BIM в инфраструктурном строительстве. Обзор ситуации на российском рынке

Авторы:
Анастасия Машковская, руководитель проектов компании «Айбим»
Дамир Ильясов, BIM-менеджер компании «Айбим»

В России BIM-технологии стали применятся позднее, чем в западных странах. Но ведущие девелоперы в гражданском строительстве уже перешли на BIM и требуют того же от подрядчиков. По опросу, проведенному «Деловой Россией» в марте 2021 года, 12% российских девелоперов используют BIM при проектировании.

В промышленности также все чаще прибегают к цифровому моделированию. Инфраструктурное строительство остается на последнем месте по степени осознанности в применении BIM-технологий. В этом сегменте крайне мало организаций, использующих информационное моделирование.

Тем не менее, такие компании есть. Примеры российских проектов, реализованных с применением BIM-технологий:

• Компания ГК «Моспроект-3» выбрала в качестве пилотного BIM-проекта Северный дублёр Кутузовского проспекта. Речь идет об участке дороги от Молодогвардейской транспортной развязки до ММДЦ «Москва-СИТИ» вдоль Смоленского направления МЖД (СДКП). Его протяженность 10,3 км. Основной сложностью проекта было множество пересечений с дорожной сетью, железной дорогой, метро, инженерными коммуникациями и даже Москвой-рекой.
• Компания «Севзапдорпроект» выполнила капитальный ремонт участка трассы Р-234 (Кострома-Киров-Пермь) с использованием BIM-технологий. На участке дороги нужно было запроектировать 53 водопропускных трубы, 60 пересечений и примыканий, около 450 погонных метров водопровода и канализации, 10 участков освещения. А также – провести переустройство линии электропередач, разместить шумозащитные экраны и подпорную стенку.
• Компания «Автодор-Инжиниринг» использовала BIM при капитальном ремонте участка автомобильной дороги М-7 «Волга» (Москва-Владимир-Нижний Новгород-Казань-Уфа, подъезд к городу Иваново).
• Специалисты «Айбим» реализовали несколько проектов в инфраструктурной сфере. Среди крупных:
  • Цифровизация строительства для компании «Автобан» и внедрение календарно-сетевого и визуального планирования строительства с использованием ПО Spider Project и Synchro от Bentley. В качестве пилотного проекта выбрали 9-й участок ЦКАД-4. И в результате использования новых технологий показатель выработки на единицу техники на этом участке поднялся с 50 до 70%.
  • Разработка визуальной модели организации строительства для компании «ВТМ дорпроект» с использование ПО Synchro. В результате внедрения ПО и обучения сотрудников компании в рамках проекта сооружения «Путепровода через ж/д пути на 33 км Можайского шоссе» обнаружили и устранили множество недочетов и коллизий. Благодаря применению нового подхода смогли решить сложные задачи без дополнительных затрат и отставания от графика. Например, в точке пересечения с железной дорогой требовалось смонтировать пролет. Строительство осложнялось тем, что монтажные работы можно было вести только в перерывах между поездами, когда у РЖД случались краткие «окна» в расписании. Чтобы успеть закончить работы в согласованное время, построили график готовности остальных элементов конструкции и устранили риски, выявленные на этапе анализа.

В дорожном строительстве обычно используется ПО на стыке BIM и ГИС. Работы по созданию ГИС автомобильных дорог ведутся более 20 лет. Что касается именно BIM – о нем заговорили в середине 2010-х. Многие статьи 2014-2015 гг. начинают раскрывать эту тему подробнее. Но с тех пор качественного скачка в плане внедрения технологий не произошло.

С этого года повышенный интерес к информационной модели наблюдается среди всех организаций, работающих с государственным финансированием. Это связано с Постановлением Правительства Российской Федерации № 331 от 05 марта 2021. Согласно постановлению с 1 января 2022 формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства обязательно для контрактов с государственным участием. Это в особенности касается инфраструктурных компаний, где государственный бюджет составляет до 100% (например, при строительстве дорог).

Популярное ПО для BIM-моделирования в инфраструктурных организациях

На российском рынке применяют как зарубежное, так и отечественное программное обеспечение. Оно отличается от того, что принято использовать в гражданском и промышленном сегментах: инфраструктурные САПР тесно связаны с геоинформационными системами (ГИС).

