Проектирование зданий сегодня не просто цифровизированный процесс, современные инженеры используют возможности компьютерной техники, специальных программ и средств телекоммуникации. Инновационные программные среды поддерживают параметрическое моделирование, а также совместную работу разных специалистов. На выходе заказчик получает не только экономию средств, но и сданный в сроки объект с соблюдением всех заранее оговоренных особенностей. Алексей Андреев, Autodesk Partner Enablement Executive, KnowledgePoint, рассказал о внедрении BIM и рассмотрел реальные кейсы в России.
Человечество проектирует и строит дома тысячелетиями. Первым шагом к этому стала необходимость древнего человека в сооружении искусственного безопасного жилища в тот момент, когда ему стало тесно в естественных для него укрытиях — пещерах. Это послужило мощным фактором развития как самого человека (усложняются процессы мышления, новые навыки), так и технологий, которые его окружают (орудия труда, колесо).
Следующим этапом стало развитие математики и социальной структуры общества. Это позволило возводить и пирамиды в древнем Египте, и прекрасные храмы в античной Греции: те самые сооружения, которые до сих пор поражают воображение человека.
Начиная с XIX века индустриализация приводит к росту городского населения; местным жителям требуется больше жилья и общественных объектов; развивается наука. В связи с этим строительная отрасль становится одной из основных в человеческом обществе. Более того, в этой сфере начинают формироваться новые профессии и узкие специальности: появились архитекторы, проектировщики, конструкторы, инженеры. Каждый специалист должен был работать сообща, любой сбой не позволил бы подготовить все необходимое для возведения здания.
Вплоть до 1980-х годов процесс проектирования велся вручную, только на кульманах и больших ватманах. Поэтому, когда возникала необходимость организовать совместную работу разных специалистов или свести ее вместе, процесс затягивался и оказывался трудоемким.
Эра документации (Era of Documentation)
Первые изменения произошли в тот период, когда производство компьютеров стало массовым. В 1982 году компания Autodesk выпустила на рынок первую версию AutoCAD. Программа позволяла автоматизировать проектирование, сделать его быстрее и удобнее. Выход AutoCAD оказался вехой, после которой рабочим местом проектировщиков стал компьютер.
Это намного упростило работу: можно было быстро исправлять и корректировать чертежи, стало легче совмещать результаты работы разных специалистов и повторно использовать сделанные наработки. Вплоть до сегодняшнего дня у тысячи пользователей, занятых в архитектурно-строительной отрасли, на компьютерах установлен AutoCAD.
Но человечество развивается, требования к зданиям и процессу проектирования меняются, скорость необходимых изменений и количество людей, вовлеченных в процесс проектирования, растет.
Эра оптимизации (Era of Optimization)
Принципы BIM (Building Information Modelling, информационное моделирование зданий — «Хайтек») были заложены в конце XX века, концепция развивалась и совершенствовалась. Уже в начале XXI века в разных странах начинают реализовываться пилотные проекты по работе с цифровыми технологиями при строительстве, а цифровизация начинает занимать центральное место в трансформации строительной отрасли.
Подобные инновации решали проблемы, которые зачастую возникали при проектировании, например, появилась возможность работы с единым набором актуальных моделей различным специалистам. Уже на этапе проектирования они могут находить и исправлять коллизии, избежав потери времени и судорожного нахождения вариантов коррекции на этапе строительства. Таким образом, комплексное рассмотрение объекта строительства на протяжении всего его жизненного цикла и советующая работа с его цифровой BIM-моделью открыли перед специалистами абсолютно новые возможности, такие как:
- точное понимание, какой объем материалов необходим;
- какие специалисты из каких областей требуются;
- построение качественных и полных планов строительства, включая данные о том, когда и какое оборудование необходимо.
Все это позволяет устранить перезаложенные объемы строительных материалов, буферное время «на всякий случай» и получать реальные сметы и сроки строительства, в том числе работать с подрядными организациями по реально завершенным объемам работ. Использование BIM делает строительный процесс прозрачным. Как результат заказчик получает введенный в эксплуатацию объект в запланированные сроки и в рамках заложенного бюджета (при этом точно в соответствии с проектом). Вторичные выгоды: резкое сокращение отходов от строительной отрасли и значительное повышение производительности труда на стройплощадке.
