Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий 9785970602911

Citation preview

Талапов В. В.

Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий Рекомендовано НРО УМО вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 270800 “Строительство”

Москва, 2015

УДК 721.01:004.9BIM ББК 38.2+32.973.26-018.2 Т16 Талапов В. В. Т16 Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий. – М.: ДМК Пресс, 2015. – 410 с.: ил. ISBN 978-5-97060-291-1 Эта книга посвящена новейшей компьютерной технологии – информационному моделированию зданий (BIM) – и является уже вторым изданием по этой теме на русском языке. Технология BIM возникла сравнительно недавно, но за последние годы активно становится доминирующей в мировой проектно-строительной практике, заменяя все ранее применявшиеся методы проектирования. Настоящая книга является учебником по основам BIM, популярно объясняющим, что такое информационное моделирование зданий, как оно возникло, где и кем используется, какую выгоду приносит и каких расходов требует. Особое внимание уделяется методике внедрения BIM в реальную практику. Книга не требует специальных знаний и рассчитана на широкий круг читателей: архитекторов и конструкторов, инженеров и строителей, эксплуатационщиков и собственников зданий, специалистов по информационным технологиям в строительстве, разработчиков компьютерных программ, руководителей различного уровня, студентов и школьников, преподавателей вузов, министров профильных министерств и их заместителей. Она поможет каждому разобраться и сориентироваться в BIM – этой совершенно новой области применения компьютерных технологий, за которой большое будущее, особенно в России.





УДК 721.01:004.9BIM ББК 38.2+32.973.26-018.2

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

ISBN 978-5-97060-291-1

© Талапов В. В., 2015 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015

Оглавление Благодарности ......................................................... 6 Введение................................................................. 7 Глава 1. Что предшествовало появлению BIM................. 9 1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования...................... 14 1.1.1. Восприятие проектируемых объектов через их плоские проекции........... 14 1.1.2. Построение объемных изображений на плоскости. Перспектива............. 21 1.1.3. Применение макетов в проектировании.................................................. 30 1.1.4. Архитектурная эндоскопия...................................................................... 37 1.1.5. Совершенствование инструментов и методов черчения.......................... 39 1.1.6. Графическое представление проекта...................................................... 40 Вопросы для самоконтроля............................................................................... 50

1.2. Системы автоматизации проектирования......................................... 51 1.2.1. САПР на персональных компьютерах....................................................... 52 1.2.2. Специализация CAD-систем.................................................................... 57 1.2.3. Близкое завершение эры CAD................................................................. 62 1.2.4. Кризис в проектировании назрел............................................................. 66 Вопросы для самоконтроля............................................................................... 70

Глава 2. Информационное моделирование зданий........ 71 2.1. Что такое информационное моделирование зданий......................... 74 2.1.1. Что понимается под BIM.......................................................................... 74 2.1.2. Краткая история терминологии............................................................... 76 2.1.3. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании............ 83 2.1.4. В основе концепции BIM – единая модель............................................... 85 2.1.5. BIM – средство для научных исследований и экспериментов................... 91 2.1.6. Практическая польза от информационной модели здания....................... 93 2.1.7. Формы получения информации из модели.............................................101 2.1.8. BIM и обмен информацией.....................................................................106 2.1.9. Основные заблуждения о BIM и их опровержение...................................109 Вопросы для самоконтроля..............................................................................114

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания.... 116 2.2.1. Новое строительство..............................................................................117 2.2.2. Изготовление строительных изделий и конструкций...............................125 2.2.3. Инженерное оборудование зданий.........................................................129 2.2.4. Определение экологических и эксплуатационных свойств объектов.......130 2.2.5. Комплексная застройка..........................................................................130 2.2.6. Инвесторы и застройщики......................................................................132

4

Оглавление 2.2.7. Реконструкция зданий............................................................................134 2.2.8. Эксплуатация и ремонт зданий...............................................................135 2.2.9. Значение BIM для российского ЖКХ.......................................................139 2.2.10. Работа с памятниками архитектуры......................................................142 2.2.11. Проектирование и строительство объектов инфраструктуры................145 2.2.12. Безопасность объектов и их поведение в чрезвычайных ситуациях.......148 2.2.13. Вывод из эксплуатации и снос..............................................................152 2.2.14. Информационно-градостроительные задачи........................................154 2.2.15. Расширяющееся поле для деятельности...............................................158 Вопросы для самоконтроля..............................................................................158

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM............................. 160 2.3.1. Машиностроительный подход.................................................................160 2.3.2. В основании BIM лежит кит.....................................................................164 2.3.3. Современное развитие параметрического подхода................................169 2.3.4. Объектно-ориентированная технология.................................................173 2.3.5. Библиотечные элементы – основные «кирпичики» BIM............................178 2.3.6. Параметры, определяющие геометрию здания......................................187 2.3.7. Параметры, не влияющие на геометрию объекта....................................193 2.3.8. Формы и способы работы с моделью......................................................198 Вопросы для самоконтроля..............................................................................200

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM......................................................201 3.1. Внедрение BIM в организации........................................................ 204 3.1.1. Десять заповедей, позволяющих избежать многих ошибок....................205 3.1.2. Для чего нужен BIM-менеджер................................................................217 3.1.3. Роль пилотных проектов во внедрении BIM.............................................223 3.1.4. Уровни детализации и информативности элементов модели..................225 3.1.5. BIM-регламент организации...................................................................231 3.1.6. Как подбирать BIM-программы...............................................................233 3.1.7. Общий план внедрения BIM....................................................................238 3.1.8. Особенности внедрения BIM в крупной организации..............................243 Вопросы для самоконтроля..............................................................................244

3.2. Какие доходы приносит BIM............................................................ 246 3.2.1. Проектирование здания..........................................................................246 3.2.2. При проектировании здания закладываются его эксплуатационные характеристики и расходы...............................................................................255 3.2.3. Строительство, капитальный ремонт и снос здания................................259 3.2.4. Эксплуатация зданий..............................................................................263 3.2.5. Польза от BIM для заказчика (собственника)..........................................264 3.2.6. Общие выводы........................................................................................265 Вопросы для самоконтроля..............................................................................267

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне.................................... 268 3.3.1. Из истории внедрения картофеля в Европе и России..............................268 3.3.2. Опыт внедрения BIM в Великобритании..................................................271

Оглавление

5

3.3.3. BIM-стандарты и классификаторы..........................................................279 3.3.4. Уровни зрелости BIM..............................................................................285 3.3.5. BIM в сметном деле – вопрос государственной важности.......................290 3.3.6. Внедрение BIM в России – совсем немного истории...............................292 3.3.7. План внедрения BIM в России.................................................................300 Вопросы для самоконтроля..............................................................................308

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике................................................309 4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея.... 312 4.1.1. История создания...................................................................................312 4.1.2. Итоги первых десяти лет существования................................................324

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее.......................................... 329 4.2.1. Немного о самом проекте Crossrail.........................................................329 4.2.2. BIM-академия.........................................................................................333

4.3. BIM и памятники архитектуры......................................................... 337 4.3.1. Технология BIM – мостик между культурами разных эпох........................337 4.3.2. Модель Зашиверской церкви..................................................................341 4.3.3. «Интеллектуальные» элементы для моделирования памятников деревянного зодчества....................................................................................354 4.3.4. Система доугун и моделирование памятников архитектуры Китая..........360

Глава 5. Словарь терминов.......................................373 5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения.................. 376 5.2. Основные понятия и термины......................................................... 391

Список литературы.................................................407

Благодарности Книгу писать всегда трудно. Поэтому очень приятно, когда тебе кто-то помогает: либо ценным обсуждением и советом, либо фрагментом текста (который ты потом весь переделываешь), либо поиском информации и установлениес контактов, либо иллюстрациями, либо добрым и ласковым словом, либо тем, что просто не мешают. Последних было особенно много, и всем я выражаю глубокую признательность. И всё же некоторым за потраченную на общение со мной энергию хочется выразить особую благодарность: Евгению Белецкому, Наталье Дебальчук, Михаилу Долотову, Александру Золотову, Аркадию Казаринову, Игорю Козлову, Софье Куликовой, Давиду Левину, Владимиру Малюху, Олегу Пакидову, Юрию Платонову, Владимиру Попову, Артёму Рыжкову, Кириллу Сухачёву. Отдельной благодарности заслуживают мои замечательные коллеги по компании «Интеграл Консалтинг»: совместный опыт нашей работы составил основную часть изложенных здесь советов и рекомендаций по внедрению BIM. Ещё хочется сказать о фотоиллюстрации, на которой «для масштаба» помещён один из выдающихся российских конструкторов, чьи «изделия» до сих пор обеспечивают безопасность нашей Родины. Не могу назвать его из соображений секретности, но считаю, что он вполне достоин быть помещенным в эту книгу, тем более что идеи информационного моделирования Яков Михайлович полностью разделяет. Да простят меня коллеги, если я кого-то не упомянул, – я обязательно это сделаю в следующей книге. С глубоким уважением ко всем, Владимир Талапов [email protected]

Введение С момента выхода в свет предыдущей книги «Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий» прошло уже пять лет. За это время книга, оказавшаяся первым и пока единственным учебником по BIM на русском языке, получила широкую известность у читателей и стала библиографической редкостью. Возникла необходимость нового издания. Но за пять лет информационное моделирование ушло далеко вперёд в своём развитии. Ведь BIM – это живая, бурно развивающаяся технология. Резко меняется и ситуация с внедрением BIM как в мире, так и в России. Более того, у нас появился свой собственный опыт внедрения и использования BIM. Всё это привело к естественному переосмыслению нашего понимания того, что такое информационное моделирование, что оно даёт и как им пользоваться. Это означало, что простым переизданием тут не обойтись – нужна новая, наполненная современными знаниями книга. С другой стороны, в BIM постоянно приходят новые люди, и этот поток ежедневно нарастает. Поэтому осталась также задача доходчиво, «с нуля» рассказать читателю о том, что такое информационное моделирование, как оно возникло, где и кем применяется, каких уже достигло успехов, как его осваивать и что для этого надо. Проще говоря, ввести читателя в новый для него мир BIM и помочь ориентироваться в этом мире. Всё это автор и попытался реализовать в новой книге. Конечно, полного ответа на все обозначенные вопросы дать невозможно, поскольку BIM, как и вся окружающая нас жизнь, находится в постоянном развитии и каждый год поднимается на новую ступеньку вверх. Главное – заложить в сознании читателя фундамент, опираясь на который, он сможет дальше самостоятельно двигаться в направлении освоения информационного моделирования зданий. Ещё одна цель – донести до читателя мысль, что BIM – это просто и доступно специалистам всех направлений и уровней. Конечно, нужны знания и навыки, но суммарно их требуется не больше, чем в прежние годы, а эффективность новой технологии принципиально выше. В новой книге особое внимание уделяется вопросам внедрения BIM, причём как в отдельных организациях, так и в масштабах всей России. Книга рассчитана на широкий круг читателей, от студентов и школьников до опытных специалистов и даже министров. Надеюсь, она пригодится и Президенту России. Поскольку в наши дни информационное моделирование – это новый вид деятельности практически для всех. Несмотря на свою серьезность, эта книга написана в научно-популярном стиле и не требует от читателя специальных знаний, однако она будет интересна и тем, кто этими знаниями обладает.

8

Введение

Значительная часть содержащейся в книге информации дана в виде иллюстраций, внимательное изучение которых призвано не только пополнить знания читателя, но и вселить в него уверенность в возможности быстрого освоения новой технологии. Как обычно, много работ студентов. При этом те студенты, которые иллюстрировали первую книгу, уже стали специалистами и коллегами, некоторые из них даже помогали автору работать над новым изданием.

На этих фотографиях – лишь небольшая часть тех, кто является сегодня специалистами по BIM в России

От того, насколько быстро и эффективно BIM будет внедряться в строительную индустрию России, существенно зависит наше будущее, в том числе и самое ближайшее. У нас есть все предпосылки для успеха, теперь надо активно действовать. Информационные технологии построят новую Россию!

Глава 1 Что предшествовало появлению BIM 1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования. 1.1.1. Восприятие проектируемых объектов через их плоские проекции. 1.1.2. Построение объемных изображений на плоскости. Перспектива. 1.1.3. Применение макетов в проектировании. 1.1.4. Архитектурная эндоскопия. 1.1.5. Совершенствование инструментов и методов черчения. 1.1.6. Графическое представление проекта.

1.2. Системы автоматизации проектирования. 1.2.1. САПР на персональных компьютерах. 1.2.2. Специализация CAD-систем. 1.2.3. Близкое завершение эры CAD. 1.2.4. Кризис в проектировании назрел.

10

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

История архитектурно-строительного проектирования – это история развития человеческой мысли, которая не только занималась непосредственно самими сооружениями, но и совершенствовала механизмы их создания. Эта история весьма поучительна, она полна не только разных идей, достижений, открытий и изобретений, но и человеческих судеб, полностью связанных с зодчеством во всех его проявлениях. Когда мы говорим об истории, то обычно воспринимаем и оцениваем исторические личности уже по итогам их жизненного пути. Например, сложились устойчивые стереотипы, что Леонардо да Винчи всегда был человеком энциклопедических знаний, а Альбрехт Дюрер также всегда великим художником и мыслителем. При этом мы часто забываем, что все они проходили определенный путь в своем развитии, у кого-то учились и затем кого-то учили сами. А высказываемые ими идеи были результатом достижения этими людьми определенных ступеней собственного развития. Поэтому, чтобы нами лучше воспринималось значение тех или иных идей, проектов, изобретений или произведений, в том числе значение и для самих создателей, в книге по возможности приводится возраст авторов в момент достижения ими того или иного успеха. К тому же это дает возможность читателю сопоставлять достижения великих людей со своей собственной жизнью и своими успехами, настоящими и будущими. И эти сопоставления – не просто дань любопытству. Ведь история проектирования – это одновременно и наша современность, поскольку большинство созданных человечеством методов этой деятельности, несмотря на их кажущуюся архаичность, используются и в сегодняшней проектной практике. Так что возникает интересный прецедент – мы имеем возможность и вправе сравнивать работы прошлых лет (и даже веков) с современными проектами. И надо отметить, что не всегда современные проекты в таком сравнении выходят победителями. Что касается информационного моделирования зданий, то оно, как логичное развитие существующих методов проектирования, также имеет свои глубокие исторические корни. Подход в проектировании, обозначаемый сейчас как информационное моделирование зданий, вызревал давно, но недостаточная техническая и технологическая развитость, отсутствие нужного инструментария не давали ему чётко сформироваться. И только появление современных компьютерных средств и информационных технологий позволило наконец BIM «вылупиться на свет» и быстрыми темпами начать завоевывать лидирующее положение в отрасли. Приведем пример. При строительстве Эйфелевой башни весь проект выполнялся вручную. И рекордным срокам возведения сооружения (два года) способ-

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

11

ствовали рабочие чертежи башни чрезвычайно высокого качества с указанием точных размеров более чем 12 000 металлических деталей, при сборке которых использовали 2,5 миллиона заклёпок (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Фрагмент одного из чертежей Эйфелевой башни (ориентировочно 1886 год)

Согласно первоначальному замыслу, Эйфелева башня должна была служить входной аркой парижской Всемирной выставки 1889 года, и через 20 лет эксплуатации ее должны были демонтировать. На конкурс было представлено четыре проекта. Лучшим оказалось предложение Густава Эйфеля, в котором, помимо всего прочего, заявлялась новая технология возведения подобных сооружений. Особенность этой технологии заключалась в том, что башня предполагалась сборной, все отверстия для заклепок в конструкциях сверлились «на земле», затем детали (весом не более 3 тонн) поднимались к нужному месту и уже там присоединялись к основному каркасу (рис. 1.2). Благодаря такому подходу при общем весе только металлоконструкций в 7500  тонн (вес всего сооружения – 10 000 тонн) с возведением башни успешно справилось 300 рабочих. Сейчас совершенно очевидно, что для решения такой задачи идеально подошла бы информационная модель всей Эйфелевой башни, созданная в одной из современных BIM-программ для проектирования металлоконструкций и передающая затем данные на изготовление конструкций на станки с ЧПУ (даже если не рассматривать возможность оптимизации конструкции). У Густава Эйфеля и его коллег подобных средств проектирования не было (человечество еще не достигло нужного уровня развития), зато имелись умные головы, профессиональный опыт и впечатляющий энтузиазм (рис. 1.3).