Перекликание BIM в инфраструктурных объектах и ГИС обусловлено несколькими факторами:

• большой размер и протяженность объектов
• привязанность к географическим координатам
• зависимость инфраструктурных объектов от местности, в которой они существуют.

Разница в подходах отражается на линейке продуктов производителей программного обеспечения. Например, у компании Autodesk есть Revit, широко используемый в гражданском сегменте, и AutoCAD Civil 3D, Infraworks, предназначенные для проектирования объектов инфраструктуры.

Помимо AutoCAD Civil 3D, среди самого популярного ПО для инфраструктурного строительства можно выделить Кредо Дороги, Topomatic Robur – Автомобильные дороги, IndorCad/Road и OpenRoads. Ниже мы поделимся опытом работы специалистов «Айбим» с этими продуктами.

Кредо Дороги

Это программное обеспечение позволяет получать как выходные документы (чертежи, ведомости), так и информационную модель объекта.

Плюсы:

• Почти весь спектр работ можно осуществить внутри продуктов Кредо. Но в этом случае придется покупать полный пакет продуктов, что требует существенных затрат.
• Очень широкий функционал по проектированию дорог по нормам РФ и в соответствии со сложившейся у нас практикой.
• Наличие инструментов по обработке результатов лазерного сканирования и для моделирования водопропускных труб.
• Анализ проектных решений (видимость, возможность проезда транспортных средств, устойчивость откосов).
• Выпуск документации по нормам РФ без дополнительных настроек.

Минусы:

• Сложность реализации обмена данными с другими программными продуктами.
• Ограниченный функционал по формированию 3D моделей, не являющихся частью конструкции автомобильной дороги.
• Не доработан экспорт в IFC в плане передачи атрибутивной информации. Также отсутствует возможность настройки экспорта в IFC.
• Низкая гибкость: несмотря на широкий набор инструментов, проектировщик ограничен в выборе метода проектирования. Это приводит к увеличению трудозатрат при решении нестандартных задач (например, проектирование улиц с местными проездами одним поперечным профилем).

Topomatic Robur – Автомобильные дороги

В этом ПО налаживается весь технологический процесс: от обработки данных предварительных изысканий до инженерного сопровождения проекта.

Плюсы:

• Хорошо налаженный обмен данными с другими программными продуктами.
• В актуальной версии реализована динамическая связь всех чертежей и ведомостей с моделью, добавлен удобный функционал по созданию макетов чертежей и шаблонов ведомостей.
• Возможность создавать в библиотеке 3D модели, подготовленные в сторонних программах, с атрибутивной информацией.
• Наличие инструментов для моделирования водопропускных труб.
• Анализ проектных решений (видимость, возможность проезда транспортных средств, устойчивость откосов).
• Дополнение функционала при наличии навыков программирования.
• Создание объемных геологических моделей.
• Выпуск документации по нормам РФ без дополнительных настроек.
• Относительно низкая стоимость.

Минусы:

• Отсутствует функционал по формированию 3D-модели.
• Не все элементы можно экспортировать в IFC. Также отсутствует возможность настройки экспорта в IFC.
• Высокие трудозатраты при использовании инструментария по созданию сложных конструкций поперечных профилей автомобильных дорог.

IndorCad/Road

В программном обеспечении создаются все необходимые документы (чертежи, описания) и информационная модель.

Плюсы:

• Хорошо реализованный обмен данными с другими программными продуктами.
• Довольно гибкие настройки экспорта в IFC.
• Динамическая связь модели с чертежами и ведомостями.
• Функционал по проектированию наружного освещения.
• Можно создавать параметрические 3D объекты.
• Наличие инструментов для моделирования водопропускных труб.
• Создание объемных геологических моделей.
• Выпуск документации по нормам РФ без дополнительных настроек.
• Низкая стоимость.

Минусы:

• Недостаточный функционал при проектировании ремонта покрытия.
• Низкая гибкость: выбор метода проектирования ограничен. Из-за этого возникают сложности при решении нестандартных задач.