Признанием эффективности такого подхода стала программа правительства Великобритании 2012 года, по которой государственные проекты по строительству общественных зданий должны были использовать BIM. Результаты впечатляли: государство не только сэкономило на строительстве (британцы даже шутили, что они строили четыре школы, а пятую получали бесплатно), но и завершило стройки раньше, чем это изначально планировалось — и это не конец. За последние годы использование BIM в Великобритании продолжает расти. По данным ежегодных опросов NBS, в 2011 году 43% профессионалов отрасли не только не использовали BIM, но даже не слышали о нем. На сегодняшний день осведомленность о нем в стране практически повсеместна: 73% респондентов уже использовали BIM в 2019 году. Кроме того, опрошенные эксперты отмечают улучшение координации информации, повышение производительности, снижение рисков на производстве и повышение рентабельности при использовании на проектах.
Великобритания стала первым государством, правительство которого утвердило BIM-мандат. Благодаря поддержке правительства страна радикально приняла стратегию BIM, которая прославила глобальный имидж британских дизайнеров, подрядчиков и других профессионалов.
Британский опыт стал настолько показательным, что правительства некоторых государств включили в свою повестку темы по использованию BIM в проектировании и строительстве.
Так, например, в 2015 году в связи с ростом популярности в странах-членах Европейского Союза Совет архитекторов в Европе (ACE) создал рабочую группу для рассмотрения правовых, технических и финансовых вопросов, связанных с появлением BIM, а также для разработки европейского стандарта (CEN). В конце 2017 года в рамках программы ЕС «Творческая Европа» была проведена конференция «BIM в Европе», на которой были освещены первые результаты, проделанные за три года рабочей группой ЕС по BIM.
Все большее число европейских государств (среди них — Дания, Финляндия, Германия, Литва, Нидерланды, Франция и Италия) стимулируют внедрение BIM в сферу государственных закупок. Среди стран ЕС уже сейчас есть показательные результаты. К примеру, в 2007 году Дания одной из первых ввела требования BIM в свой закон о государственных закупках. Имея более чем десятилетний опыт работы, страна стала одним из европейских лидеров по внедрению BIM. Уже в 2016 году порядка 78% датских строительных компаний знали о BIM и использовали его для создания трехмерной визуализации и проведения анализа производительности на BIM. Фактически более 65% компаний, использующих BIM в Дании, рассчитывают использовать его для всех проектов в течение следующих пяти лет. Франция — другой пример страны, где BIM успешно внедряется. В 2015 году в стране был запущен «План цифрового перехода в строительной промышленности», и уже к 2017-му уровень внедрения BIM в строительной отрасли достиг 38% — на практике только за год с использованием BIM было построено 500 000 домов.
Что же позволило BIM показать такие результаты?
В первую очередь, это полноценное использование возможностей компьютерной техники, специальных программ и средств телекоммуникации. Проектирование ведется в инновационных программных средах, поддерживающих параметрическое моделирование (например, Autodesk Revit) и совместную работу разных специалистов (например, BIM 360). Такие системы не только позволяют бесшовно и быстро организовывать работу больших коллективов проектировщиков над одним проектом, но и выявлять коллизии и ошибки проектирования до того, как начнется стройка, и своевременно устранять их. Наличие цифровой модели дает возможность с предельной точностью определить потребность в строительных материалах, а также прорабатывать разные варианты решений и отделки, что позволяет точно управлять стоимостью строительства. Сам процесс строительства становится прозрачным и предсказуемым: на основе BIM-модели можно сделать полный график строительства, направлять необходимую технику в точно определенное время, понимать, какой подрядчик какими работами занимается, и четко контролировать объемы и качество завершенных проектов. Более того, эта же модель переходит на фазу эксплуатации и является основой для полноценного умного дома. Таким образом BIM управляет всем жизненным циклом здания и сооружения.
Как внедряют BIM в России
В России же систему,по данным Минстроя, используют всего 5–7% компаний: объем рынка в стране составил $66–67 млн. По оценкам PWC, BIM в России пока что составляет лишь 1,5% мирового рынка, однако к 2023 году ожидается его увеличение на 50% при ежегодном среднем темпе роста рынка в районе 14%. Хотя внедрение BIM в России происходит медленнее, чем в той же Великобритании или в некоторых странах ЕС, в последние несколько лет мы увидели ряд ключевых событий по внедрению BIM-технологий на государственном уровне. Так, в 2015 году стартовала реализация плана внедрения технологий BIM в области промышленного и гражданского строительства, и были определены 25 пилотных проектов, среди которых: Красноярская краевая клиническая больница; Центр паллиативной медицины в Колпино под Санкт-Петербургом и отделение скорой помощи в Александровской больнице в Санкт-Петербурге. Наряду с этим российские власти также приняли решение о создании единой системы классификации, в которую будут внесены более 70 тыс. сборных конструкций и строительных материалов. В 2017 году в России был утвержден план мероприятий (Дорожная карта) внедрения технологий информационного моделирования (BIM-технологий). А уже в 2018 году вышло поручение президента «О модернизации строительной отрасли и повышении качества строительства», и через год в Минстрое представили доработанную концепцию внедрения системы управления ЖЦ объектов капстроительства с использованием BIM-технологий.