12

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.2. Рабочие моменты монтажа самой верхней части конструкций Эйфелевой башни. Эти рабочие объективнее всех оценивают, насколько точно проведена работа «на земле». 1889 г.

Рис. 1.3. Различные эпизоды строительства Эйфелевой башни, 1888 г.

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

13

В результате фактически все то, что является сегодня принципиальными характеристиками технологии BIM и определяет ее силу и эффективность, создатели Эйфелевой башни виртуозно реализовали вручную. И это привело к появлению в конце XIX века еще одного шедевра мировой архитектуры (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Фотография открытия Эйфелевой башни в 1889 году. Слева – Густав Эйфель (тогда ему было 57 лет)

А спустя более 100 лет появилась технология информационного моделирования зданий, о которой Густав Эйфель мог только мечтать (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Остроумная реконструкция возведения Эйфелевой башни в современных условиях

14

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий «докомпьютерного» (безкомпьютерного) проектирования Сколько существует человечество, оно всё время что-нибудь строит. А сколько существует строительство, столько существует и проектирование. Методика и формы реализации архитектурно-строительного проектирования всегда менялись в угоду времени и зависели от уровня развития человечества в ту или иную эпоху. Они же характеризовали и уровень этого развития, поскольку всегда учитывали и использовали самые современные на тот момент знания, изобретения и научно-технические достижения. Другими словами, состояние проектно-строительной отрасли всегда характеризует и отражает степень развития всего общества. В процессе развития проектирования десятилетиями, а то и веками вырабатывались, совершенствовались и доводились до высочайшего исполнительского уровня многочисленные методы и технологии его реализации. Многие из них, хотя и существуют уже несколько сотен лет, всё еще не стали «музейными экспонатами» – они успешно адаптировались к нынешним условиям и активно используются в современной проектной практике, конкурируя с новыми, уже компьютерными технологиями либо становясь их идейной основой. Так что история развития технологий архитектурно-строительного проектирования – это одновременно и экскурс по широкому спектру использующихся по сей день методов и инструментов проектирования. Думается, такого больше нет ни в одной отрасли современной индустрии.

1.1.1. Восприятие проектируемых объектов через их плоские проекции Реализуемый в наше время подход к проектированию любых возводимых человеком сооружений возник в Римской архитектурной школе XVI века и с тех пор принципиальных изменений не претерпел. В Италии это была эпоха Возрождения. По шкале истории России это время примерно соответствует периоду правления Ивана Грозного. Принципиальная суть этого возникшего 500 лет назад, но «современного» метода сотворения новых зданий заключается в том, что информация о проектируемом объекте накапливается, обрабатывается, представляется, используется и хранится в виде его плоских проекций: планов, фасадов, разрезов, перспективных видов и других графических изображений, – а часть этой информации может быть также в описательной форме (текстовой или табличной) (рис. 1.1.1).

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

15

Рис. 1.1.1. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). План здания. Конец XIX века

Другими словами, все проектируемые здания, сооружения и объемные конструкции воспринимаются, исследуются, анализируются, разрабатываются и передаются строителям для возведения через их плоские проекции, количество, содержание и способы оформления которых определены (правильнее сказать, выстраданы) многовековой общечеловеческой практикой (рис. 1.1.2). Конечно, внешний вид здания определялся только замыслом архитектора. Но все же такой подход к проектированию (восприятие объема через плоские проекции) налагал определенные ограничения на деятельность человека и закономерно влиял на результаты, в большей или меньшей степени определяя характер форм будущих сооружений. Во-первых, восприятие объема через плоскость неминуемо накладывало «технологический» отпечаток на сам проектируемый объект. А именно здания в основном были ограничены фасадными плоскостями, а в плане имели систему прямоугольников с параллельными сторонами. Какие-либо закругления выполнялись или по дуге окружности, или по линии овала с четкой осью симметрии.

16

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.1.2. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Фасад. Конец XIX века. В период работы над проектом собора архитектору было примерно 45 лет. Из коллекции И. Поповского

Иными словами, в проект попадало все то, что хорошо ложилось на плоскость с помощью циркуля и линейки, то есть все то, что было технологично при вычерчивании, диктовавшем свои условия при таком подходе к проектированию. Все отступления от этих «технологических» правил были либо новаторскими и революционными, либо просто результатами ошибок и недоразумений, но в любом случае их было относительно немного. Например, в Нью-Йорке с 1902 года стоит 22-этажный «дом-утюг», больше напоминающий не здание, а корпус корабля из-за вынужденно очень острого угла

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

17

между примыкающими стенами. Этот угол определился характером пересечения в этом месте Бродвея и Пятой авеню. Но это острый угол в плане, а фасады здания имеют классическую прямоугольную форму. В свое время это 82-метровое здание (тогда – одно из самых высоких сооружений Нью-Йорка) своими нетрадиционными формами наделало много шума и привлекло всеобщее внимание, став одной из главных достопримечательностей города. Да и в наши дни нью-йоркский «дом-утюг» продолжает оставаться известным на весь мир, хотя, справедливости ради, надо сказать, что новаторство Дениела Бёрнема, автора проекта, было не в том, что у него получился «утюг», а в том, что он впервые в мире применил при создании небоскребов металлокаркас. Но людей в этом здании до сих пор привлекает его форма (рис. 1.1.3).

Рис. 1.1.3. Дэниел Бёрнем (на тот момент ему было 55 лет). Флэтайрон-билдинг («дом-утюг»). Нью-Йорк, 1902 г.

Итак, сто лет назад треугольный только в плане «дом-утюг» был новаторством, смелым вызовом традиционной архитектуре и предметом широкого обсуждения. Сейчас во многих городах мира насчитываются уже сотни «домов-утюгов», которые уже никого не удивляют, и их число неуклонно растет. А в Новосибирске даже есть особое здание (ныне – Дом национальной культуры им. Г. Заволокина), спроектированное и построенное в 1930-х годах, у которого оси плана расположены под углом, лишь немного меньшим 90 градусов (примерно 86), так что его логичнее назвать «домом-бумерангом» (рис. 1.1.4).

18

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.1.4. ДНК им. Г.Заволокина («дом-бумеранг»). Новосибирск, 1933 г. Из коллекции И. Поповского

Исследователи до сих пор не могут понять, откуда появились эти 86 градусов – ведь согласно стилю здания (конструктивизм), его почти типовому предназначению (первоначально здание проектировалось и строилось как фабрика-кухня) и строительной практике тех лет, логичнее было бы все-таки иметь между осями прямой угол. Никаких внешних факторов в виде пересекающихся под острым углом улиц рядом со зданием на тот момент не было. Да и 86 градусов от 90 принципиально не отличаются. И хотя здание строилось дольше обычного (видимо, трудно было строить под углом 86 градусов), на «распространенное» в то время вредительство в условиях обострения классовой борьбы это тоже не похоже. Так что загадка «дома-бумеранга» (даже не установлена фамилия автора проекта) уже много десятилетий продолжает будоражить умы историков и архитекторов. По одной из версий, при копировании чертежей (ведь проект был типовым) бумага лежала на «не совсем ровной» поверхности.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

19

Конечно, среди существующих зданий есть и другие, даже более «изогнутые» исключения, но все они еще больше подтверждают общее правило господства прямолинейных форм, поскольку все остальное, окружающее эти постройки, – также прямоугольное и геометрически правильное, в том числе и фасады самих этих «зданий-треугольников». Во-вторых, технология восприятия трехмерного объекта по схеме «объем через плоскость» требовала, да и сейчас требует, от проектировщиков и строителей (часто главными действующими лицами здесь были одни и те же люди) умения правильно понимать, что же там изображено, то есть обладать так называемой «высокой культурой работы с чертежами». Такая культура, вырабатывавшаяся у специалиста годами не только учебы, но и практической работы, включала в себя: а) способность по плоским изображениям правильно увидеть замысел архитектора или инженера, как целиком, так и в отдельных деталях (даже появился термин – «умение читать чертежи»); умение «по трем проекциям» мысленно строить трехмерную модель будущего здания и «пропускать» через эту модель все остальные чертежи, первым делом проверяя их на соответствие этой самой «воображаемой» модели; б) необходимость предельно точно и безошибочно выполнять проектную документацию как с инженерной, так и с чертежной точек зрения, что требовало: строгого соблюдения при вычерчивании размеров постройки, масштаба чертежа, толщин и типов линий, условных обозначений, видов штриховок, размера и стиля шрифта, расположения и правильного заполнения таблиц и штампов, а также многих других условностей и особенностей инженерного черчения. Отметим, что такие «строгости» в оформлении чертежной документации, порой граничащие с профессиональным фанатизмом, были совершенно необходимы и оправданы, поскольку обеспечивали единый стандарт, служивший определенной гарантией «правильного» прочтения чертежей специалистами. Общепризнанным «высшим пилотажем» в области чертежной графики, характеризовавшим мастерство проектировщика, наряду с построением перспектив было выполнение разрезов зданий со всеми возникающими при этом (надо сказать, неестественными, поскольку здание в жизни никто не резал) слоями срезов и тенями. Но это чисто «виртуальное» изображение делалось не для того, чтобы поразить воображение заказчика, хотя именно это в первую очередь и происходило, настолько фантастическими казались виды разрезов. Главной задачей разрезов было донести до остальных специалистов информацию о внутреннем обустройстве здания, особенно в тех его частях и элементах, которые при внешнем осмотре не видны или вообще не доступны. Такие работы неизменно вызывают восхищение наших современников, в первую очередь мастерством создания «воображаемой» модели и проецированием этой модели на выбранную плоскость.

20

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Причем, если внимательно приглядеться, это все-таки не были «формальные» разрезы модели, которые сейчас бы выполнил компьютер (а он порежет все, что попадется под «лезвие» секущей плоскости), это были «разумно правильная геометрия плюс здравый смысл», поскольку решалась задача визуальной передачи информации об объекте (рис. 1.1.5).

Рис. 1.1.5. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Разрез. Конец XIX века. Из коллекции И. Поповского

В-третьих, при такой системе проектирования вся информация об объекте собиралась (считывалась) с бумажных носителей (чертежей), сводилась воедино, анализировалась, превращалась в трехмерную модель будущего здания и комплексно обрабатывалась в едином центре – в голове автора проекта. В более сложных случаях возрастающего по объему объекта к ней добавлялись головы небольшого коллектива помощников, которые работали самостоятельно, но под общим авторским руководством. Другими словами, автор проекта сам все проектировал, все знал, все предусматривал, все предвидел и за все отвечал.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

21

Понятно, что в такой ситуации очень сложный проект был одному человеку просто не по силам (ведь помощники только помогают, выполняя черновую работу, а не делают проект вместо тебя) либо становился «делом всей жизни», и на другие серьезные работы у автора уже просто не оставалось времени и возможностей. Таким образом, даже если пока не рассматривать высокую вероятность проектных ошибок, традиционный подход к проектированию объективно ограничивал строительную отрасль: он постоянно толкал проектировщиков на своеобразное «мелкотемье» – каждый обычно брался только за то, что мог сделать сам в одиночку (рис. 1.1.6).

Рис. 1.1.6. «Проект расширения зрительного зала с каменной будкой для кинематографического аппарата» в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Ввиду небольшого объема работы вся информация о будущей пристройке к зданию собрана на одном листе. Первые годы XX века. Из коллекции И. Поповского

1.1.2. Построение объемных изображений на плоскости. Перспектива Трехмерное восприятие проектируемого объекта по его плоским проекциям – дело весьма сложное. Оно становится еще сложнее, если надо донести свое видение задуманного здания до других людей, то есть снова поместить «воображаемую» модель на плоскость, причем не на одну, а на несколько, предвосхищая хотя бы основные виды будущего сооружения. Автор этих строк отлично помнит, как в начале 1990-х он пытался объяснить студентам-архитекторам, как выглядит тело, получающееся в результате пересечения двух цилиндров под определенным углом. Отчаявшись от безуспешных попыток изобразить это тело на бумаге, он включил компьютер, сел за AutoCAD, построил пересечение цилиндров и покрутил его со всех сторон перед ошеломленными учениками (в тот день эти студенты увидели AutoCAD впервые в жизни). Хорошо, когда есть AutoCAD. В 1494 году, когда молодой Альбрехт Дюрер (ему тогда исполнилось 23 года) впервые отправился в путешествие по Европе и приехал в Венецию, пакета

22

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

AutoCAD еще ни у кого не было, а построение перспективных изображений являлось делом избранных людей своего времени, в полном смысле этого слова мастеров, то есть наиболее образованных, умелых геометров и «продвинутых» художников-энтузиастов, для которых познание законов перспективы было сродни научному открытию (рис. 1.1.7).

Рис. 1.1.7. Альбрехт Дюрер. Автопортрет (1498 г.) и пейзаж с перспективой (1489 г.)

В это время уже получивший серьезную известность итальянский художник и знаток геометрии Джакопо де Барбари (на тот момент ему было примерно 50 лет) с учениками в завершение своих многолетних исследований методов построения перспективы собирался осуществить грандиозную и ранее никем не выполнявшуюся работу – создать панораму Венеции с птичьего полета (сейчас бы это назвали трехмерной картой-панорамой города) (рис. 1.1.8). Нуждаясь в квалифицированных помощниках, Джакопо де Барбари предложил талантливому немецкому юноше остаться с ними на год-другой и поработать (забегая вперед, отметим, что в целом работа над перспективной панорамой Венеции была успешно завершена в 1500 году и потребовала от своих исполнителей почти четырех лет напряженного труда). Думаю, что мы сейчас не в состоянии до конца правильно оценить, насколько заманчивым для Альбрехта Дюрера было предложение уже признанного на тот момент мастера Джакопо де Барбари поработать над перспективной панорамой Венеции. Ведь речь шла о самом переднем крае прикладной науки того времени (хотя науку на «прикладную» и «чистую» тогда еще никто не разделял). И хотя Альбрехт Дюрер, к большому своему сожалению, вынужден был отказаться (не оставалось времени на другие замыслы, ради которых он приехал в Италию), всю оставшуюся жизнь немецкий художник постоянно обращался к вопросам построения перспективы и добился в этом немалых успехов, став даже автором нескольких учебников (рис. 1.1.9).

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

Рис. 1.1.8. Джакопо де Барбари. Карта Венеции с птичьего полета. Работа размером 134×282 см выполнена на шести деревянных досках, сейчас хранится в музее Коррер в Венеции. Завершена в 1500 году

Рис. 1.1.9. Альбрехт Дюрер. Рисунок уже зрелого мастера (54 года), поясняющий, как художник создает перспективное изображение модели с помощью рамки с сеткой (1525 г.)

23

24

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Что же касается успешно завершенной панорамы Венеции, то, как это ни парадоксально может звучать, уникальная работа Джакопо де Барбари при всей ее наглядности и прикладной значимости (некоторые места, имевшие военное значение, в частности, изображение Арсенала, даже пришлось сознательно исказить, чтобы потенциальный противник не догадался, что же находится за его трехметровыми стенами) носила тогда еще и научно-теоретический, и даже концептуально-философский характер. Дело в том, что непосредственно проверить на практике правильность таких построений никто не мог – люди еще не научились летать, хотя высокие здания, с которых можно было обозревать значительную часть города, в Венеции в те годы уже имелись. Панорама Венеции произвела огромное впечатление на современников и имела впечатляющий успех. Она позволяла общим взглядом охватить весь город и воспринимать его как единое целое. Возможно, впервые появилось и единое изображение целых архитектурных ансамблей в их реалистичном окружении, что существенно расширяло и понимание архитекторами их профессионального фронта работы (рис. 1.1.10).

Рис. 1.1.10. Джакопо де Барбари. Карта Венеции с птичьего полета. Фрагмент (площадь Сан-Марко), 1500 г.

Но самое важное – осуществленный замысел наглядно показывал силу как индивидуально человеческого, так и коллективного разума. Благодаря таким работам, как панорама Венеции, в эпоху Возрождения формировались и отрабатывались новые способы видения окружающего нас мира.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

25

Людям вдруг показали, причем весьма убедительно, то, чего они сами пока еще не видели и увидеть не могли. Думается, позже таким сопоставимым открытием станет фотография обратной стороны Луны, полученная советской космической станцией в октябре 1959 года (рис. 1.1.11).