AutoCAD Civil 3D

Компания Autodesk обладает большим опытом в создании решений для проектирования дорог и разработала первый BIM-стандарт по инфраструктуре, который используется до сих пор. Их система позволяет работать со всеми стадиями строительного проекта – от планирования и проектирования до реконструкции и ремонта автомобильных дорог.

Плюсы:

• Решение широкого спектра задач: геодезия, дороги, напорные и безнапорные трубопроводы, работа с ГИС.
• Гибкий инструментарий для работы с информационной моделью: можно создавать практически любые модели, извлекать и присваивать моделям любую информацию. Возможность создавать и редактировать произвольные 3D объекты на основе поверхностей и с помощью функционала AutoCAD.
• Возможность самостоятельно дополнять функционал, автоматизировать процессы с помощью встроенных средств автоматизации.
• Наличие огромного количества дополнительных надстроек и дополнений.
• Хорошо организованная совместная работа с помощью внешних ссылок и быстрых ссылок на данные.
• Динамическая связь всех видов динамических таблиц с моделью.
• Интеграция с облачными сервисами, возможность хранения информации в них.

Минусы:

• Отсутствие стандартных решений при проектировании по стандартам РФ. Например, нет многослойного выравнивания и фрезерования, устройства присыпных обочины, раскладки на элементы сборных колодцев. Из-за этого необходимо создавать множество дополнительных элементов конструкций, колодцев, труб. Для создания элементов используют такие инструменты, как Subassembly Composer, Конструктор элементов, Infrastructure Parts Editor. С другой стороны, это же придает программному обеспечению большую гибкость.
• Отсутствие инструментов для моделирования кабельных сетей, как воздушных, так и подземных. Как следствие – необходимость использовать инструменты напорных, безнапорных трубопроводов, коридоры, характерные линии, блоки.

OpenRoads

Компания Bentley имеет больше специализированных решений для инфраструктуры чем Autodesk. Эти решения широко используются во многих странах, но в России пока не распространены.

Плюсы:

• Решение широкого спектра задач: геодезия, геология, дороги, трубопроводы, работа с ГИС.
• Наличие специализированного инструмента для проектирования мостовых сооружений – OpenBridge, и инструментов для моделирования водопропускных труб.
• Возможность создавать параметрические 3D объекты.
• Возможность моделировать и анализировать транспортные потоки.
• Гибкий инструментарий: можно создавать практически любые модели, извлекать и присваивать моделям разную информацию.
• Хорошо реализована динамическая связь объектов модели друг с другом.

Минусы:

• Мало информации о ПО на русском языке и специалистов, умеющих с ним работать.
• Высокая стоимость, необходимость покупки нескольких различных продуктов (отдельно – OpenRoads, отдельно – OpenBridge и другие).

Использование 3D-модели для 4D/5D моделирования

Стандартная для BIM 3D модель преобразуется в 4D и 5D с помощью дополнительного программного обеспечения. Для создания 4D модели на российском рынке часто используется ПО Synchro от Bentley, для реализации 5D мы обычно внедряем собственную разработку – Larix.EST.

Преимущества 4D модели:

• Наглядный поиск коллизий в ПОС
• Снижение затрат, за счёт сокращения сроков и повышения качества планирования
• Контроль прогресса строительства, выявления ограничений.

Преимущества 5D модели:

• Оценка стоимости проекта на каждом этапе
• Детализация калькуляции до конечного конструктивного элемента BIM-модели
• Повышение скорости формирования оценки стоимости строительства.

Стоит отметить, что при использовании 4D и 5D в инфраструктурном строительстве есть определенные нюансы, по сравнению с гражданским сегментом. Из-за очень большой протяженности объекта страдает наглядность и нет возможности смотреть за ходом строительства на нескольких участках одновременно.

Препятствия на пути внедрения и преимущества BIM-технологий

Препятствия к внедрению BIM-технологий в инфраструктуре можно разделить на 3 категории:

1. Препятствия внутри компаний
2. Проблемы с применением ПО
3. Отсутствие или не проработанность нормативных документов, регламентов и стандартов.

