Внедрение методов информационного моделирования в зарубежных странах

Несмотря на то, что понятие технологии информационного моделирования зданий и сооружений в России серьезно рассматривается с 2014 года, сама технология гораздо старше. Сам принцип, лежащий в основе BIM (Building Information Modeling), заимствован из машиностроения и насчитывает более 50 лет. Первая цифровая модель самолёта была создана в начале 70-х годов ХХ века, что послужило толчком развития цифровых технологий в машиностроении, а затем и в строительстве.

На данный момент в мировой практике серьезно разнится уровень использования 3D моделирования и BIM-технологий. В большинстве стран мира на уровне государства предприняты те или иные шаги по внедрению этих технологий. По мнению экспертов, BIM-технологии только начинают набирать свою эффективность от применения и только сейчас технологическое оснащение и вычислительные возможности позволяют в полной мере получить преимущества BIM.

Внедрение цифровых технологий отражает мировые тенденции. Можно сделать общее деление направлений:

• -    развитие современных цифровых инструментов труда работников организаций инвестиционно-строительной сферы;

• -    развитие государственных информационных систем в целях повышения эффективности государственных услуг и сервисов.

Необходимость развития цифровых технологий в строительстве напрямую связана с конкурентоспособностью российских компаний на мировом рынке [1]. Проанализируем внедрение технологий информационного моделирования в странах, где это происходит наиболее успешно.

В 2012 году в Белоруссии была утверждена «Отраслевая программа по разработке и внедрению информационных технологий комплексной автоматизации и проектирования и поддержки жизненного цикла здания, сооружения», основанная на следующих принципах построения комплексных систем автоматизированного проектирования:

• -    информационное моделирование зданий и объектов градостроительной деятельности;

• -    сквозная технология автоматизированного проектирования;

• -    единое информационное пространство для коллективной работы проектировщиков;

• -    автоматизация управления проектными работами;

• -    электронный архив инженерной документации [2].

Реализация BIM-технологий в Казахстане началась в 2016 году с государственной программы «Концепция внедрения технологии информационного моделирования в промышленное и гражданское строительство республики Казахстан». Информационное моделирование получило аббревиатуру ТИМСО–технология информационного моделирования строительных объектов.

Основные мероприятия в рамках концепции включают: адаптацию мировых стандартов ISO, разработку нормативной документации обязательного и рекомендательного применения, внесение изменений в действующую нормативную документацию, создание базы данных с удаленным доступом к хранящимся проектам, применение классификатора для всех разрабатываемых элементов, обеспечение роли заказчика как ведущей в управлении процессом информационного моделирования, реализация образовательных программ высшего и дополнительного образования [3].

Информационное моделирование в странах Бенилюкса осуществляется через общую экспертную организацию, но и государственные структуры активно участвуют в поддержке этой организации, в том числе через требование использования BIM с форматом IFC. В

Нидерландах государственные заказы выполняются только с применением BIM. Частные предприятия так же активно стараются активно применять данные технологии [4].

В Голландии и еще 23 странах мира, начиная с 2003 года, работают над совершенствованием BIM-технологий с единым обменным стандартом элементов здания в формате IFC. Голландское правительство следует основной идеи:

• -    поиск способа снижения стоимости и ускорения строительства;

• -    поддержание высокого уровня эксплуатации, уменьшение потребления ресурсов.

В Великобритании внедрение технологий курировала специально созданная в мае 2011 года на государственном уровне «Британская рабочая группа по внедрению BIM и цифрового строительства». Соединенное Королевство является мировым лидером по внедрению BIM-технологий в проектах, финансируемых из государственного бюджета. С 2016 года в стране введён BIM мандат, обязывающий все государственные проекты реализовывать с применением информационных технологий. Главной стратегией правительства по внедрению BIM является:

• -    снижение капитальных затрат;

• -    снижение выбросов СО 2 при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Большой толчок в развитии BIM стандартов дало проведение в июле 2012 года летних Олимпийских игр в Лондоне, подготовка к проведению которых началась в 2005 году. Разработка детальных BIM моделей Олимпийских объектов и строительство с применением цифровых технологий позволило применить передовые дизайнерские решения, выдержать жесткие сроки и ввести объекты в эксплуатацию. Например, Лондонский стадион удалось построить за 1000 дней и ввести в эксплуатацию на 3 месяца раньше запланированного строка, сэкономив при этом финансовые средства по сравнению с первоначальным объектом в размере 10 миллионов фунтов стерлингов [5].