Рис. 1.1.11. Венеция, площадь Сан-Марко, современный вид

Джакопо де Барбари был одним из первых, но не единственным, кто вырабатывал эти новые способы «визуализации на кончике пера», сочетавшие искусство с точным расчетом. Его современник и единомышленник Леонардо да Винчи (на тот момент ему тоже было порядка 50 лет), вдохновленный панорамой Венеции, в 1503 году «серьезно» (как будто до этого он что-то делал «несерьезно») занялся ландшафтной перспективой: созданием изображений с птичьего полета своих родных мест – региона Тоскана. Работы Леонардо да Винчи также имели впечатляющий успех, но, к сожалению, до наших дней почти не дошли (рис. 1.1.12). После панорамы Венеции в Европе стало даже модно и престижно иметь аналогичные карты-панорамы городов, а полученные и систематизированные в конце XV века знания о построении перспективы получили самое широкое распространение. В результате, как было подсчитано, с 1500 по 1860-е годы панораму только Венеции рисовали более 60 раз.

26

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.1.12. Леонардо да Винчи. Долина реки Арно, эскиз, 1473 г.

Таким образом, в эпоху Возрождения передовая человеческая мысль, обгоняя на несколько веков технические возможности своего времени, при изображении зданий, городов и ландшафта пыталась выйти (пока еще традиционными средст­ вами) из плоскости в трехмерное пространство (говоря современным языком, стремилась из 2D в 3D). Художники не ограничивались при этом только изображением созерцаемого, но и создавали новые образы, которые в реальности увидеть было пока еще невозможно. Все технические и технологические подходы рано или поздно, но достигают максимума своих возможностей. Так случилось и с построением перспективных панорам. Уже в наше время, спустя почти пятьсот лет после объемной карты Венеции, в Томске профессором Юрием Нагорновым была построена «Панорама Томска первой четверти ХХ века», ставшая своеобразной реализацией идей эпохи Возрождения на современном уже для нас уровне знания о законах перспективы (вся работа выполнялась автором вручную) (рис. 1.1.13). В чем-то эта панорама перекликалась с «венецианской» – главной особенностью томской работы стало то обстоятельство, что это была историческая панорама, воссоздававшая вид города, которого на момент построения изображения уже не было. Проще говоря, Юрий Нагорнов не мог «сесть на холмик» и, любуясь красотами, рисовать виды родного города – старый Томск уже канул в лету. Поэтому автору пришлось провести серьезные исторические исследования и немало потрудиться в музеях и архивах для определения и уточнения деталей панорамы: от восстановления прежней, изменившейся ныне планировки районов и кварталов города до уточнения элементов оформления отдельных зданий. Всего на плоскости размером 2×4 метра изображено более 7000 домов и примерно 300 кварталов. Особо значимые здания получали еще и отдельные изображения по периметру панорамы.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

27

Рис. 1.1.13. Историческая панорама Томска и ее автор Юрий Нагорнов. Снимок сделан в Музее истории Томска, 2004 г.

Создание самой перспективы такого размера и широкого угла зрения (по горизонтали – более 80 градусов) представляло отдельную задачу высшего уровня сложности. Не вдаваясь в детали построения панорамы Томска (подробное описание было дано Юрием Нагорновым в отдельной книге), отметим лишь, что для охвата всего города была выбрана точка зрения (тот самый «холмик») на противоположном берегу Томи на высоте примерно одного километра, а для более правильной передачи очертаний улиц и уменьшения искажений, вызванных широким углом зрения, применялись топологические преобразования и эффект криволинейности поверхности картины (она как будто «выворачивалась» в нашу сторону). Техническая сложность задачи и большой объем исследуемого и используемого материала, как и то обстоятельство, что автор трудился один, привели к тому, что работа по созданию панорамы Томска выполнялась в течение восьми лет (с 1990 по 1998 год). Но благодаря именно этой работе и высокой профессиональной ответственности автора сейчас «Панорама Томска первой четверти ХХ века» воспринимается специалистами различных областей деятельности, прежде всего историками и архитекторами, как исторически достоверный документ. Забегая вперед, отметим, что современные компьютерные программы еще не «доросли» до качественного построения столь насыщенных перспективных изображений. Пока не доросли. Но, учитывая фантастический прогресс в современных технологиях проектирования, можно с уверенностью предположить, что это – вопрос сравнительно короткого промежутка времени.

28

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Так что «Историческая панорама Томска», скорее всего, представляет собой последнее рукотворное перспективное изображение крупного города или вообще населенного пункта. Её же, пожалуй, можно рассматривать и как одну из первых (если не первую) «безкомпьютерную» информационную модель крупного города, причем в определенную, ушедшую в прошлое историческую эпоху. В процессе работы над «Исторической панорамой Томска» Юрий Нагорнов собрал и систематизировал огромное количество бесценной информации. Поэтому созданное им перспективное изображение города может рассматриваться не только как средство визуальной подачи этой информации, но также и как способ ее хранения (опять здесь так и просится словосочетание «информационная модель») (рис. 1.1.14).

Рис. 1.1.14. Юрий Нагорнов. Фрагменты исторической панорамы Томска. ТГАСУ, 1990–1998 гг.

К началу ХХ века значительно возросшие технологические потребности проектирования привели к окончательному разделению перспективных изображений

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

29

на архитектурную графику, рассматриваемую как способ подачи идеи и самовыражения автора, и рабочую перспективу, предназначенную для самопроверки в процессе проектирования возникающих архитектурных решений. С этого времени рабочие перспективы уже выполнялись не для демонстрации их заказчикам или коллегам, а имели чисто техническое предназначение визуальной проверки выбранных проектных решений и часто после завершения проекта уничтожались вместе со всем остальным черновым материалом. Документы и архивы позволяют утверждать, что такого рода деятельность была обязательной в проектной практике при работе с особо важными или просто важными объектами вплоть до эпохи появления компьютерной графики. И если презентационные изображения почти всегда выполнялись по готовому или почти готовому проекту, то технические перспективы – в процессе работы, когда проект существовал лишь в голове автора. Наиболее важные технические перспективные изображения, выполненные строго по законам классической перспективы и использовавшиеся для обоснования принятых решений и уточнения чертежей проекта, фактически становились неотъемлемой частью проектной документации и почти для всех значимых зданий сохранились в архивах. Эти изображения, служившие для уточнения пропорций проектируемого объекта при восприятии здания с реально существующих или запланированных видовых точек (своеобразный объективный контроль), выполнялись всегда с максимальной математической точностью (рис. 1.1.15).

Рис. 1.1.15. Юрий Нагорнов. Одно из технических построений при создании исторической панорамы Томска. ТГАСУ, 1990–1998 гг.

30

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Многие перспективные расчеты впоследствии выверялись на натурном объекте путем выполнения проблемного фрагмента в натуральную величину из более простого материала (например, фанеры). Никаких «художественных» добавок на таких изображениях не допускалось. Технические перспективы были частью технологии проектирования, причем достаточно сложной и трудоемкой, но необходимой. Например, при разработке проекта знаменитого ныне здания Адмиралтейства в Санкт-Петербурге архитектором  Андреяном Захаровым (на тот момент ему было примерно 45 лет) только для портика было выполнено более трехсот перспективных набросков, уточнявших пропорции деталей сооружения в соответствии с перспективными сокращениями (рис. 1.1.16).

Рис. 1.1.16. Андреян Захаров. Здание Адмиралтейства в Санкт-Петербурге. Фрагменты работы. Начало XIX века

1.1.3. Применение макетов в проектировании Итак, трехмерное видение проектируемого объекта через его плоские проекции было делом весьма сложным, особенно когда требовалось это видение передать другим. Существенную помощь в этой работе, а именно – облегчение трехмерного восприятия здания, оказывали макеты – выполненные в масштабе картонные, деревянные или сделанные из иных материалов уменьшенные (и упрощенные) копии проектируемых сооружений. Это были принципиально новые средства трехмерного представления проектируемого объекта. Выполненные подчас с ювелирным изяществом, макеты практически всегда производили на публику неизгладимое впечатление своей миниатюрной красотой и доходчивостью, давая возможность человеку не только «заглянуть в будущее», но и почувствовать себя в некотором «более возвышенном» положении. Доходило до того, что серьезные проекты на высочайшее утверждение без макета вообще не представлялись.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

31

Но долгое время функции этих макетов были в основном выставочными и визуально-информативными, представляющими внешний вид здания, а также общую компоновку комплекса зданий или микрорайона (рис. 1.1.17).

Рис. 1.1.17. Алена Бойкова, Мария Табакаева и Алексей Нестеркин. Макет бизнес-центра в Новосибирске. Фестиваль «Золотая капитель», 2007 г.

Сами макеты при всём мастерстве их авторов изготавливались с высокой степенью условности и были, да и сейчас являются, даже после привлечения к их выполнению различных компьютерных технологий, делом весьма трудоёмким. Даже появилась новая специальность – макетировщик, которая благополучно дожила и до наших дней. Примерно с середины XVIII века макеты расширили своё применение: они стали использоваться не только для передачи в объёме проектных замыслов архитекторов, но и в качестве инженерных моделей для расчётов и испытаний. Одним из родоначальников «информационного» макетирования стал известный русский изобретатель Иван Кулибин. Он успешно использовал деревянные макеты различных ферм и мостовых конструкций для установления характера имевшихся в них связей.

32

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Его подход в конструкторском макетировании был прост, как все гениальное, – он заменял в модели исследуемой конструкции отдельную палочку нитью и смотрел, что получится: если нить провисала – связь работала на сжатие, если натягивалась – на растяжение. Думается, этот остроумный подход к показу и осмыслению характера конструктивных связей можно рассматривать как один из первых в мире способов визуализации получаемой из модели технической информации. А сам метод моделирования, получивший в дальнейшем название «палочноверёвочного треугольника», лёг в основу проектирования прежде всего многих мостовых и арочных конструкций того времени. В частности, в ту пору 37-летний Иван Кулибин по распоряжению государяимператора описанным способом помог англичанам спроектировать мост в Лондоне (этот мост затем был построен), а также рассчитал беспрецедентный по своим размерам одноарочный мост через Неву в Санкт-Петербурге. К сожалению, несмотря на успешные испытания тридцатиметровой модели (масштаб 1:10), показавшей огромный запас прочности такого моста, последний проект так и не был реализован (рис. 1.1.18).

Рис. 1.1.18. Иван Кулибин. Проект одноарочного 300-метрового моста через Неву. Модель была изготовлена и испытана в 1772 году.

Не будет преувеличением сказать, что Иван Кулибин был одним из тех, кто своими опытами предвосхитил появление информационного моделирования зда-

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

33

ний, наглядно показав, что важна не просто геометрия объекта, а информация о его свойствах, и эта информация может содержаться в модели и при необходимости извлекаться из неё. В наши дни возможности инженерных расчётов продвинулись далеко вперед. Однако макеты особо значимых мостов и сооружений, зданий, целых микрорайонов и даже городов периодически выставляются для визуального анализа или проходят испытания в «естественных» условиях, например продуваются в аэродинамических трубах. И пример «танцующего» моста в Волгограде в 2010 году показал, что современные технологии и методики расчётов предусматривают ещё не всё, так что от макетирования и стендового аэродинамического исследования особо важных сооружений отказываться пока рано (рис. 1.1.19).

Рис. 1.1.19. Вверху – испытания в аэродинамической трубе динамически подобной модели пролетного строения моста. Внизу – строительство моста в Томске с разработанными устройствами для гашения колебаний. НГТУ, кафедра аэрогидродинамики, 1996 г.

34

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

В наше время изготовление макетов для аэродинамических исследований  – это специфическая область деятельности, требующая специального технологического подхода. В частности, в современных исследовательских макетах должны масштабироваться не только геометрические размеры, но и веса и прочностные характеристики составных элементов. Макеты также снабжаются специальными датчиками, способными замерять (и передавать на компьютер) точные значения давления на модель и другие параметры аэродинамического воздействия. Особая роль при «продувке» макета отводится специальным видам визуализации, один из которых – съемка на фото и видеокамеры обтекания здания специально созданными потоками дыма, для лучшей наглядности составленными (с помощью отверстий в «магистральной» трубке) из отдельных полосок (рис. 1.1.20).

Рис. 1.1.20. Продувка макета высотных зданий в аэродинамической трубе. Вверху – общий вид моделей и экспериментального стенда (слева) и модели высотных зданий с установленными в них датчиками для измерения ветрового давления (справа). Внизу – визуализация воздушных потоков (слева) и эпюры распределения коэффициентов давления по поверхности зданий (справа) при юго-восточном направлении ветра. НГТУ, кафедра аэрогидродинамики, 2008 г.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

35

Такая работа дает много интересных результатов, особенно в тех разделах проектирования, которые еще в силу неразвитости наших знаний плохо поддаются численным расчетам, и в обозримом будущем ничем не заменима. Думается, с полным основанием можно назвать такие макеты «информационными», а их продувку в аэродинамической трубе – способом получения этой самой информации. Но по своей сути это – те же опыты Ивана Кулибина, только на более высоком, современном уровне развития науки и техники (рис. 1.1.21).

Рис. 1.1.21. Продувка макета высотных зданий в аэродинамической трубе. Слева – застойная зона с подветренной стороны здания, справа – нисходящее воздушное течение в нижней части сооружений. НГТУ, кафедра аэрогидродинамики, 2008 г.

Значение макетирования в проектной деятельности стало настолько велико, что до сих пор почти во всех странах мира ни один из по-настоящему крупных проектов без макета не утверждается. А некоторые богатые заказчики (в основном из арабских стран) даже оговаривают в задании на проектирование макетирование отдельных частей здания (например, входной группы) в натуральную величину. В наше время в мире широко применяется и практика полноразмерного макетирования внутренних помещений здания (рис. 1.1.22). В частности, в США полноразмерное интерьерное макетирование используется при проектировании особенно значимых государственных объектов, поскольку в этой стране внешней представительности власти всегда придают особое значение. Например, таким способом в обязательном порядке проверяют правильность внутренней организации залов судебных заседаний, когда будущие участники процессов (в первую очередь федеральные судьи) оценивают комплексное воздействие интерьера зала на людскую аудиторию. Практика показывает, что такие «полномасштабные репетиции» работы сотрудников в будущем здании очень эффективны, но являются весьма дорогим удовольствием. Поэтому постоянно пред-

36

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

принимаются попытки заменить такое макетирование компьютерной «виртуальной реальностью».

Рис. 1.1.22. Полноразмерный макет квартиры с «разрезами» элементов конструкций и отделки, наглядно показывающий покупателям потребительские качества приобретаемого ими жилья. ООО «АРГО», Новосибирск, 2015 г.

Другое применение полноразмерного макета – демонстрация для строителей некоего «эталонного образца», с которым они постоянно могут знакомиться уже на стадии возведения здания. Такой «макет» части здания, выполненный в натуральную величину прямо на стройплощадке рядом с возводимым зданием, с использованием натуральных материалов, реальных конструкций и оборудования наглядно несёт в себе информацию об особенностях выполнения строительномонтажных работ. Это – своеобразная «визуализация» проекта, но уже для строителей (рис. 1.1.23).

Рис. 1.1.23. Двухэтажный макет характерных частей здания на одной из стройплощадок в США, 2014 г.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

37

Есть чем гордиться и градостроителям. В 2012 году по заказу мэрии был сделан макет города Томска, который планируется использовать при проведении градостроительных советов, а также демонстрации стратегических плюсов территории инвесторам и гостям города. Этот макет, отпечатанный на 3D-принтере, имеет размеры 3 на 8 метров и состоит из более чем 400 фрагментов. Он точно воссоздаёт рельеф территории города, расположение 90 000 существующих зданий, сооружений, развязок, мостов, дорог и 7000 проектируемых объектов (из новых проектов планировок и нового генерального плана) с перспективой до 2025 года. По мере природных изменений местности, проектирования, развития строительства любой фрагмент макета может быть извлечен и заменен на более актуальный (рис. 1.1.24).

Рис. 1.1.24. Макет Томска в мэрии города. Поскольку он «отпечатан» на 3D-принтере, то является «побочным результатом» более интересного объекта – компьютерной модели города. Томск, 2012 г.

