» многообразен и даёт множество возможностей для выполнения проектов. Достаточное большое разнообразие инструментов для преображения здания или сооружения к реалистичному виду, например, как направление солнечного света, добавление теней, возможность добавлять рельеф местности и другое. Основной способ доступа к командам осуществляется с помощью инструментов, которые расположены на ленте. При выборе объекта модели, на ленте сразу появляются инструменты редактирования. В «Revit» выполнение проекта становится намного интереснее, чем в программах с двухмерными моделями объектов строительства.

Проектирование модели начинается с определения уровней, построения осей здания. Инструмент «Уровень» служит для определения высотной отметки или высоты этажа здания. Любой элемент привязан к оси и высотной отметке.

После построения осей и уровней на план можно добавлять наружные и внутренние несущие стены, перегородки, перекрытия, а так же остальные конструктивные элементы. 3d-модель здания отражается на соответствующей вкладке. Далее, закончив проектирование основных несущих элементов, можно приступать к проектированию коммуникаций.

Удобство работы с данными средствами проектирования заключается в том, что нескольким системам водоснабжения, например, горячему и холодному можно в свойствах задать определённый цвет, тем самым выделяя их на планах этажей или в 3D-виде. Так же возможно для трубопровода выбрать толщину стенки, диаметр, шероховатость, материал, что в дальнейшем упростит расчет. В зависимости от настройки параметров трассировки, программа самостоятельно добавляет фасонные элементы.

Выбирая «элемент базы данных производителя», можно загрузить всё то, что относится к проектируемой внутренней инженерной системе жизнеобеспечения, выбрать тип трубы, категорию и при создании участка системы при «сборке» трубопровода фасонные элементы добавляются автоматически

На основе модели оформляется строительно-техническая документация, с которой работают строители и инженеры на объекте. Листы всех форматов относятся к семействам. В диспетчере проекта отображается каждый лист. После добавления титульного листа с определенным выбранным штампом, его обязательно редактируют. После настройки штампа листа для чертежей, последующий созданный лист заполняется программой автоматически. Добавление чертежей на оформленный лист по всем правилам производится через вкладку «Вид».

Таким образом, используя технологии информационного моделирования при решении специализированных задач на этапе жизненного цикла объекта капитального строительства даже в условиях пандемии обучающиеся получают возможность сформировать устойчивую уверенность в собственных внутренних резервах в нестандартных ситуациях и приобретают способность принимать инновационные решения, преобразовывать действительность в реалиях будущей профессиональной деятельности, в том числе и в области цифровизации.