Внедрение BIM в Дании началось давно – эта страна является одной из первых, внедрившей технологии информационного моделирования. При этом переход на информационные технологии имеет не только внутригосударственные интересы, но и помогает датским компаниям оставаться конкурентоспособными на международном рынке. Процесс перехода Дании на BIM имеет ряд особенностей:

• -    внедрение в Дании технологий информационного моделирования на государственном уровне всегда исходило инициативой от частных компаний;

• -    государство требует использования в государственных бюджетных строительных проектах применение «информационно-коммуникационных технологий» (ICT – Information and Communication Technology).

Основные требования по использованию BIM относятся к инвесторам и заказчикам зданий и включают: координацию ICT, управление цифровыми объектами, координацию цифровую и сетевую, использование информационной модели, цифровое участие в тендерных процедурах, предоставление в цифровом виде строительной документации, а также цифровую инспекцию проектов [6].

Финляндия, близкая к России по ряду условий, стала участником проекта BIM Exchange по разработке единого классификатора строительных элементов на основе опыта Дании, в котором так же участвуют Норвегия, Швеция, Литва, Латвия и Эстония. В Финляндии процесс внедрения BIM (в основном, моделирование) в сфере строительства начался в 1990-х годах. В ходе развития, начиная с 2007 года, ввелось требование государственных служб, отвечающих за строительство, в виде применения информационных технологий для проектов. В начале оно представляло собой соблюдение национальных стандартов и соответствие стандарту IFC, но со временем сформировался документ COBIM (Common BIM Requirements). В ходе использования и переосмысления 27 марта 2012 года внедрена новая редакция данного документа – COBIM 2012, актуальная и по сей день. В нем были переработаны разделы, а также добавлены совершенно новые. Для недопущения путаницы в дальнейшем была введена версионность документа, на текущий момент – v1.0. Целью COBIM является систематизация и разработка в Финляндии общих требований по использованию информационных технологий на стадиях жизненного цикла объекта, что позволило повысить рентабельность и доходность BIM в строительстве [7].

В Норвегии с 2010 года на законодательном уровне закрепили использование технологий информационного моделирования в соответствии со стандартами IFC/IFD для проектов с участием государства. Некоммерческие организации являются основными элементами по внедрению BIM-технологий в Норвегии и странах Северной Европы.

Деятельность некоммерческих организаций придерживается тех же целей, что и большинство стран Северной Европы, а именно: разработка и совершенствование национальных и международных стандартов для BIM, обмен опытом в использовании Open BIM, координация внедрения технологий информационного моделирования на международном уровне и повышение конкурентоспособности [8].

В Германии цифровое проектирование и строительство достаточно давно стало стандартом на всей территории. Основной принцип внедрения BIM технологий в Германии: «строительство сначала цифровое, а потом реальное». В 2015 году в Германии был разработан стратегический план развития, создан региональный центр компетенции, а также выделены первые 50 миллионов евро на поддержку 30 пилотных проектов различного назначения. Немецкое отделение экспертного сообщества запустило в Германии программу поддержки внедрения BIM, которая позволила реализовать ряд пилотных проектов. Целью этого было выявить и оптимизировать использование BIM, демонстрируя при этом преимущества работы. Среди реализованных в рамках данной программы – крупнейшие проекты по строительству туннелей, мостов, дорог. Так же было приложено много усилий для разработки стандартов BIM. В 2005 году в Германии был создан «Объединенный комитет электроники в строительстве», призванный автоматизировать процесс обмена строительными данными. Данный стандарт содержит информацию о порядке и составе передаваемой информации на разных этапах выполнения проекта. Стандарт содержит подразделы, описывающие объем передаваемой информации. Они носят названия Х51 и Х52 [9].

Одним из примеров внедрения BIM-технологий в строительный сектор Канады является реконструкция стадиона Park Olympic de Montro и его последующая эксплуатация. В процессе реконструкции была произведена перепланировка стадиона с добавлением дополнительных офисов, что потребовало внесения изменений в конструкции окон, а также повлекло последующие изменения в его эксплуатации. За счёт воссозданной модели стадиона, легкого доступа к необходимой документации и возможности добавлять и убирать элементы, стоимость строительных работ снизилась по отношению к планируемой. При этом эксплуатация стадиона как спортивного объекта в процессе реконструкции не прекращалась, а была изменена в связи с проводимой перестройкой. В Канаде создан специальный правительственный орган Canadian BIM Council, который занимается управлением внедрения технологий информационного моделирования в строительную отрасль Канады [10].

Активное развитие технологий информационного моделирования в США началось после 2003 года, когда управление служб общего назначения (GCA), служба общественных зданий (PBS), а также управление главного архитектора (OCA) учредили национальную программу «3D-4D-BIM». Применение технологии BIM стало обязательным для всех крупных проектов, получающих государственное финансирование с 2007 года. Широкое использование технологий информационного моделирования в Северной Америке увеличилось с 28% в 2007 году до 71% в 2012 году. Исследование, проведенное компанией McGrawHill в 2014 году, показало, что BIM в США активно применяется для взаимодействия между подрядчиками. McGrawHill разработал индекс вовлеченности BIM для измерения уровня участия подрядных организаций, определивший, что в США имеется 21% пользователей с низким уровнем, а также 22% с высоким и очень высоким уровнем вовлеченности в BIM [10].