1.1.4. Архитектурная эндоскопия Еще одним направлением использования макетов в проектировании стала архитектурная эндоскопия, впервые появившаяся во Франции в середине ХХ века и получившая затем широкое распространение в Европе и США. Эта сравнительно молодая технология моделирования восприятия человеком проектируемого или уже существующего объекта (чаще всего – здания в сложившейся застройке) связана с применением медицинских эндоскопов для просмотра мелкомасштабных архитектурных макетов. Дело в том, что обычный макет мы видим с высоты «птичьего полёта», но при этом (из-за этого) не можем оценить сооружение с точки зрения нормального человека (для этого надо сильно приблизиться к макету). Конечно, такой обзор мо-

38

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

гут сделать давние друзья человека – коты, но их восприятие архитектуры сильно отличается от нашего, так что их услугами в последнее время пользуются всё меньше и меньше. Неожиданное решение пришло из медицины, которая научилась рассматривать внутренние органы человека. В результате усовершенствованные для архитектурных задач и лишенные медицинских функций эндоскопы (названные в новом применении борескопами) позволяют получать изображения макета с различных, в том числе очень близко расположенных к нему, точек зрения. Фактически речь идёт об имитации на основе обычного макета восприятия человеком полномасштабной модели здания или целого квартала, причём не только статического, но и динамического (для этого через обычный борескоп делается много кадров с небольшим смещением точки зрения, либо к передвигаемому борескопу присоединяется кинокамера) (рис. 1.1.25).

Рис. 1.1.25. Эндоскопические установки, изготовленные в СССР в 1980-х годах.

Дальнейшее совершенствование эндоскопических комплексов, расширяющее возможности исследования макетов (мелкомасштабных физических моделей) и повышающее удобство работы с ними, привело к использованию многих новых технических решений, в том числе разработанных в промышленности для станков с числовым программным управлением (ЧПУ). В частности, удалось автоматизировать перемещения борескопа по макетам с заданной скоростью и возможностью повторения заданной траектории, а также отслеживать при таком перемещении рельеф местности. К сожалению, в нашей стране архитектурная эндоскопия до сих пор не получила по-настоящему широкого развития, хотя современные технические средства, а также компьютерные технологии (которые здесь также находят применение), в том числе 3D-печати и быстрого прототипирования, резко расширяют её возможности (рис. 1.1.26).

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

39

Рис. 1.1.26. Технический эндоскоп (борескоп) «Karl Storz» с уникальной цилиндрической оптикой «HOPKINS» на фоне макета МАРХИ. Справа – видеокадр фрагмента макета, полученный через борескоп. МАРХИ, Лаборатория видеосистем, 2004 г.

1.1.5. Совершенствование инструментов и методов черчения При возрастании уровня сложности вновь создаваемых зданий и сооружений имевшаяся ранее технология проектирования явно тормозила прогресс в строительстве, растягивая разработку и создание новых объектов порой на многие годы, а то и десятилетия. При этом неуклонно возрастало число задействованных в проектировании специалистов. Как следствие – объем бумажной документации увеличивался настолько, что никто уже не мог единым взглядом проверить даже правильность и согласованность чертежей и расчётов. Попытки совершенствовать проектирование предпринимались постоянно. В первую очередь они касались инструментов черчения. Рейсфедеры, циркули, рейсшины, калька, специальная тушь, копировальные столы – все эти и многие другие изобретения существенно облегчали каторжный труд проектировщиков. Но они не отменяли саму «каторгу» (рис. 1.1.27). Более важным по значимости стало понимание в необходимости унификации чертежной продукции. В результате появились некие стандарты оформления чертежей, а также специальные сотрудники – нормоконтролёры, в задачу которых входило «просто» проверять, правильно ли другие оформляют чертежи. Если же коснуться содержания чертежей, то здесь проверяющих всегда было куда больше, но это не помешало, например, типичной ошибке такого способа проектирования – несоответствию планов и фасадов здания – уверенно дожить и до наших дней.

40

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.1.27. Слева: современный кульман – мечта любого чертежника; справа: конструкторское бюро металлического завода, оснащенное самыми современными на тот момент техническими средствами черчения. Санкт-Петербург, 1911 г.

Если же коснуться «менее чертёжной», расчетной части проекта, то она и по сей день как бы оторвана от вышедшей на первый план его графической составляющей. Любые существенные изменения в чертёжной части проекта требовали заново производить все расчёты, что было довольно утомительно и занимало много времени, так что часто расчёты корректировалось весьма поверхностно или просто «на глаз». Да и расчётная схема несущих конструкций здания составлялась отдельно (параллельно графической части) на основе личных умозаключений и квалификации инженера и могла быть весьма упрощенной по отношению к замыслу архитектора. Конечно, грамотный инженер составит правильную расчётную схему – в этом никто не сомневается. Но грамотные инженеры не растут как грибы, а вот потребность в них постоянно увеличивается. Таким образом, все яснее и яснее вырисовывалась новая проблема – постоянно возрастающие объемы необходимой для усвоения и анализа проектной информации уже не умещались целиком в едином центре (голове одного человека – руководителя проекта) и требовали коллективной обработки по частям. А это неминуемо затягивало сроки работы и увеличивало вероятность проектных ошибок.

1.1.6. Графическое представление проекта При проектировании нового здания всегда большое (иногда решающее) значение имеет графическое представление работы, так называемая «подача» – способ донесения замысла авторов проекта до понимания решающим или утверждающим органом или группой ответственных лиц, а также до сознания широких слоёв общественности.

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

41

Любому архитектору известно, что эффектная перспективная картинка в процессе убеждения заказчика может сыграть решающую роль. В большинстве случаев заказчик, обычно не владеющий тонкостями теории изображений и слабо разбирающийся в особенностях архитектурного проектирования, подписывает проектное решение, опираясь только на перспективные изображения и свои впечатления, созданные ими. Иногда подача полностью решала судьбу проекта. Столь модные и широко распространенные в наши дни компьютерная визуализация и «фотореалистичность» изображения, в прежние времена из-за неразвитости технических средств не были так распространены и достигались за счет художественного мастерства авторов проекта, в первую очередь архитекторов. Отсюда пошёл у архитекторов и «культ» рисования, в то время совершенно оправданный (рис. 1.1.28).

Рис. 1.1.28. Константин Лыгин. Проект Собора Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). «Визуализация» южного фасада (обратите внимание на фигурки людей, которые не просто передают масштаб сооружения, но и жанрово «оживляют» все изображение). Конец XIX века. Из коллекции И. Поповского

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

42

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

На рубеже XIX–XX веков (да и сейчас тоже) мастерство художественной «визуализации» вполне соответствовало уровню развития фотографии того времени и рассматривало этот уровень (фотореалистичность) как пример для подражания при создании презентационных изображений проекта «вручную» (рис. 1.1.29).

Рис. 1.1.29. Собор Александра Невского в Новониколаевске (ныне Новосибирске). Фотографии 1900 и 2006 годов

В конце XIX века в российской изобразительной школе теория перспективы практически сформировалась в науку изображения абстрактного пространства. В российской Академии художеств даже была разработана целая система погрешностей, которые необходимо было ввести в классическую перспективу, чтобы достичь максимальной выразительности, не нарушая иллюзии реальности восприятия. К таким средствам корректировки изображения относились, в частности, разведение точек схода, система сокращения физических высот объектов в зависимости от высоты их расположения относительно зрителя, построение так называемых криволинейных перспектив и т. п. В то время к созданию реалистичных изображений относились очень серьёзно – точность и достоверность построения перспективных видов зданий определяли уровень мастерства архитектора и была для него делом чести и профессиональной этики. Но при этом история знает и немало примеров, особенно относящихся к XX  веку, когда авторы проектов сознательно допускали некоторые «художественные неточности» при представлении своего архитектурного замысла на вышестоящее рассмотрение, меняя масштаб, пропорции и освещённость отдельных

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

43

элементов здания, искажая перспективу, накладывая изображения или используя иные художественные приемы для передачи своих идей и графического «усиления» архитектурного образа объекта (рис. 1.1.30).

Рис. 1.1.30. Константин Мельников (44 года). Проект здания Наркомата тяжелой промышленности в Москве. Перспектива фрагмента, общая перспектива, фасад. Здание предполагалось разместить на Красной площади напротив Кремля, при этом роль, отводившаяся Кремлю, хорошо видна на рисунке вверху (сохранение других зданий не предполагалось). 1934 г.

44

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Это приводило к тому, что в ряде случаев на рассмотрение принимающей окончательное решение комиссии выставлялось некоторое «художественное произведение», а не реалистичное изображение того здания, которое потом появится на конкретной улице или площади. Но даже если автор проекта и построит презентационные виды по всем правилам науки о перспективе, они всё равно будут искажать увиденное человеческим глазом. Так что уже и в нашу, компьютерную эпоху продолжает существовать и иметь многочисленных сторонников точка зрения, что самое лучшее и правильное перспективное изображение здания, соответствующее восприятию человеком, дает только рисунок художника (рис. 1.1.31).

Рис. 1.1.31. Микеле Мариески (23 года). Венеция. Большой канал близ Салюте. 1733 г.

Но при таком подходе есть и «обратная сторона медали» – как увидел художник, так придётся видеть и всем остальным. А все ли видят так, как некий конкретный художник? Думается, что нет. Хотя бы потому, что другие художники почти всегда увидят ту же натуру несколько иначе, причём временами довольно сильно «иначе», пропуская реальную действительность «через призму своего творчества» (рис. 1.1.32). Конечно, можно предположить, что изображение здания оставляет художнику меньше «свободы фантазии», так что он донесёт до нас «истинную геометрию» сооружения. Но практика показывает, что и это не так (рис. 1.1.33). Теперь представим ситуацию, что этот проект несут на утверждение к Ивану Грозному. Можно предположить, что последствия для автора будут катастрофическими. Но ещё интереснее станет, если Иван Грозный, посмотрев визуализацию Аристарха Лентулова, ответит: «Утверждаю! Быть по сему!» Что после этого делать зодчим? Ответ простой – строить так, как нарисовали! Или на плаху!

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

45

Конечно, можно возразить, что для архитектурно-проектных целей надо привлекать либо художников-архитекторов, либо более «адекватных» представителей живописного цеха, но это проблему до конца не решает.

Рис. 1.1.32. Михаил Паршиков – новосибирский художник, получивший признание ещё при жизни. Но можно ли «верить» такому художнику? Художник и модель, 2014 г.

Рис. 1.1.33. Аристарх Лентулов. Автопортрет (слева) и «Василий Блаженный» (справа). Обе работы датированы 1913 годом, когда художнику было 30 лет. Автор «правильно» видит себя, но весьма «своеобразно» воспринимает Храм Василия Блаженного

46

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Во-первых, авторский «отпечаток» в работах все равно будет. Если собрать, например, все художественные произведения, посвященные Храму Василия Блаженного, получится изумительная выставка, потому что все эти изображения отличаются друг от друга, хотя художники серьезно рисовали то, что видят. Перед нами предстанет удивительное многообразие разных взглядов на один и тот же объект (рис. 1.1.34).

Рис. 1.1.34. Федор Алексеев. Красная площадь в Москве, 1801 год, ГТГ. В момент создания работы художнику было 46 лет

Во-вторых, возможна обратная ситуация: художник-архитектор может быть «правильным», а заказчик – видеть так, как Аристарх Лентулов. И ему «нормально» изображённый проект не понравится. Кто тогда прав? И как дальше проектировать? В-третьих, архитектура – это не для одного человека, а для всех. Поэтому всётаки нужна какая-то «унификация» представлений построенных зданий, защищающая нас от «избранных» точек зрения. И решение этой проблемы, видимо, лежит не в установлении единых требований к созданию изображения, а в определении общего комплекса подходов к графической подаче образа проектируемого сооружения. Проще говоря, хорошо было бы иметь несколько изображений проектируемого здания, различных как по видовым точкам, так и по стилю графики. Но вручную

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

47

все это создать довольно сложно, а при каждом изменении проекта, да ещё за короткое время, – совсем не реально. Таким образом, мы ещё раз убеждаемся, что ручная графика при всей её красоте и художественности не технологична для проектирования и в существующем виде фактически тормозит его (проектирования) дальнейшее развитие. Но есть и другой недостаток рисованных видов. Давно уже замечено, что ручное создание перспективы открывает широчайшие возможности для искажения (пусть даже неумышленного) реальной действительности, поскольку изображение пространства на плоскости всегда связано с потерей определённой информации (в частности, по «глубине» расположения объектов). Так что на бумаге могут появляться виды и конструкции, которые в реальной жизни не существуют и не могут существовать в принципе (рис. 1.1.35).

Рис. 1.1.35. Искажения, возникающие при изображении реального мира на плоскости. Слева – Морис Эшер (62 года), «Восхождение и спуск», 1960 г. Справа – Уильям Хогарт (56 лет), «Пародия на ложную перспективу», 1753 г.

Поэтому по сложившейся традиции навыки художника и умение строить перспективу для проектировщика, особенно архитектора, до сих пор обязательны и относятся к основным компонентам его профессиональной подготовки. Однако, к большому сожалению, ручная графика мало производительна, не технологична, ограничена в своих возможностях, особенно в тиражировании, и в итоге сильно понижает скорость работы. Например, часто возникают ситуации, когда проект находится в высокой степени готовности, но вдруг появляется новая, еще «более замечательная» идея, или

48

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

по каким-то иным причинам возникает объективная необходимость этот проект изменить. В таком случае требуется заново переделывать практически всю его графическую (а то и расчётную, экономическую и т. д.) часть. Попав в такую ситуацию (к сожалению, потребность в последний момент радикально поменять проект – вполне допустимая рабочая ситуация), авторы проекта десять раз подумают, прежде чем станут вносить изменения, пусть даже и очень хорошие, в почти законченную работу. Да и оставшееся до срока сдачи время уже может не позволять качественно осуществить переделки. А делать в спешке – значит плодить ошибки, которые придется с большими потерями устранять уже при строительстве. Появившаяся в XIX веке фотография ознаменовала мощный технологический прорыв в изображении (правильнее сказать, фиксации) пространственных объектов на плоскости, сразу создавая перспективные виды. При этом точность изображения и скорость получения результата у неё были принципиально выше, чем при ручной работе, а геометрическая сложность объекта не имела вообще никакого значения. Но при столь очевидных достоинствах у фотографии имелись и явные недостатки. Один из них – оптические искажения, что, правда, естественным образом устранялось по мере развития фототехники (рис. 1.1.36).

Рис. 1.1.36. Фотография Красной площади в Москве. Хорошо видны искажения ближе к краю снимка, вызванные несовершенством ранней фотоаппаратуры. Примерно 1870–1880-е годы

1.1. Некоторые вехи в истории развития технологий проектирования

49

А вот другой недостаток оказался более серьёзным – изображать можно было только существующие объекты. И это уже принципиально ограничивало применение фотографии в проектировании будущих зданий. А появление художественной фотографии означало, что мы опять сталкиваемся с теми же проблемами, что и при рисованном изображении сооружений, правда, с меньшим разбросом «мнений художников». Конечно, даже в этой ситуации архитекторы нашли фотографии массу применений. Но только изобретение архитектурной эндоскопии принципиально сблизило фотографию с технологией проектирования. Однако прогресс не стоит на месте – принципиально более точное, к тому же «объёмное» изображение объекта даёт бурно развивающееся в последние годы лазерное сканирование. Конечно, оно не лишено главного недостатка, отмеченного у фотографии, – изображаются только существующие объекты. Но лазерное сканирование, будучи объемным, наконец отрывает нас от плоскости. Оно даёт и огромные преимущества специалистам, работающим с реальными объектами, например, при обследовании, реконструкции или реставрации, а такого рода деятельность сейчас уже выходит в число основных (рис. 1.1.37).

Рис. 1.1.37. «Облако точек», полученное в результате лазерного сканирования Храма Александра Невского в Новосибирске. Справа хорошо видны внутренние росписи. Работа проведена специалистами СГГА, 2014 г.

Таким образом, становится вполне очевидным, что «классическая» методика проектирования, хотя и составляет до сих пор основную часть проектной практики, находится в определенных, довольно жестких технологических рамках и плохо приспособлена для широкого использования, да ещё с учетом возрастающих объемов и уровня сложности объектов, а также неуклонно сокращающихся сроков выполнения работы. Другими словами, производительность «классического» проектирования уже не соответствует запросам нашего времени. А это объективно ограничивает свободу творчества и опять же негативно сказывается как на итоговом качестве проектирования, так и на уровне развития строительной отрасли и общества в целом.