Уровень зрелости инфраструктурных компаний в части внедрения BIM и их готовность цифровизировать процессы очень низкий. Иногда проектирование сводится к привязке в табличной форме типовых решений из альбомов, с опорой на недостаточно информативные и не всегда актуальные чертежи. Например, не проектируют водопропускные трубы, а привязывают типовую конструкцию по плану и поперечному профилю.

При внедрении BIM необходимо повысить детализацию проектных решений на ранних стадиях. Решения, которые уточнялись на стадии рабочей документации или не прорабатывались вовсе, потребуют детальной проработки на стадии проектной документации. Иначе создать модель невозможно. В свою очередь, детальная проработка увеличивает трудозатраты и время, необходимое на выполнение проекта, потребуется пересмотр границ проектной и рабочей документации.

Также нужно запроектировать абсолютно все элементы объекта непривычным для себя способом. Фактически речь идет не о внедрении нового ПО, а о перестройке бизнес-процессов внутри компании, отказе от старых методов работы и трансформации мышления в целом. К тому же придется перестраивать отделы в компании и нанимать новых сотрудников. Это довольно долгий и дорогостоящий процесс.

Существуют сложности и в применении специализированного ПО. Для гражданского и промышленного строительства используется стандарт IFC. Но даже его последняя версия, IFC4, работает не со всеми пространственно-распределительными данными. Примеры – материалы изысканий и сети транспортной корреспонденции. Подобная информация есть в ГИС. Но ГИС концентрируются на мелкомасштабных моделях местности.

Например, есть сведения об осях автомобильных дорог, но нет информации о конструкции дорожной одежды, поперечном профиле или искусственных сооружениях. Чтобы получить такие данные необходимо использовать специальные САПР для автомобильных дорог. Таким образом, российское ПО не в полной мере отвечает требованиям проектировщиков. 

В свою очередь, зарубежные продукты не адаптированы к российским нормам на 100%. При их использовании нужно проделать дополнительную работу – разработать шаблоны, доработать функционал ПО для автоматизации процессов моделирования, расчетов, оформления документации.

Нормы оформления документации тоже в РФ не способствуют переходу на BIM. Они разработаны для ручного создания и прочтения чертежей и плохо поддаются автоматизации. Не хватает регламентирующих документов. Такие документы есть для промышленного и для гражданского сегмента строительства, но почти нет для инфраструктуры. Даже в постановлении премьер-министра перечислены детальные требования к BIM в площадном строительстве, но их нельзя отнести к линейному объекту.

Но несмотря на все сложности, компании тратят немало времени и средств для перехода на BIM. У цифрового моделирования есть ряд весомых преимуществ:

1. Экономия времени и ресурсов. Сокращается время работы сотрудников при внесении изменений в проект, увеличивается качество проектирования и предупреждаются коллизии. Это возможно благодаря разносторонней оценке ситуации и, как следствие, большей обоснованности принятых проектных решений.
2. Сводная модель. В модели присутствуют все объекты проектирования: дороги, мосты, эстакады, элементы обустройства, коммуникации. И по каждому из них можно получить различные параметры – координаты, размеры и т.д.
   Кроме того, на сводной модели легко найти коллизии еще на стадии проектирования. Модель показывает пересечения дорог с ЛЭП, трубопроводами, природными объектами.
3. Облачные технологии. Участники строительства имеют доступ к проекту в любое время и из любой точки, где есть интернет. Даже находясь на объекте, они могут вносить комментарии и замечания, делать пометки.
4. Прозрачность проекта. Использование информационной модели позволяет существенно усилить контрольную функцию документооборота.
5. Актуальность данных. Внесенные в проект правки сразу отражаются у всех участников. Благодаря этому исчезают проблемы с несогласованностью действий заказчика, проектировщика и подрядчика.
   С помощью BIM в любой момент можно подготовить качественную документацию с последними данными из цифровой модели.

Мы в «Айбим» стояли у истоков BIM-технологий в России. И понимаем, что процесс внедрения BIM непрост – компании нужно трансформировать свои бизнес-процессы, оборудовать рабочие места современной техникой и обучить сотрудников работе с новым ПО. Но эти изменения позволяют перейти на совершенно новый, прозрачный и современный подход к строительству. И после перехода невозможно себе представить, как это – работать «по старинке».