Что такое технология BIM? Ее применение в строительстве

Технология BIM (Building Information Modeling), или информационное моделирование зданий, – это достаточно новое явление в строительной индустрии, которое находит все более широкое применение. Понятие включает совокупность мероприятий по управлению жизненным циклом объекта недвижимости – от разработки проекта до демонтажа. Новая технология позволяет инженерам эффективнее управлять данными для увеличения срока службы здания, упрощения этапов возведения и эксплуатации.

Суть понятия

Традиционно проектирование зданий подразумевает работу с отдельными двухмерными проекциями: планами, чертежами, техническими документами. Технология BIM-проектирования позволяет собирать и обрабатывать данные по всем основным характеристикам объекта в едином информационном поле. Специалист получает возможность одновременного анализа конструктивных, архитектурно-планировочных, технологических, экономических, эксплуатационных решений во взаимосвязи. Информация визуализируется на трехмерной виртуальной модели с реальными физическими свойствами.

Но объемное представление проектных данных строения – это далеко не все возможности BIM. Технология добавляет переменные величины: стоимость, планы, сроки. Параметры процесса возведения здания можно просчитать еще до начала работ. Управление трехмерными моделями позволяет находить оптимальные решения для сокращения периода реализации проекта и увеличения сроков службы конструкции.

История BIM-технологий

Концепция компьютерного моделирования в строительстве начала развиваться еще в конце 20 века. В то время активно использовали CAD-технологии, но возможности техники еще не позволяли перейти на качественно новый уровень.

В 1975 году в журнале AIA (Американский Институт Архитекторов) опубликовали работу профессора Технологического Института Чака Истмана, в которой впервые упоминалась информационная модель здания под названием Building Description System. Параллельно похожие работы велись и в Европе. Например, в Финляндии в начале 1980-х годов вошел в употребление термин Product Information Model, а в США – Building Product Model. Обе системы были ориентированы не на процесс проектирования, а на его объект. Позднее сформировалось общее понятие Building Information Modeling.

В 1986 году создателем программы RUCAPS, английским инженером Робертом Эйшем, были сформулированы основные принципы информационного подхода к проектированию:

• автоматическое составление чертежей;
• создание трехмерных объектов;
• интеллектуальная параметризация зданий;
• сведение баз данных;
• распределение этапов строительства во времени и т. д.

Практическое применение технологии было продемонстрировано в ходе реконструкции третьего терминала аэропорта Хитроу.

С начала 2000-х годов история BIM-технологии перешла на новый виток. Термин стал одним из ключевых в мировой строительной индустрии. 

Для чего используют BIM

По сути, цель использования технологии информационного моделирования – это воплощение числовой информации в удобном для восприятия и анализа виде. Исходные данные в готовой модели координируются, согласуются и связываются между собой. Каждая цифра имеет конкретную физическую привязку, поддающуюся анализу и расчету. Упрощается порядок внесения корректировок, обновления.

Информация в трехмерном виде используется в следующих целях:

• разработка качественной проектной документации;
• принятие эффективных проектных решений;
• составление строительных планов и смет;
• заказ оборудования, материалов;
• управление ходом строительства;
• эксплуатация здания в течение всего жизненного цикла;
• управление недвижимостью как объектом, приносящим прибыль;
• снос и утилизация строительных конструкций;
• реконструкция, капитальный ремонт и т. д.

Практическое применение и преимущества технологии

Применение BIM-технологии в строительстве имеет множество преимуществ:

• наглядное информирование подрядчиков, инвесторов, заказчиков, контролирующих инстанций о состоянии объекта с помощью трехмерной визуализации. Возможна демонстрация моделей с использованием специальных очков;
• централизованное хранение полного спектра данных о строящемся объекте. При внесении изменений в какой-либо один раздел проектировщик может сразу проследить результаты и последствия во взаимосвязанных проекциях;
• сокращение сроков разработки проектов;
• снижение риска ошибок, выявление несостыковок на стадии проектирования, а не в ходе реализации;
• быстрый и наглядный расчет основных строительных конструкций. Для разработки инженерных комплексов используют уже созданные базы типовых узлов и элементов;
• управление в режиме реального времени. BIM-проектирование позволяет контролировать ключевые показатели объекта и сроки выполнения работ;
• автоматизация процессов управления рабочей техникой;
• быстрая выгрузка информации по результатам испытаний, изысканий, данных из проектной документации, других сведений по запросу;
• возможность изменения финансовых параметров здания, трудозатрат в отдельных спецификациях для корректировки общей стоимости строительства;
• централизованное управление бухгалтерией, закупками, программами развития;
• более простая и эффективная эксплуатация зданий;
• строительство объекта, максимально соответствующего требованиям заказчика и желаемым характеристикам.

Этапы BIM-проектирования

Применение BIM-технологий в проектировании условно можно разделить на несколько этапов.

• Создание трехмерной архитектурной модели здания. Визуализируют все разрезы, планы. Данные, необходимые для раздела архитектурных решений, загружаются автоматически.
• Расчет параметров основных элементов здания. Специалист вводит полученную модель в программу, которая выдает характеристики и одновременно выгружает чертежи, спецификации, ведомости, детализацию определения сметной стоимости строительства.
• Введение информации об инженерных сетях. В трехмерной модели определяют уровень естественной освещенности участков, тепловые потери и другие важные характеристики.
• Разработка ППР (проекта производства работ) и ПОС (проекта организации строительства). Этот этап выполняют после получения расчетов по объему работ. Календарный график программа составляет автоматически.
• Логистика. В модель вводят информацию о типах материалов и сроках их доставки на объект.

Более простыми словами процесс выглядит следующим образом.

• В программе разрабатывают блоки, которые будут изготовлены за пределами строительной площадки и не подлежат делению на части, но являются важными составляющими элементами здания: окна, двери, оборудование для освещения и отопления, вентиляция, плиты перекрытия и т. д.
• Моделируют части здания, которые будут возведены непосредственно на площадке: стены, фундамент, крышу, фасадную систему и т. д.

На любом этапе можно, например, поменять один вид отопительного оборудования на другой, с различными характеристиками и стоимостью. Объемная модель очень гибкая – это одно из ключевых преимуществ BIM-технологии. Можно менять этапы моделирования, не производя масштабных дополнительных работ по корректировке проектной документации.

По завершении строительства готовую 3D-модель можно использовать для эксплуатации здания. Для этого применяют систему датчиков. Программа контролирует аварийные ситуации, рабочие режимы инженерных коммуникаций и т. д. Трехмерная модель будет автоматически менять свою конфигурацию и содержание в соответствии с начальными данными на протяжении всего жизненного цикла здания.

Информационное моделирование строящихся объектов не заменяет традиционного проектирования, а является только одним из очередных этапов его развития. Стоит понимать, что принципиальные решения по-прежнему зависят от человека, а программа только выполняет работу по поиску, хранению и анализу предоставленной информации. Разница заключается в качестве и объеме обработанных данных, с которыми просто невозможно справиться вручную и которыми блестяще оперирует компьютер.