50

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Вопросы для самоконтроля 1. Почему так важно для архитекторов построение перспективного изображения объекта? 2. В каких ситуациях возможна неверная передача на плоскости листа объектов, расположенных в трехмерном пространстве? 3. Для каких целей могут использоваться в наше время настольные макеты зданий? 4. Макет в натуральную величину – можно ли считать его макетом? 5. Есть ли польза от такого макетирования? Можно ли макетирование в натуральную величину заменить компьютерным моделированием? 6. Почему сложившиеся давно и имеющие очевидные недостатки «традиционные» методы проектирования до сих пор используются на практике? 7. Может ли чертёж нести всю информацию об объекте? 8. Что понимается под «умением читать чертежи»? 9. Можно ли чертежи заменить «облаком точек» от лазерного сканирования? 10. Какие факторы объективно требуют изменения существующей «классической» технологии проектирования?

1.2. Системы автоматизации проектирования

51

1.2. Системы автоматизации проектирования Бурное экономическое и научно-техническое развитие во второй половине ХХ века, особенно изобретение компьютеров (тогда они назывались ЭВМ – электронные вычислительные машины), самым непосредственным и положительным образом сказалось на технологиях проектной деятельности, в первую очередь в машиностроении (дань холодной войне), а по мере снятия секретности – в архитектуре и строительстве. Возникновение в 1960-х годах новой концепции, получившей название CAD (Computer Aided Design – проектирование с помощью компьютера, САПР), существенно автоматизировало прежние методы проектирования (прежде всего черчение), в том числе для зданий и сооружений. Главная задача, поставленная перед CAD и успешно затем решённая – сделать, наконец, рутинную чертёжную часть проектирования принципиально более технологичной и производительной. Конечно, у разработчиков CAD-систем были и другие, более смелые и далеко идущие цели – автоматизировать (компьютеризировать) весь процесс проектирования. Но их достижению мешал, в частности, еще недостаточный уровень развития вычислительной техники, хотя и не только он. Вообще, для человечества появилось новое направление деятельности под общим названием Computer Science (компьютерная наука, или информатика), по существу включавшее в себя теорию алгоритмов, программирование, вычислительную математику и многое другое. Но это направление было ещё очень молодым, ему для успешного развития требовалось время. В середине 1960-х годов, когда хорошая ЭВМ занимала одну или несколько комнат, предполагала десятки человек обслуживающего персонала и серьёзное инфраструктурное, в том числе энергетическое, обеспечение, а её вычислительные возможности уступали нынешнему ноутбуку для домохозяек, достижение целей всеобщей автоматизации проектирования многим казалось чем-то из области фантастики. Скорее, это была массовая мечта, но мечта реальная (рис. 1.2.1). Например, появившееся в 1964 году в Стэнфордском исследовательском центре экспериментальное устройство по передаче на ЭВМ данных о перемещении объекта на плоскости представляло из себя средних размеров ящик с выходящим из него интерфейсным кабелем. Тогда никому и в голову не приходило сказать, что это – «мышь» (рис. 1.2.2). И всё-таки прогресс в компьютерной области, и особенно его темпы были настолько очевидны, что вселяли надежду. А отношение к энтузиастам САПР и самой автоматизации проектирования в целом было достаточно уважительным и доброжелательным – людям хорошо помнилось не столь давнее ироничное восприятие «самобеглых телег», на которых потом все стали ездить.

52

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.2.1. Слева: доставка компьютера в офис фирмы. Англия, 1957 г. Справа: погрузка в самолёт жесткого диска объемом 5 Mb, США, 1965 г.

Рис. 1.2.2. Вверху слева: первая «мышь», 1964 г.; внизу слева: монтаж одной из лучших советских ЭВМ второго поколения БЭСМ-6 в новосибирском академгородке; справа: ЭВМ БЭСМ-6 – общий вид (в кадр попала огромная вычислительная мощь – сразу две такие машины), 1968 г.

1.2.1. САПР на персональных компьютерах Принципиальным моментом, ознаменовавшим перелом в развитии CAD, стало появление персональных компьютеров, которое довело новые технологии проектирования до каждого пользователя, сделав процесс изменений в этой отрасли взрывоподобным.

1.2. Системы автоматизации проектирования

53

Теперь компьютер мог стоять непосредственно на столе у специалиста, он был прост в использовании и техобслуживании, доступен по цене, энергии потреблял не больше, чем обычная лампочка, а общение с компьютером уже не требовало высокого уровня специальной программистской подготовки и стеллажей с перфокартами и осуществлялось пользователем самостоятельно. Следствие этого процесса – лавинообразный рост числа всевозможных программ для «персоналок», выполнявших различные виды работ и облегчавших труд различных специалистов, в том числе и проектировщиков. В частности, в 1982 году тогда ещё никому не известная компания Autodesk создала свой знаменитый пакет AutoCAD, чем безо всякого преувеличения революционализировала массовое архитектурное и инженерное черчение. Это на долгие годы определило основные концепции и направления развития этой части САПР, в том числе и появившееся тогда же трёхмерное моделирование (рис 1.2.3).

Рис. 1.2.3. Вверху слева: персональный компьютер IBM PC AT с установленным на нем пакетом AutoCAD (обычная комплектация – 1 Mb оперативной памяти и 40 Mb жёсткий диск); справа и внизу: мост Харбор-Бридж в Сиднее. Модель выполнена в AutoCAD примерно на таком компьютере. 1989 г.

54

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

С появлением AutoCAD многократно сократились временные затраты на выполнение работ по созданию всех видов чертежей и другой проектной документации, облегчилась возможность её корректировки, тиражирования и повторного использования, повысилась производительность труда и увеличилась его интеллектуальная составляющая. Типовые узлы и детали теперь уже не надо было многократно перерисовывать – достаточно было взять подходящий файл (библиотечный элемент) и вставить его в нужном размере в новый проект. Более того, теперь в дело легко шли вообще все выполненные в AutoCAD наработки из прежних проектов, а не только те, что хранились в библиотеках элементов. Благодаря AutoCAD уже не надо было следить за точной передачей размеров проектируемого объекта на чертеже с учётом масштаба, правильностью простановки размеров, типами и толщинами линий и другими атрибутами технического документа – компьютерная программа с этими вопросами отлично справлялась сама, высвобождая время и силы проектировщиков на решение главных задач (рис. 1.2.4).

Рис. 1.2.4. Ольга Огаркова. Памятник архитектуры – дом К. Бузолина в Новосибирске. Общий вид модели и фрагмент фасада, украшенного резным орнаментом. Работа выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2006 г.

1.2. Системы автоматизации проектирования

55

Конечно, AutoCAD был «не одинок» – в то же время появилось много других программ подобного рода. Но из них только AutoCAD «дожил» до наших дней и продолжает массово трудиться на ниве компьютерного проектирования. С появлением CAD-программ начался закат эры рутинного ручного черчения, а его непременные атрибуты: кульманы и кальки, светокопировальные столы, готовальни, специализированные карандаши и рапидографы, качественная тушь, изысканная бумага, карандаши, стиральные резинки, ночное черчение и т. п. – постепенно уходят в прошлое. Они уступают место новым, не менее значимым для сегодняшней реальности компонентам и атрибутам компьютерной графики: мониторам, видеокартам, плоттерам, принтерам, сканерам, компакт-дискам, «флэшкам», планшетам, клавиатурам и мышам, компьютерным столам и креслам, интернету, ночному сидению за компьютером и т. п. Но самое главное: проектирование вышло из плоскости чертежа, оно получило возможности трёхмерного моделирования – появилось больше похожее на забаву, но магически манящее к себе 3D. Первые успехи этого моделирования, вне зависимости от того, требовалось оно для проекта или больше являлось «баловством», просто завораживали как пользователей, так и простых смертных. И надо признать, что это «баловство» почти сразу помогло усилить эффект «окучивания» заказчика со стороны исполнителя, чем особенно пользовались хитроумные архитекторы (рис. 1.2.5). Но довольно быстро специалисты (за некоторым исключением, которое существует всегда) поняли, что трехмерное моделирование открывает дополнительные, причем ранее немыслимые, возможности и в самом проектировании. Особенно порадовались новым трёхмерным средствам градостроители – ведь теперь моделирование крупных населённых пунктов и построение всевозможных панорам и перспективных видов становилось делом, технологически простым и технически общедоступным. В частности, после изготовления компьютерной модели квартала, микрорайона или целого города можно было за сравнительно короткое время получить сколько угодно перспективных видов этой застройки в разных вариациях. Даже облеты можно делать, вводя в проект движение. Время выполнения такой работы (от нескольких минут до нескольких дней) определялось теперь только сложностью модели, эффективностью алгоритмов и программ и мощью конкретной компьютерной техники. Ну и, конечно, квалификацией пользователя. Принципиально же всё самое сложное, как тогда казалось, стало возможным. Совершенствование всех перечисленных выше компонентов, влияющих на производительность CAD-технологий, до сих пор продолжается, но теперь построение насыщенных перспективных видов перестало быть делом избранных, оно стало доступным каждому проектировщику (рис. 1.2.6). И тем не менее, парадоксально, но факт – заложенные в программах компьютерной графики возможности трёхмерного моделирования большинству проектировщиков первоначально были явно не нужны.

56

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.2.5. Всемирно известное здание Оперного театра в Сиднее. Модель выполнена в AutoCAD. 1997 г.

Ведь сама устоявшаяся веками система проектирования этого не требовала. Она приучила всех реализовывать проектную идею через планы, фасады и разрезы. Новые возможности компьютерных технологий явно обогнали методологию проектирования. Кстати, по данным различных опросов, вплоть до 2010 года в целом по ведущим странам мира порядка 60% проектных организаций так и не использовали трёхмерные возможности CAD-программ – это им просто не требовалось. И опять повторяется виток эволюционной спирали – теперь уже трёхмерное моделирование становилось уделом «чудаков-энтузиастов», обогнавших своё время и ушедших далеко вперёд, при том же неизменном уважении к ним со стороны окружающих.

1.2. Системы автоматизации проектирования

57

Рис. 1.2.6. Вид центральной части Новосибирска. Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. ОАО «ПИ Новосибирскгражданпроект», 2009 год. Конечно, по красоте это не панорама Венеции 1500 года, но модель допускает неограниченное количество видовых точек и обновлений

Правда, их успехи становились всё более внушительными и побуждали даже самых отъявленных скептиков быстрее начинать двигаться в указанном направлении (рис. 1.2.7).

1.2.2. Специализация CAD-систем За последние 30 лет AutoCAD превратился в доминирующий продукт рынка САПР, особенно в нашей стране. Это произошло прежде всего потому, что на основе AutoCAD было разработано огромное количество приложений, используемых в самых разнообразных направлениях проектной деятельности, причём эти приложения были адаптированы к региональным и отраслевым требованиям и стандартам. Широкое применение AutoCAD сопровождалось появлением многочисленных дополняющих его или конкурирующих с ним универсальных (многофункциональных) CAD-программ, на смену которым вскоре стали приходить уже специализированные архитектурно-строительные комплексы. Все вместе они существенно повысили производительность труда проектировщиков.

58

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Рис. 1.2.7. Мария Петроченко. Колокольня Собора Александра Невского в Новосибирске. Перспективный и аксонометрический виды. Модель выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2007 г.

Специализированные CAD-приложения для узких специалистов (архитекторов, конструкторов металлических или железобетонных каркасов зданий, отопленцев и вентиляционщиков, электротехников, разработчиков генплана и т. д.) стали фактически их электронными рабочими местами, без которых уже немыслима ни одна современная проектная организация. Такие программы обязательно содержали библиотеки готовых типовых чертёжных элементов, изображений узлов и деталей оборудования, типичные обозначения и таблицы, многие другие необходимые компоненты. Они могли автоматически вставлять эти графические элементы в компьютерный чертёж (например, окна в стены на плане) со всеми необходимыми подрезками и дорисовками, а затем производить соответствующие подсчёты и заполнять нужные поля в спецификациях. Благодаря этим CAD-технологиям маленькие проектные группы стали успешно конкурировать с большими институтами, поскольку меньшим составом исполнителей могли выполнять ту же по объему работу. Численность работников и занимаемые площади помещений теперь уже не имели принципиального, характеризующего силу проектной организации, зна-

1.2. Системы автоматизации проектирования

59

чения, поскольку главный инструментарий проектировщиков переместился в область компьютерных технологий. На новый уровень поднялась и презентационная графика. В этой области трёхмерное моделирование, наконец-то, нашло свое общепризнанное применение, по всем статьям превзойдя традиционные средства подачи проекта. При этом оно до сих пор бурно развивается и совершенствуется и даже стало во многих местах обязательной частью представления проекта. Построение любых перспективных видов, фотореалистичных изображений и даже создание анимационных роликов превратилось для проектировщиков в привычное дело, на которое уходит не так уж много времени. Во многих проектных организациях появилась новая должность – «визуализатор». Наряду с этим получили серьезное развитие и специальные компьютерные средства «художественного» усиления презентационного эффекта (тени, материалы, отражения, реальное окружение и т. п.), не требующие искажения проектируемого объекта (рис. 1.2.8).

Рис. 1.2.8. Александр Баженов. Проект православного храма в Новосибирске. Общий вид в панораме города и фрагменты. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2008 г.

60

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Используемая для представления проекта или выполнения чертежей ручная графика очень быстро становится экзотикой, но теперь даже она может «выполняться» на компьютере (рис. 1.2.9).

Рис. 1.2.9. Ульяна Горбачёва, Евгений Полинкевич. Эскизный проект микрорайона. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и Revit Architecture, визуализация в SketchUp. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

Появление специальных программ или дополнительных функций в уже существующих программах, имитирующих ручную графику во всём многообразии её стилей, стало, с одной стороны, ответом CAD-технологий на постоянное ворчание оппонентов компьютерной графики, что «все надо делать руками». С другой стороны, оно сделало гораздо более технологичной подачу проектного замысла в различных графических стилях, перекрывающих широкий спектр вкусов заказчика (рис. 1.2.10). Возможность при компьютерном проектировании изначального придания чертежам «цифрового» вида в векторном формате, пригодного для использования другими CAD-программами, привела к появлению большого количества специализированных программных средств, решающих на основе этой «электронно-чертежной» документации многочисленные вопросы проектирования, не связанные напрямую с черчением. Например, это задачи заполнения таблиц-спецификаций, составления смет, расчётов тех или иных характеристик зданий, их узлов и систем и многое другое, что уже использовало информацию, дополнявшую чисто чертёжные объекты. По-

1.2. Системы автоматизации проектирования

61

явилось совсем новое для проектировщиков явление – параметрическое моделирование.

Рис. 1.2.10. Иван Миронов. Реконструкция дома № 24 по ул. Марата в Санкт-Петербурге. Дипломный проект по специальности «Реставрация и реконструкция архитектурного наследия». Модель выполнена в AutoCAD, визуализация в 3ds MAX и SketchUp. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

Таким образом, технология CAD стала выходить за рамки просто автоматизации черчения, занявшись освоением и новых операций уже с информационными базами данных. Но пока эти данные в основном были связаны с геометрией или чертёжными видами проектируемого объекта – новое понимание проектного моделирования как сбора и управления информацией ещё только зарождалось.

62

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

С появлением CAD-программ на новом уровне стали развиваться средства и методики коллективной работы над общим объектом. Появились даже системы управления проектом. «Электронные кульманы» упростили одновременный доступ разных исполнителей к общему проекту при сохранении единого руководства. Таким образом, с помощью CAD-технологий успешно решалась еще одна из возникших в традиционном проектировании проблем – коллективная (многопользовательская) работа над сложным проектом теперь эффективно (а не формально) управлялась из единого центра. Образно говоря, проектировщикам стала возвращаться одна большая «голова», в которой раньше помещался весь проект. А электронные средства коммуникаций распространили компьютерные чертежи по всему миру, сняв проблемы с их пересылкой и позволив эффективно работать над проектом в режиме реального времени специалистам, находящимся в разных организациях, городах и даже странах. Таким образом, отпадает необходимость в длительных и дорогостоящих командировках, упрощаются архивирование и хранение документации, облегчается рабочий доступ к более ранним проектным разработкам. Одним словом, всё становится быстрее и проще. В начале 1990-х годов появились первые примеры круглосуточной работы над проектом. Например, при создании новой взлетной полосы для аэропорта Гонконга совместно работали фирмы в самой Великобритании, Гонконге (тогда ещё это был британский анклав) и некоторых других странах, расположенных практически в противоположных точках земного шара. Когда в одной фирме рабочий день заканчивался, сотрудники уходили домой, предварительно отправив файлы проекта по электронной почте в другую фирму, где рабочий день только начинался. Там, завершив работу, сотрудники делали то же самое, и файлы проекта, таким образом, постоянно крутились вокруг земного шара, а проектирование велось 24 часа в сутки. Конечно, такая работа требует высокой координации и унификации всех действий в области проектирования, а также единого программного обеспечения (в случае с аэропортом Гонконга основной программой выполнения описанного проекта был AutoCAD). Итак, с появлением и развитием CAD-программ появилась возможность с меньшими усилиями создавать в сравнительно короткий срок принципиально более сложные проекты зданий и сооружений (рис. 1.2.11).