Российская академическая среда также наблюдает за развитием цифровых новшеств в области строительной отрасли и подхватывают эту тенденцию: главные российские вузы в той или иной степени уже включили BIM в свои образовательные программы. Так как использование BIM требует новых компетенций, на базе ВШЭ, МГУ, РАНХиГС, МГТУ им. Баумана и других проходят круглые столы и курсы профессиональной переподготовки по внедрению BIМ — как с точки зрения инженерной, так и со стороны управленческой практики. Научная среда также изучает вопрос внедрения технологии в стране, рассматривая как его преимущества, так и причины медленного темпа внедрения — доказательством тому является большой объем публикаций по тематике BIM.
В том числе мы видим, как BIM внедряется на образовательном уровне через WorldSkills. Так, на 45 международном чемпионате WorldSkills в Казани в 2019 году была специальная зона FutureSkills, где были представлены компетенции XXI века. Именно там российским Союзом WorldSkills компетенция BIM была представлена миру, и Россия стала родиной BIM-компетенции WorldSkills.
Хотя BIM-компетенция и является самой молодой среди FutureSkills, но в то же время она — одна из самых перспективных: уже сейчас она рекомендована WorldSkills International на включение в основной состав компетенций на следующем чемпионате мира в Шанхае в 2021 году. А в рамках только что закончившегося международного онлайн тренировочного лагеря FutureSkills Skill Camp, организованного WolrdSkills, BIM-компетенция стала одной из самых популярных: участие в ней приняли 136 человек из 16 стран мира.
Несмотря на то, что российские строительные компании только начинают активное использование технологий, уже сейчас можно увидеть завершенные проекты, где BIM использовалось не только на стадии проектирования, но и на этапах контроля безопасности и строительства. Крупнейшими проектами в России являются олимпийские объекты в Сочи, футбольные стадионы к чемпионату мира по футболу 2018 года, космодром Восточный и другие.
С помощью BIM российской компании «Горпроект» удалось спроектировать самое высокое здание в Европе — башню «Лахта-Центр». Здание расположилось на набережной Санкт-Петербурга и стало самым северным в мире меганебоскребом. Комплекс возвышается на 462 м над Финским заливом и служит штаб-квартирой ПАО «Газпром». Генеральный директор «Горпроекта» Сергей Лахман, считает проект самым сложным из портфолио своей компании. Перед командой «Горпроекта» стоял целый ряд сложных инженерных задач, которые удалось решить с помощью BIM-технологий. Под руководством дизайнера Филиппа Никандрова компании удалось создать уникальный архитектурный дизайн, используя параметрическое моделирование для оптимизации облицовки фасада. Благодаря энергоэффективному дизайну и особому фасаду, не препятствующему миграции птиц, «Лахта-Центр» получил Сертификат LEED Platinum. Другой сложностью стали климатические условия, в которых был построен комплекс: проблема обледенения зимой была решена с помощью светящихся сетчатых металлических пластин, покрывающих зону шпиля, а проблему перегрева в летнее время решил двустенный фасад здания и автоматические жалюзи, которые обеспечивают естественную вентиляцию, предотвращая перегрев естественной буферной зоны между обшивками. Все эти задачи было бы невозможно воплотить без использования BIM — на протяжении всего жизненного цикла проекта компания передавала владельцу BIM-модель для эксплуатации и обслуживания.
За последнее десятилетие строительная отрасль сильно шагнула вперед. Результаты, которые достигаются благодаря использованию BIM, подчеркивают важность и необходимость технологии. Отрасль движется в правильном направлении. В России в частности делаются правильные шаги на пути к истинной цифровизации отрасли архитектуры, инжиниринга и строительства.
Читайте также:
Годовая миссия в Арктике закончилась, и данные неутешительны. Что ждет человечество?
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком
Ученые выяснили, почему дети являются самыми опасными переносчиками COVID-19