Сингапур с 2007 года начал активно внедрять BIM технологии при строительстве и эксплуатации. В 2011 году появились первые обязательные требования по использованию данных технологий. С 2013 года все строительные объекты площадью более 20 тыс. кв. м должны реализовываться с помощью BIM-технологий, а с 2015 года – все строительные объекты площадью более 5 тыс. кв. м. Согласно дорожной карте, предоставленной правительством Сингапура, основной задачей BIM является выполнение следующих пунктов:

• -    полное 3D-моделирование строительства, в том числе наличие 3D-моделей всех включенных элементов на протяжении всей «жизни» объекта;

• -    сокращение времени для обнаружения и решения любых возникающих проблем;

• -    возможность координировать, планировать и контролировать сроки выполнения задач;

• -    упрощение доступа и хранения любой документации, связанной со строительством;

• -    возможность точечного подсчёта необходимых деталей, персонала, инструментов;

• -    полный контроль над всеми «бытовыми» процессами (вода, электричество и т.д.).

В начале 90-х годов в Сингапуре стартовала IT инициатива CORENET (Construction and Real Estate Network) с целью пересмотреть концепцию бизнес-процессов в строительной отрасли для повышения качества и производительности труда. Реализация такого проекта предполагала одновременное выполнение в Сингапуре и других странах отработанной технологии моделирования зданий, наличие эффективных программ, адаптация проектных требований, разработка алгоритмов требований к проектам [11].

Для оценки степени внедрения BIМ технологии Марком Бью и Мервином Ричардсом была разработана модель уровней зрелости BIM (диаграмма Бью-Ричардса) (рис. 1) [12]. Данная модель описывает уровни зрелости BIМ-технологии, уровни внедрения в организации или стране в целом. Данная диаграмма наглядно демонстрирует степень полноты внедрения технологии информационного моделирования, показывает переход от классических чертежей САПР к комплексному BIM-решению. Мервин Ричардс и Марк Бью выделили 4 основных уровня зрелости BIM, которые показывают степень внедрения и использования BIM технологии: уровень 0 соответствует традиционному CAD в 2D-формате, уровень 1 предполагает частичное использование 3D моделирования (модель используется, в основном, для визуализации будущего проекта); на уровне 2 разрозненные модели собираются в сводную модель, при этом предполагается добавление календарных графиков реализации проекта и стоимостные показатели; уровень 3 предполагает создание интегрированной модели, которая создается и используется всеми участниками процесса реализации на протяжении всего жизненного цикла.

На сегодняшний день реализация BIM технологии в разных странах находится на разных уровнях зрелости, так, например, в США и Великобритании достигнут «уровень 2» по диаграмме Бью-Ричардса. Достижение данного уровня означает полный переход взаимодействия участников в единую информационную среду, использующую трехмерные модели объектов капитального строительства на всех этапах жизненного цикла. Для таких стран как Беларусь и Казахстан характерен «уровень 1» зрелости BIM.

ДИАГРАММА БЬЮ-РИЧАРДСА

Рис. 1. Диаграмма Бью-Ричардса [12].

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в рассмотренных странах с разной интенсивностью идут процессы внедрения BIM-технологий на стадии проектирования и эксплуатации объектов капитального строительства. В развитых странах Западной Европы, Северной Америки и Азии приняты государственные программы, регламентирующие обязательное применение BIМ-технологий при реализации строительных проектов, финансируемых за счёт государственного бюджета. Развивающиеся государства не разрабатывают свои нормативные документы и программное обеспечение для выполнения проектов с использованием BIM, а используют заимствованные из США и Великобритании с адаптацией их к своим условиям.

Проведенный анализ показал, что основными проблемами и препятствиями для внедрения BIM для архитектурно-строительного проектирования в зарубежных странах являются:

• -    отсутствие однозначных требований со стороны государств к применению BIM при реализации строительных проектов, финансируемых за счёт государственного бюджета;

• -    отсутствие компетенций в области BIM у всех участников процесса строительства, работающих с проектной документацией;

• -    недостаточное развитие информационной инфраструктуры в масштабах государства;

• -    неразвитость национальных производителей программного обеспечения;

• -    особенности национальной нормативной базы в области проектирования и строительства;

• -    государственные языки, отличные от английского, на котором разрабатываются передовые документы и интерфейсы программного обеспечения в области BIM.