1.2.3. Близкое завершение эры CAD В конце XX века благодаря успехам CAD-технологий в нашей стране происходила если не компьютерная революция в проектировании, то как минимум радикальное переоснащение проектировщиков всех специальностей новыми средствами производства.

1.2. Системы автоматизации проектирования

Рис. 1.2.11. Ирина Бессонова. Органический театр. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в AutoCAD и 3ds MAX. НГАСУ (Сибстрин), 2008 г.

63

64

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Многие большие проектные организации в массовом порядке избавлялись от сотен кульманов, заменяя их персональными компьютерами с соответствующими программами (правда, на раннем этапе «революции» в основном нелицензионными). Теперь одно оснащённое компьютером и CAD-программами рабочее место по своей эффективности и производительности труда было сопоставимо с прежней группой специалистов или даже отделом, работавшим вручную. После этих успехов стало даже распространяться мнение, что компьютер сам может чертить. Опять поползли слухи, что компьютер может и думать за человека, а сам человек больше не нужен, в проектных организациях останутся только начальники, секретарши и бухгалтера. Но дальнейшая практика показала, что такое понимание, основанное, видимо, на устойчивой и пользующейся безграничной верой в народе легенде о волшебной щуке (либо золотой рыбке), которая готова по первому требованию все делать для человека, опять оказалось ошибочным. Во всяком случае, пока. Конечно, масла в огонь здесь подлили и некоторые «безответственные» деятели литературы, которые писали свои произведения так, как будто они сами эту рыбку и видели (например, Александр Пушкин). Если же вернуться к компьютерным технологиям и оглянуться назад, то можно отметить, что CAD-программы смогли за сравнительно короткий срок достичь больших, почти предельных высот в компьютерном черчении и трёхмерном (геометрическом) моделировании зданий (рис. 1.2.12). Дальнейшее совершенствование компьютерных средств проектирования теперь шло в основном по пути усиления возможностей визуализации и анимации, использования многочисленных заготовок и наработок из других программ, специализации по видам деятельности и кооперации в работе над общим проектом, усиления средств автоматизации черчения и выполнения многих рутинных операций проектирования и создания рабочей документации. Они существенно освободили проектировщиков от чернового, нетворческого труда. При этом появилась удобная возможность использовать в новых проектах какие-то решения из предшествующих работ, стали создаваться электронные библиотеки типовых чертёжных узлов и элементов трёхмерного моделирования. Усовершенствованный компьютерный механизм рабочего проектирования зданий и сооружений стал более простым и технологичным. В результате почти всё, что в области инструментального обеспечения архитектурно-строительного проектирования (AEC) еще пару десятков лет назад казалось недостижимой фантастикой, благодаря технологиям CAD превратилось в повседневную реальность. Ситуация, близкая к полному счастью. С одним но: В идейном плане сама технология проектирования зданий всё ещё оставалась на прежнем, определённом 500 лет назад, уровне.

1.2. Системы автоматизации проектирования

Рис. 1.2.12. Владимир Дудин, Владимир Едрёнкин, Ольга Большакова. Храм Василия Блаженного в Москве. Трёхмерная модель выполнена в AutoCAD. НГАСУ (Сибстрин), 2007 г.

65

66

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

1.2.4. Кризис в проектировании назрел Парадоксально, но после всех этих успехов к началу XXI века в AEC (индустрии архитектурно-строительного проектирования) по всем признакам запахло кризисом. С одной стороны, инструментальные средства автоматизации черчения в их прежнем виде практически достигли пика своих возможностей. С другой, сложившиеся веками традиции проектирования делали проектную отрасль невосприимчивой к новым возможностям, появляющимся благодаря развитию компьютерных технологий в целом, что объективно тормозило прогресс. Для дальнейшего совершенствования нужны были новые подходы. В такой ситуации одни разработчики программ стремились «вперёд и вверх», а другие – «назад и в сторону», объясняя свою стратегию тем, что это тоже движение «вперёд и вверх», но только после некоторого «переосмысления». В частности, возник определенный раскол вокруг путей дальнейшего развития пакета AutoCAD, который к тому времени уже достиг «пенсионного» возраста и нуждался в обновлении. С одной стороны, компания Autodesk продолжала и дальше его совершенствовать, применяя новые подходы и поднимая функционал до уровня современных требований. С другой, образовалась довольно большая группа компаний, которые, образно выражаясь, пока хотели бы продолжать иметь дело с «прежним» пакетом AutoCAD. Появился даже IntelliCAD – международный консорциум по разработке независимой открытой технологической платформы IntelliCAD, которая функционально идентична AutoCAD (ранним версиям) и полностью совместима с ним по формату данных DWG и набору команд пользовательского интерфейса. Члены этого консорциума имеют право и возможность разрабатывать на основе этой платформы свои приложения и продукты, которые они раньше делали в основном под AutoCAD, с правом их неограниченного распространения. В результате и сам формат DWG раздвоился, о чем подробнее будет сказано несколько позже. Мучительный вопрос «куда идти дальше» возник и перед другими CADпрограммами. А время не стоит на месте. Оно в массовом масштабе ставит перед проектировщиками зданий и сооружений уже новые задачи и предъявляет совершенно иные, ранее не возникавшие, требования. Среди них особо стоит выделить: 1. широкомасштабную реконструкцию или реставрацию ранее построенных объектов; 2. высокие темпы строительства и необходимость быстрого проектирования новых или реконструируемых объектов; 3. принципиальный рост общего объёма вновь проектируемых объектов и их уровня сложности;

1.2. Системы автоматизации проектирования

67

4. высокую насыщенность новых зданий и сооружений и окружающей их инфраструктуры инженерными коммуникациями и оборудованием, высокую плотность строительства (рис. 1.2.13);

Рис. 1.2.13. Застройка в одном из районов Нью-Йорка, 2009 г.

5. возрастающую важность юридического обеспечения проекта и увеличение объема сопутствующей документации; 6. необходимость учёта концепции устойчивого развития, энергетически рационального и экологического проектирования с учётом постоянно возрастающих требований к создаваемым объектам, многочисленные «зелёные» рейтинги, которые уже переходят из категории рекомендательных в разряд обязательных, появление новых строительных технологий и материалов;

68

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

7. необходимость при проектировании нового объекта рассчитывать его эксплуатационные, в первую очередь энергетические и экономические, характеристики; 8. необходимость из-за сжатых сроков исполнения практически параллельно вести при проектировании нового объекта его архитектурные, конструкторские и технологические разделы; 9. потребность работы с проектом здания в период его эксплуатации и ремонта, оптимизация текущих расходов и достижение коммерческой эффективности проекта; 10. необходимость массового исследования и пересмотра в сторону усиления конструкций, устройства и коммуникаций уже существующих зданий в связи с возрастающими сейсмическими, климатическими, террористическими и прочими внешними угрозами; 11. резкое усиление роли инженерного оборудования в проекте здания; 12. высокую информационную насыщенность зданий в современных условиях, широкое распространение и внедрение в строительную практику концепции «умного дома» с его автоматизированной системой управления; 13. необходимость быстрого и эффективного поиска и квалифицированного заказа необходимого для оснащения здания оборудования; 14. необходимость быстрого и эффективного изготовления строительных элементов и конструкций здания; 15. оптимизацию проекта по различным видам параметров; 16. увеличение потребностей в проектировании и организации сноса и утилизации старых зданий; 17. интернационализацию и международную кооперацию в проектировании и строительстве, когда работа над общим объектом благодаря компьютерным технологиям может вестись несколькими организациями одновременно и непрерывно в разных точках земного шара; 18. высокую международную унификацию проектирования, когда специалисты одной страны разрабатывают здания для другой; 19. резкое увеличение стоимости проектных ошибок, особенно уже проскочивших в уже исполняемый проект и требующих исправления на стадии строительства или в процессе эксплуатации; 20. лавинообразный рост объема проектной документации и необходимость как-то управлять этим бумажным потоком; 21. существенное увеличение законодательных и оценочных требований к возводимым объектам, предполагающее стандартизацию проектов и привлечение компьютерных технологий к их проверке и оценке; 22. само проектирование должно быть менее затратным и более эффективным, более гибким и устойчивым к кризисным явлениям в экономике.

1.2. Системы автоматизации проектирования

69

Все перечисленные вопросы, а также многое другое, что не попало в этот список, логично приводят специалистов к пониманию, что в современных условиях требуется уже не просто «классический» проект возводимого здания, а содержащая всю необходимую информацию модель объекта, которая могла бы сопровождать сооружение в течение всего периода его существования, то есть жизненного цикла (рис. 1.2.14).

Рис. 1.2.14. У опытных специалистов крепнет понимание, что необходимость перемен в технологии проектирования назрела

И эта модель должна быть не выполненным с помощью компьютера аналогом обычного картонного макета, дающим представление о форме объекта, а полноценной виртуальной копией здания со всей его начинкой и количественными геометрическими и технологическими характеристиками конструкций, материалов, оборудования и функциональных особенностей. Причем все данные об объекте должны быть не просто собраны воедино, например в виде какой-то большой таблицы или многостраничного справочника, а являться скоординированными параметрами модели, корректировка которых с учётом существующих между ними зависимостей влечёт за собой автоматическое изменение всей модели. Все эти, а также многие другие проблемы, и призвано решать начавшее сравнительно недавно входить в реальную практику новое направление развития проектно-строительной отрасли – информационное моделирование зданий.

70

Глава 1. Что предшествовало появлению BIM

Вопросы для самоконтроля 1. Почему современные здания становятся информационно более насыщенными? 2. Зачем при компьютерном проектировании нужна «ручная» графика? 3. Почему современные условия требуют сокращения сроков проектирования и строительства? Требовалось ли это раньше? 4. Как часто и для каких целей могут требоваться проект и техническая документация уже построенного здания? 5. Чем совершенствование технологии проектирования может помочь проектным фирмам в решении их экономических проблем? 6. Может ли компьютер заменить проектировщика? 7. Может ли компьютер заменить строителя? 8. Может ли компьютер заменить коменданта здания? 9. Что делать: осваивать компьютерные технологии сейчас или подождать, когда они станут ещё лучше? 10. Сложно ли осваивать компьютерные технологии тем, кто раньше не был с ними знаком?

Глава 2 Информационное моделирование зданий 2.1. Что такое информационное моделирование зданий. 2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания. 2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM.

72

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Технология BIM в буквальном смысле соединила два века. Зародившись в конце XX столетия, она начала активно внедряться в мировой практике уже в начале XXI века. Большинство пользователей рассматривает информационное моделирование зданий как новый подход в проектировании. И это правильно. Технология BIM, выстраданная проектировщиками за многовековую историю, принципиально облегчает все рутинные операции, связанные как с разработкой самой идеи нового сооружения, так и с фабрикацией огромного количества сопровождающей любой проект рабочей, технической и организационно-финансовой документации. Информационное моделирование зданий делает труд проектировщика более интеллектуальным. Кроме того, эта технология принципиально открывает для строительной индустрии путь к «безбумажному» проектированию. Сейчас, может быть, еще трудно поверить, но это вопрос уже сравнительно короткого (по историческим меркам) промежутка времени – проектирование зданий обречено стать «цифровым», а бумажная документация будет встречаться только в архивах или музеях. На сто процентов уверен, что в ответ на эти высказывания сразу посылаются возражения: «Архитектор должен уметь рисовать руками! Компьютер не будет за человека думать! Замысел должен сначала созреть в голове у проектировщика, а уже потом реализовываться!» Думаю, можно привести еще много подобных утверждений. Самое интересное, что никто эти постулаты под сомнение и не ставит! У кого-то идея нового здания рождается «на кончике карандаша», другие «мнут картонные коробки», третьи «чистят апельсины» – это все взято из жизни. Но надо также понимать, что сегодня многим молодым проектировщикам уже удобнее моделировать форму или трёхмерно эскизировать, развивать идею сразу «на компьютере» – современные технические средства и уровень подготовки «нового поколения» специалистов это позволяют. Думаю, что все способы генерации идей имеют право на существование, лишь бы эти идеи были хорошими. А вот рутинную работу по заполнению спецификаций и созданию проектной документации лучше доверять компьютеру. Это будет и быстрее, и точнее, и технологичнее. Мы много говорим о BIM для проектировщиков, поскольку они сегодня больше всего готовы к внедрению этой технологии. Но надо помнить, что информационное моделирование зданий – это не только проектирование. BIM – это гораздо больше, чем проектирование! Информационная модель – это виртуальная копия здания, сопровождающая его в период всего жизненного цикла объекта и оставляющая «память» о нём даже после сноса. Технология BIM дополнительно предоставляет нам новые, ранее серьезно не рассматривавшиеся возможности. Это прежде всего компьютерное управление строительством, а также новый, «цифровой» уровень управления эксплуатацией здания, поддержание и корректировка его функций в течение всего периода существования.

Глава 2. Информационное моделирование зданий

73

Также появляются новые возможности исследования и экспериментирования в области разработки и построения зданий, когда становится принципиально легче прогнозировать эксплуатационные характеристики будущего объекта или вообще отрабатывать новые подходы к возведению зданий, не выходя за рамки виртуального пространства. Можно еще много перечислять или уточнять открывающиеся перед нами нове возможности в работе с сооружениями самого разного предназначения, но в основе всего лежит главное – информационная модель здания. И основной акцент в деятельности специалистов проектно-строительной отрасли теперь переносится на большее осмысление сути объекта и создание такой всеобъемлющей модели (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Алексей Савватеев. Проект футбольного стадиона. Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

А когда есть информационная модель, появляется ещё много видов деятельности, которые можно с её помощью осуществлять.

74

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.1. Что такое информационное моделирование зданий Рубеж конца ХХ – начала XXI века, связанный с бурным ускорением развития информационных технологий, ознаменовался, наконец, появлением принципиально нового подхода в архитектурно-строительном проектировании, заключающемся в создании компьютерной модели нового здания, несущей в себе все сведения о будущем объекте. Это явилось естественной реакцией человека на кардинально изменившуюся информационную насыщенность окружающей нас жизни. В современных условиях стало уже совсем невозможно эффективно обрабатывать прежними средствами хлынувший на проектировщиков огромный (и неуклонно возрастающий) поток «информации для размышления», предваряющей и сопровождающей само проектирование. И результат проектирования также насыщен информацией, которую надо хранить в форме, удобной для использования. Поток такой информации не прекращается даже после того, как здание уже спроектировано и построено, поскольку новый объект, вступая в стадию эксплуатации, взаимодействует с другими объектами и окружающей внешней средой (городской инфраструктурой). Кроме того, с вводом в эксплуатацию также запускаются и внутренние процессы жизнеобеспечения сооружения, то есть начинается, говоря современным языком, активная фаза «жизненного цикла» здания. Такой информационный «вызов» окружающего нас современного мира потребовал от интеллектуально-технического сообщества серьезной ответной реакции. И она последовала в виде появления концепции информационного моделирования зданий. Первоначально возникнув в проектной среде и получив широкое и весьма успешное практическое применение при создании новых объектов, эта концепция, тем не менее, довольно быстро перешагнула через установленные для нее рамки, и сейчас информационное моделирование зданий значит намного больше, чем просто новый метод в проектировании. Теперь это – принципиально иной подход к возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания, к управлению жизненным циклом объекта, включая его экономическую составляющую, к управлению окружающей нас рукотворной средой обитания. Это – изменившееся отношение к зданиям и сооружениям вообще. Наконец, это наш новый взгляд на окружающий мир и переосмысление способов воздействия человека на этот мир.

2.1.1. Что понимается под BIM Информационное моделирование зданий (от англ. Building Informational Modeling), сокращенно BIM – это процесс, в результате которого формируется информаци-

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

75

онная модель здания (от англ. Building Informational Model), также получившая аббревиатуру BIM. Таким образом, на каждой стадии процесса информационного моделирования мы имеем некую информационную модель, которая отражает объём обработанной на этот момент информации о здании. Более того, исчерпывающей информационной модели здания не существует в принципе, поскольку мы всегда можем дополнить имеющуюся на какой-то момент времени модель новой информацией. Процесс информационного моделирования, как всякое осуществляемое человеком действие, на каждом своем этапе решает какие-то поставленные перед его исполнителями задачи. А информационная модель здания каждый раз является результатом решения этих задач. Если перейти теперь к внутреннему содержанию термина, то сегодня существует несколько его определений, которые в основной своей смысловой части совпадают, при этом отличаясь нюансами. Думается, такое положение вызвано в первую очередь тем, что разные специалисты, внесшие свой вклад в становление BIM, приходили к концепции информационного моделирования зданий разными путями, причём в течение длительного периода времени. Да и само информационное моделирование зданий сегодня – явление сравнительно молодое, новое и постоянно развивающееся. Во многом его содержание определяется не теоретическими умозаключениями избранных «гуру», а повседневной общемировой практикой. Так что процесс развития BIM ещё весьма далёк до своего логического завершения. В результате одни понимают под BIM модель как результат деятельности, для других BIM – это процесс моделирования, некоторые определяют и рассматривают BIM с точки зрения факторов практической реализации, а кое-кто вообще определяет это понятие через его отрицание, подробно объясняя, что такое «не BIM». Не вдаваясь в детальный анализ, можно отметить, что практически все существующие в настоящее время подходы к определению BIM эквивалентны, то есть рассматривают одно и то же явление (технологию) в проектно-строительной деятельности. В частности, любая модель предполагает наличие процесса её создания, а, в свою очередь, любой созидательный процесс предполагает результат. Более того, имеющиеся «теоретические» расхождения в определениях не мешают никому из участников дискуссий вокруг понятия BIM плодотворно работать, как только дело доходит до его практического применения. Цель нашей книги – донести до читателя суть информационного моделирования зданий, поэтому мы будем меньше внимания уделять формальной стороне вопроса, временами для пользы дела «смешивая» разные формулировки и апеллируя к здравому смыслу и интуитивному пониманию происходящего. Теперь сформулируем определения, которые, с точки зрения автора, наиболее точно раскрывают саму суть понятия BIM. В чем-то мы повторимся, но, думается, это пойдет только на пользу читателю.

76

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Информационное моделирование зданий (BIM) – это процесс, в результате которого на каждом его этапе создается (развивается и совершенствуется) информационная модель здания (тоже BIM). Исторически сложилось, что аббревиатура BIM используется сразу в двух случаях: для процесса и для модели. Как правило, путаницы не возникает, поскольку всегда есть контекст. Но если ситуация все же становится спорной, надо помнить, что процесс – первичен, а модель – вторична, то есть BIM – это прежде всего процесс. Информационная модель здания (BIM) – это пригодная для компьютерной обработки информация о проектируемом или уже существующем строительном объекте, при этом: 1. нужным образом скоординированная, согласованная и взаимосвязанная, 2. имеющая геометрическую привязку; 3. пригодная для расчётов и анализа; 4. допускающая необходимые обновления. Говоря простым языком, информационная модель здания – это некоторая база данных об этом здании, управляемая с помощью соответствующей компьютерной программы. Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для: 1. принятия конкретных проектных решений; 2. расчета узлов и компонентов здания; 3. предсказания эксплуатационных качеств объекта; 4. создания проектной документации; 5. составления смет и строительных планов; 6. заказа и изготовления материалов и оборудования; 7. управления возведением здания; 8. управления эксплуатацией в течение всего жизненного цикла объекта; 9. управления зданием как объектом коммерческой деятельности; 10. проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания; 11. сноса и утилизации здания; 12. иных связанных со зданием целей. Такое определение в наибольшей степени соответствует сегодняшнему подходу к концепции BIM многих разработчиков компьютерных средств проектирования на основе информационного моделирования зданий. Схематически информация, относящаяся к BIM, поступающая в модель, хранящаяся и обрабатываемая в этой модели и получаемая из нее для дальнейшего использования, показана на рис. 2.1.1.

2.1.2. Краткая история терминологии Термин BIM появился в лексиконе специалистов сравнительно недавно, хотя сама концепция компьютерного моделирования с максимальным учётом всей инфор-

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

77

мации об объекте начала формироваться и приобретать конкретные очертания намного раньше, еще в эпоху становления CAD-систем.

Рис. 2.1.1. Основная информация, проходящая через BIM и имеющая к BIM непосредственное отношение

С конца ХХ века концепция BIM как новый подход в проектировании постепенно «вызревала» внутри бурно развивающихся тогда систем автоматизации проектирования. Понятие информационной модели здания было впервые предложено широкой публике профессором Технологического института Джорджии Чаком Истманом (Chuck Eastman) в 1975 году в журнале Американского института архитекторов (AIA) под рабочим названием «Building Description System» (Система описания здания), при этом годом ранее оно уже появилось в опубликованном им научном отчёте. В конце 1970-х – начале 1980-х годов эта концепция развивалась параллельно в Старом и Новом Свете, причем в США чаще всего употреблялся термин «Building Product Model», а в Европе (особенно в Финляндии) – «Product Information Model». При этом оба раза слово Product подчеркивало первоочередную ориентацию внимания исследователей на объект проектирования, а не на процесс. Можно предположить, что несложное лингвистическое объединение этих двух названий и привело к рождению современного «Building Information Model» (информационная модель здания). Параллельно в разработке подходов к информационному моделированию зданий европейцами в середине 1980-х годов применялись немецкий термин «Bauinformatik» и голландский «Gebouwmodel», которые в переводе также соответствовали английскому «Building Model» или «Building Information Model».

78

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Но самое главное – эти лингвистические сближения терминологии сопровождались и выработкой единого наполнения используемых понятий, что в итоге и привело к первому появлению в научной литературе в 1992 году термина «Building Information Model» в его нынешнем содержании. Несколько раньше, в 1986 году, англичанин Роберт Эйш (Robert Aish), человек непростой судьбы (в то время имевший отношение к созданию программы RUCAPS, затем в течение длительного периода – сотрудник Bentley Systems, потом перешедший в Autodesk), в своей статье впервые использовал термин «Building Modeling» в его нынешнем понимании как процесс информационного моделирования зданий. Но, что более важно, он тогда же впервые сформулировал основные принципы этого информационного подхода в проектировании, составляющие ныне основу концепции BIM: • трехмерное моделирование; • автоматическое получение чертежей; • интеллектуальная параметризация объектов; • соответствующие объектам наборы проектных данных; • распределение процесса строительства по временным этапам и т. д. Роберт Эйш проиллюстрировал описанный им новый подход в проектировании примером успешного применения комплекса программ архитектурного моделирования зданий RUCAPS при реконструкции «Терминала 3» лондонского аэропорта Хитроу. Программа RUCAPS (Really Universal Computer Aided Production System  – действительно универсальная система автоматизации производства) разрабатывалась в Англии с конца 1970-х годов для архитектурного проектирования на мини-компьютерах производства компаний Prime Computer или Digital Equipment Corporation (DEC). По современным меркам ее можно отнести к системам 2.5D, поскольку сама модель показывалась трехмерной, но основные элементы (стены, окна, двери и т. п.) применялись только на плоских видах планов или фасадов (дань скорее не классическому подходу в проектировании, а недостаточной развитости компьютерной техники того времени). Но все виды были взаимосвязаны, так что изменения на одном из них автоматически переносились и на другие. Проще говоря, модель воспринималась как единое целое, а не являлась набором автономных плоских чертежей, требующих индивидуальной доработки. По всей видимости, этот опыт 30-летней давности стоит рассматривать как первый случай использования методики BIM (пока еще в своей начальной форме) в мировой проектно-строительной практике. Примерно с 2002 года благодаря стараниям многих авторов и энтузиастов нового подхода в проектировании, в частности архитектора и стратега компании Autodesk по индустриальному развитию Фила Бернштейна (Phil Bernstein) и попу-

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

79

ляризатора идеи BIM Джерри Лэйзерина (Jerry Laiserin), концепцию «Building Information Modeling» ввели в употребление и ведущие разработчики программного обеспечения (Autodesk, Bentley Systems, Graphisoft и некоторые другие), причём они сделали понятие BIM одним из ключевых в своей терминологии. Кстати, похоже, разработчикам программного обеспечения все равно, Model это или Modeling, – лишь бы работало, поскольку программы объединяют в себе и процесс, и результат. Проектировщикам или рабочим на стройке эта терминологическая разница тоже кажется малозначимой, поскольку они и работают, и в завершение получают результат. В дальнейшем аббревиатура BIM прочно вошла в лексикон специалистов по компьютерным технологиям проектирования и получила широчайшее распространение, и теперь её уже знает весь мир. Кстати, мы все время говорим о зданиях – это вариант перевода слова building на русский язык, хотя по смыслу BIM сюда подходят и сооружения (мосты, насыпи, причалы, автодороги, трубопроводы и т. п.) тоже. Поэтому правильнее под BIM подразумевать «информационное моделирование зданий и сооружений», но для краткости мы будем говорить только о зданиях, понимая здания в «обобщённом» смысле. Существует еще одна, набирающая по мере развития информационного моделирования всё большее распространение, трактовка аббревиатуры BIM – Building Information Management (управление информацией о здании). Но такое понимание – не противоречие основному содержанию термина BIM, а скорее уточнение его специфики при достижении более высокого уровня информационного моделирования (так называемый BIM Level 3), когда на первое место выходит уже не «накопление» информации об объекте, а более эффективное её использование. Такое «управленческое» BIM обычно оговаривается в контексте статьи или доклада и может использоваться одновременно с «обычным» BIM. Исторически (и маркетингово-экономически) сложилось так, что некоторые разработчики компьютерных программ, по сути относящихся к информационному моделированию зданий, кроме общепринятой в настоящее время терминологии, используют еще и свои собственные понятия. Например, венгерская компания Graphisoft, создатель широко распространенного среди архитекторов пакета ArchiCAD, еще в 1987 году ввела понятие VB (Virtual Building) – «Виртуальное здание», которое, в сущности, перекликается с BIM, и заложила эту концепцию в свою программу, сделав, таким образом, ArchiCAD практически первым в мире BIM-приложением. Иногда можно встретить сходные по значению словосочетания электронное строительство (e-construction) или виртуальный дизайн и строительство (VDC – Virtual Design and Construction), а в США применительно к объектам инфраструктуры также широко используется термин CIM (Civil Integrated Management). И всё же, на сегодняшний день аббревиатура BIM, уже получившая в мире всеобщее признание и самое широкое распространение, явно доминирует в области проектирования, строительства и обслуживания объектов.

80

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Появляются также термины, выделяющие отдельные разделы информационного моделирования зданий. В частности, компания Bentley Systems ввела и активно использует термин BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов), уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений. Весьма близка к BIM сформулированная компанией Dassault Systemes в 1998 году концепция PLM (Product Lifecycle Management) – управление жизненным циклом изделия, которая сегодня уже стала основополагающей в промышленном производстве и активно используется практически всей индустрией машиностроительного САПР. Концепция PLM предполагает, что формируется единая информационная база, описывающая три основные компоненты создания чего-либо нового по схеме Продукт – Процессы – Ресурсы, а также задающая связи между этими компонентами. Наличие такой объединенной модели обеспечивает возможность быстро и эффективно увязывать и оптимизировать всю указанную цепочку, объединяющую в себе проектирование, производство и эксплуатацию изделия. При этом в концепции PLM в качестве изделий могут рассматриваться всевозможные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их инженерные системы, компьютерные сети и т. п. (рис. 2.1.2).

Рис. 2.1.2. Технология PLM призвана решать самые разнообразные задачи разработки, производства и эксплуатации изделий. Программа CATIA V5

Таким образом, поскольку здания и их системы входят в список объектов PLM, можно утверждать, что концепция PLM применима в строительстве и архитектуре.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

81

С другой стороны, как только мы начинаем применять PLM в этой отрасли, мы обрастаем спецификой проектно-строительной деятельности, которая что-то берет из машиностроения, а что-то заменяет на своё или отвергает вообще. В результате, хотим того или нет, мы из PLM получаем BIM. Так что с большой уверенностью можно констатировать, что BIM и PLM – «близнецы-братья», или, более точно, что BIM является отражением и уточнением концепции PLM в специализированной области человеческой деятельности – проектно-строительной индустрии, учитывающим все её конкретные особенности. При этом не следует забывать, что понятия BIM и PLM имеют каждое свою конкретную историю появления и развития. Но близость этих понятий объективно говорит о том, что развитие технических видов человеческой деятельности идёт по общим законам в едином направлении – направлении информационного моделирования. Просто в машиностроении (из-за особой военной важности) все идеи реализуются намного раньше и быстрее. Вполне логично, что по аналогии с PLM уже начал появляться термин BLM (Building Lifecycle Management) – управление жизненным циклом здания, весьма сходный с широко используемым понятием FM (Facilities Management) – управление обслуживанием, обозначающим систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания и протекающих в нем процессов (рис. 2.1.3).

Рис. 2.1.3. Алексей Копылов. Проект банка «Акцент». Слева – внешний вид сооружения, справа – моделирование движения денежных потоков и посетителей в здании. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

Конечно, услышав все это, BIM-скептики (а их пока немало) могут возразить: «Какое BIM? Какое управление базами данных? Какие машиностроительные и

82

Глава 2. Информационное моделирование зданий

прочие концепции? Зайдите на любую стройку и посмотрите, что там делается! Там все по грязи в сапогах ходят!» (рис. 2.1.4).

Рис. 2.1.4. Футбольный стадион «Висла» в Кракове, рассчитан на проведение Евро–2012. Проектирование и строительство ведутся по технологии BIM. Компьютерная модель и стадии возведения восточной трибуны, 2009 г.

В ответ, во-первых, еще раз напомним про специфику строительного производства – все строится на земле, так что большие выемки грунта и сопутствующие этому проблемы, особенно после дождя, неизбежны. Во-вторых, отметим, что во все времена строительство относилось к категории наиболее точных и интеллектуально ёмких видов человеческой деятельности, как и машиностроение. И уровень технической проработки возводимых сооружений, этой самой «строительной» точности, всегда требовался самый высокий на свой период времени. Яркий пример тому – возведение в Париже в 1887–1889 годах Эйфелевой башни, когда её создатели при невиданных ранее размерах сооружения решали не столько строительные, сколько «машиностроительные» задачи, заранее доводя все металлоконструкции до самой высокой степени сборочной готовности и осуществляя на высоте только «заклёпочный» монтаж.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

83

Уровень строительной точности всегда определялся общетехническим уровнем развития человечества вообще, неуклонно рос и продолжает расти в наше время. Причём рост идет лавинообразно, так что сегодня уже в массовом масштабе строительное производство вполне сравнимо по исполнительской точности (с учётом масштаба «изделий») как на особо значимых объектах (мосты, стадионы, высотные здания, концертные залы и т. п.), так и на обычных зданиях с современным машиностроением (рис. 2.1.5).

Рис. 2.1.5. Слева – Храм Василия Блаженного в Москве (построен в середине XVI века), хорошо просматриваются некоторые «расхождения» в параллельности восьмиугольников Западного столпа; справа – монтаж остекления здания Swiss Re Building в Лондоне (начало XXI века)

Отметим ещё, что «строительная точность» – это не только «совпадение отверстий на деталях», это ещё и безукоризненное выполнение сметы и графика строительства, что весьма затруднительно при больших объемах работы и временных сроках, поскольку в дело начинают вмешиваться совершенно «не строительные» факторы типа погоды, выявления каких-то новых особенностей грунта, перепрофилирования объекта, инфляции, отсутствия запланированного финансирования, чьих-то волевых решений и т. п. При этом, опять же в силу специфики проектно-строительной деятельности, здание может проектироваться, строиться и эксплуатироваться одновременно, чего в машиностроении мы не наблюдаем. Так что BIM – это всё-таки не PLM.

2.1.3. Взаимоотношение старого и нового подходов в проектировании Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает прежде всего сбор, хранение и комплексную обработку в процессе проек-

84

Глава 2. Информационное моделирование зданий

тирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда здание и всё, что имеет к нему отношение, рассматриваются как взаимосвязанный комплекс. Правильное определение этих взаимосвязей, а также точная классификация, хорошо продуманное и организованное структурирование, актуальность и достоверность используемых данных, удобные и эффективные инструменты доступа и работы с имеющейся информацией (интерфейс управления данными), возможность передавать эту информацию или результаты её анализа для дальнейшего использования во внешние системы – вот основные составляющие, характеризующие информационное моделирование зданий и определяющие его дальнейший успех. А планам, фасадам и разрезам, которые раньше главенствовали в процессе проектирования, как и всей прочей рабочей документации, визуальным изображениям и другим видам представления проекта теперь отводится лишь роль частных результатов этого информационного моделирования. Правда, результатов, пока ещё привычных для нас и потому позволяющих достаточно быстро оценить качество проекта и при необходимости внести в него требуемые коррективы. Забегая несколько вперед, отметим, что одним из главных достоинств информационного моделирования является возможность работать со всей моделью, используя любой из её видов. В частности, для этих целей опять же отлично подходят привычные проектировщикам планы, фасады и разрезы. Кто-то в такой ситуации может увидеть явное противоречие – уходя в проектировании от плоских проекций к информационной модели, мы сохраняем за плоскими проекциями право формировать эту модель. Думается, никакого противоречия здесь нет. Надо лишь учитывать следующие обстоятельства: 1. Информационное моделирование зданий приходит не вместо классических методов проектирования, а является развитием последних, поэтому логично вбирает их в себя, особенно в «переходный» период. 2. В отличие от классического подхода, работа через плоские проекции является методом доступным и привычным, поэтому для многих удобным. Но это не единственный метод работы с моделью. 3. При новом методе проектирования работа с плоскими проекциями перестает быть «чисто чертёжной» или «геометрической», она становится более информационной. А плоским проекциям фактически отводится роль «окна», через которое мы смотрим на модель. 4. Результатом проектирования по новой методике является модель (теперь это и есть проект), а ворох чертежей и документации (то, что раньше считалось проектом) – теперь лишь одна из форм представления этой модели. Кстати, некоторые органы экспертизы, например «Мосгосэкспертиза», уже начали принимать в работу информационную модель вместо классического набора бумажной документации.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

85

Если внимательно приглядеться, то нетрудно увидеть, что при концепции информационного моделирования зданий принципиальные решения по проектированию, как и прежде, остаются в руках человека, а «компьютер» опять выполняет лишь порученную ему техническую функцию по поиску и хранению, специальной обработке, анализу, выводу или передаче информации. Но ещё одно, не менее важное отличие нового подхода от прежних методов проектирования заключается в том, что возрастающий объем этой технической работы, выполняемой компьютером, носит принципиально иной характер, и человеку самому с таким объемом в постоянно сокращающееся время, выделяемое на проектирование, уже не справиться.

2.1.4. В основе концепции BIM – единая модель В 2004 году в Москве произошла громкая трагедия – рухнул купол «Трансваальпарка». Виновным тогда решили сделать автора проекта Нодара Канчели – так было бы многим удобно. Одно из самых серьезных обвинений к архитектору – в ряде случаев использовалась не та марка бетона. Но дело не довели до конца, а закрыли по амнистии. Следствие же показало, что в проект здания в процессе его утверждения и реализации было внесено несколько десятков изменений, как конструктивных, так и по материалам, в частности смена марок стали и бетона. В итоге многие изменения, проводившиеся подчас без должного расчётного обоснования, и накопили ошибку, приведшую к трагедии. А будь у создателей «Трансвааль-парка» единая информационная модель, все расчёты в случае каждого изменения можно было бы проводить быстро, своевременно и с высокой точностью. Но, к сожалению, про BIM у нас тогда ещё никто не слышал. Единая модель возводимого объекта – основа BIM, являющаяся неотъемлемой частью любой реализации этой технологии. Это – решение всех описанных выше проблем. Только единая модель дает полную и согласованную информацию по зданию. Если единой модели нет – это уже не BIM, а некоторое приближение к нему, а то и просто жалкая пародия («есть же 3D, значит, все хорошо») на информационную модель здания. В 2008 году в Гонконге был сдан в эксплуатацию спроектированный за год и построенный за два года 308-метровый небоскреб One Island East, ставший мировым образцом применения технологии BIM (более подробно о нём рассказано в книге «Основы BIM» [1]). В частности, его единая информационная модель использовалась для нахождения всех нестыковок и коллизий, появлявшихся при проектировании этого сложнейшего здания большим коллективом различных специалистов. По данным генподрядчика – фирмы Swire Properties Ltd, в процессе работы над проектом было своевременно обнаружено и устранено порядка 2000 таких ошибок. В применявшейся тогда программе Digital Project, как и в подавляющем большинстве

86

Глава 2. Информационное моделирование зданий

современных BIM-комплексов, поиск коллизий происходит автоматически, а вот их устранение, естественно, уже является делом рук человека. Единая информационная модель здания, включающая в себя архитектуру, конструкции и оборудование, – это не что-то особо выдающееся, а совершенно нормальное и несложно реализуемое явление, доступное даже на учебном уровне. Только по единой модели здания можно проводить полноценные расчеты его характеристик, а также генерировать спецификации и другую необходимую рабочую документацию, планировать движение финансовых средств и поставку комплектующих на стройплощадку, управлять строительством объекта и многое другое. Но часто возникает ситуация, когда какая-то информация из модели одним специалистам нужна, а другим нет. В этом случае освобождение от «лишней» информации – это важный, но уже чисто технический вопрос, имеющий много вариантов решений. В частности: 1. При работе на модель можно «смотреть» через фильтры (архитектурный, конструкторский, инженерный, строительный, логистический и т. п.). Тогда специалист имеет дело только с нужной ему информацией. Но при этом он не создает «свою» модель и не разделяет её на части, а пользуется общей (в жизни мы часто читаем не всю книгу, а только интересующие нас главы, но при этом не рвем книгу на куски). 2. В некоторых ситуациях, например при составлении смет, модель нужна только как источник информации. В этом случае «сметная модель» (можно её и так называть) – это не самостоятельная модель, а «пристройка» к основной модели с односторонней связью (из модели в смету). В «сметной модели» можно задавать и менять расценки, коэффициенты и всё остальное, необходимое для получения строительной сметы. Если вы изменили основную модель, то пересчитанные объемы перейдут по односторонней связи в «сметную модель», в которой сгенерируется новая смета. Потребует это дополнительного участия сметчика или нет – это уже зависит от конкретной ситуации. Но если сметчик поменяет какие-то расценки, то это не приведёт к изменению стен или перекрытий в основной модели – связь односторонняя. Говоря более простым языком, для сметчика в такой ситуации основная модель доступна в режиме «только для чтения». 3. Точно такая же ситуация – и с планом производства работ, да и с другими подобными разделами, используемыми при строительстве. 4. С эксплуатацией – сложнее, поскольку «эксплуататоры» должны иметь возможность вносить изменения в основную модель. Другими словами, необходим доступ к основной модели, которая, таким образом, в дальнейшем будет отличаться от того, что создали проектировщики. Таким образом, начинает выкристаллизовываться одна из главных проблем комплексного использования BIM: насколько основная модель, создаваемая в первую очередь проектировщиками, пригодна и удобна для других специалистов, подключающихся на более поздних стадиях работы?

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

87

Например, строителям нужны слои стены по отдельности, а архитектор их собрал в одну многослойную стену – ему так удобнее. Обычно решение таких вопросов находится в компетенции BIM-менеджера проекта, основная задача которого – организовать совместную работу всех специалистов. А также определяется особенностями конкретного программного обеспечения. Но несомненно одно – создаваемая модель должна быть удобна для всех! И эта задача на практике вполне конструктивно решается. Кроме того, уже много лет развиваются программные средства, обеспечивающие предоставление основной модели в режиме «только для чтения» специалистам, которым нужна только односторонняя связь. Это и формат DWF у Autodesk, и контейнер I-model у Bentley, и некоторые другие. BIM – это коллективная работа. К сожалению, это не все понимают, и к этому ещё не все привыкли, многие специалисты «старой закалки» действуют по принципу «сам за себя». Поэтому и всплывает периодически вопрос о множестве моделей, фактически отражая эгоистическую позицию узких специалистов, к которой их приучила прежняя технология проектирования. Но при таком «местническом» подходе толку от BIM практически не будет. При разработке и осмыслении процесса информационного моделирования надо быть готовым и к появлению другой крайности: единую модель в BIM не надо путать с единым файлом. Единый файл модели или связанное множество таких файлов – это уже способ организации работы с моделью в конкретной BIMпрограмме или комплексе таких программ. Как правило, части модели, относящиеся к разным тематическим областям, могут быть автономными. Например, электрику нет смысла видеть в своем файле все нагрузки и связи строительных конструкций, ему достаточно видеть сами конструкции (их контуры). Кроме того, большие проекты порождают огромные информационные модели, работа с которыми как с единым файлом уже представляет немалые технически трудности. В таких случаях создатели модели принудительно делят её на части, организуя их стыковку. Это – обычная практика для нынешних IT-технологий, обусловленная уровнем развития современной компьютерной техники и программ. С другой стороны, при небольшом объеме единого файла и с учётом специфики решаемых задач обычно нет никакой необходимости искусственно разделять его на части. Например, в приведенном ниже примере файл представлял фактически единую архитектурно-конструкторскую модель, после определённой профилактической чистки имел объём 50 Мб и хорошо обрабатывался на обычном компьютере (рис. 2.1.6). В других же ситуациях, не связанных напрямую с объёмом информации, внутренняя сложность объекта вынуждает проектировщиков иметь в единой модели множество файлов. Например, следующий проект подземной застройки (7 этажей в глубину) и общей реконструкции площади Свердлова в Новосибирске содержал 48 файлов, непосредственно формирующих единую модель, и около 800 файлов семейств, вставленных в эту модель. Разделение модели на согласованные логи-

88

Глава 2. Информационное моделирование зданий

ческие части позволило достаточно эффективно работать с проектом на обычном персональном компьютере (рис. 2.1.7).

Рис. 2.1.6. Евгения Чуприна. Проект православного храма в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ (Сибстрин), 2011 г.

Как мы уже отмечали, конкретная технология работы с единой информационной моделью определяется как содержанием и объемом самого проекта, так и используемым программным обеспечением, а также опытностью пользователя, и обычно допускает много вариантов. Если с маленькими проектами все просто – можно работать с одним файлом (при подходящем по своей универсальности программном обеспечении, конечно), то большие «обречены» сначала на деление, а затем на «сшивание» частей в единое целое. Причем это «сшивание» должно быть правильным, чтобы получить согласованную информацию, а не набор разрозненных «чертежей в электронном виде».

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

89

Рис. 2.1.7. Софья Куликова, Сергей Ульрих. Проект реконструкции площади Свердлова в Новосибирске. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ (Сибстрин), 2011 г.

Некоторые BIM-программы, например Bentley AECOsim Building Designer, для решения подобной проблемы сразу записывают единую модель в несколько тематически разделённых ассоциированных файлов. Иногда можно услышать мнение, что при информационном моделировании надо для выполнения каждого раздела проекта брать ту программу, которая это делает наилучшим образом, а потом как-то это все собирать вместе. Конечно, хорошо, если у вас в результате получилась информационная модель, по которой можно хотя бы коллизии проверить. Но чаще всего это «собирание вместе» и сводит к нулю всё информационное моделирование – части проекта, выполненные в разных программах, в одну согласованную модель могут просто не собираться. Чтобы не попасть в такое положение, надо помнить, что компьютерное проектирование, особенно BIM, – это как игра в шахматы, где надо думать на несколько шагов вперед. В частности, работая с частями модели, надо сразу четко представлять, как это потом соберётся в единое целое. Если вы этого не представляете – не думайте про BIM и чертите в AutoCAD, в классическом проектировании эта программа ещё никого не подвела!

90

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Те же, кто думает на несколько шагов вперед, обнаружили, что единую модель можно собирать многими способами и что это в особо крупных случаях даже выделяет некоторую специализацию среди сотрудников. Более того, появилась даже специальная терминология. Например, федерированная модель (federated model). Эта модель создаётся путем работы различных специалистов, чаще всего в различных программах со своими форматами файлов, а сборка общей модели осуществляется в специальных «сборочных» программах (типа Autodesk NavisWorks или Bentley Navigator). В таком случае части, из которых собирается модель, не теряют своей самостоятельности, а вносимые в них изменения не приводят автоматически к изменениям в других составных частях модели. Федерированная модель может использоваться для общих действий (визуализация, специфицирование, поиск коллизий и т. п.). На сегодняшний день федерированная модель – один из весьма распространенных вариантов построения единой информационной модели для крупных объектов, характеризующий «ранний» период развития BIM (по британской классификации – BIM Level 2) с работой в «разношёрстном» программном обеспечении (рис. 2.1.8).

Рис. 2.1.8. Екатерина Пичуева. Проверка коллизий в Autodesk NavisWorks. НГАСУ (Сибстрин), 2013 г.

Другой вариант – интегрированная модель (integrated model). Такая модель собирается из частей, выполненных в открытых форматах (типа IFC). Отдельно стоит упомянуть гибридную модель (hybrid model), объединяющую в себе как трехмерные элементы, так и ассоциированные с ними 2D-чертежи или текстовые документы (последние всё чаще заменяются веб-ссылками на первоисточники).

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

91

Существуют и другие термины, но мне бы не хотелось забивать ими и без того загруженную голову читателя, раз он «дошёл» до этой страницы. Я лишь сформулирую основные принципы, которыми следует руководствоваться при получении единой информационной модели здания: 1. Если модель можно не делить на части, лучше этого и не делать, а сразу работать с общей моделью. 2. Если деления модели не избежать, то лучше пользоваться вариантом центрального файла и локальных копий для каждого пользователя. 3. Если это не получается (например, архитекторам и электрикам требуются разные шаблоны файлов), то надо пользоваться внешними ссылками. 4. Если внешние ссылки также проблематичны (например, исполнители частей проекта находятся в разных городах), то готовьтесь к «сшивке» частей с использованием специализированных программ. 5. Если вообще не удается работать в одном программном обеспечении (или в едином формате файлов), то также придётся «сшивать» части модели в специализированных программах либо быть готовыми к потере некоторой части информации и ее «ручному» восстановлению. 6. Если вы дошли до этого пункта, пропустив пять предыдущих как не подходящих, то забудьте про BIM и чертите в AutoCAD, либо пригласите несколько студентов, обученных информационному моделированию, – они вам всё быстро сделают. И ещё – надо помнить, что методы получения единой модели очень сильно зависят от программного обеспечения, которое используется в организации. И здесь надо отдавать предпочтение не тем программам, в которых привыкли работать сотрудники, а тем, которые упрощают создание единой модели.

2.1.5. BIM – средство для научных исследований и экспериментов У информационного моделирования зданий много полезных качеств, но всё-таки хочется выделить ещё одно – BIM даёт возможность проводить научные исследования и эксперименты практически по всем вопросам, связанным с планировкой, конструированием, внутренним обустройством и оснащением, энергопотреблением, экологичностью, особенностями проектирования и возведения и другими аспектами проектно-строительной деятельности. Для этих целей создаётся модель не конкретного проектируемого или уже существующего объекта, а некая абстрактная компьютерная конструкция, в нужной степени имитирующая исследуемую ситуацию. В дальнейшем на эту конструкцию оказывается компьютерное же воздействие (изменение ее параметров) и анализируются полученные результаты (рис. 2.1.9).

92

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.1.9. Игорь Козлов. Разработка системы блоков несъемной опалубки с использованием исследовательской модели здания. По результатам получен патент РФ. Работа выполнена в Revit Architecture, НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

Такую модель логично назвать исследовательской информационной моделью здания, или Research BIM (RBIM). Конечно, можно возразить, что при проектировании здания всегда рассматриваются различные варианты планировки, конструкции, оснащения и т. п. и выбирается самый подходящий из них. Но отличие исследовательской модели от «обычной» BIM заключается в том, что RBIM с самого начала предназначена для исследования каких-то аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению вообще. Исследовательская модель – это ещё одна функция BIM, выводящая технологию информационного моделирования зданий далеко за рамки обычного проектирования (рис. 2.1.10).

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

93

Рис. 2.1.10. Светлана Вальгер, Максим Данилов, Юлия Убогова. Моделирование элементов несъёмной опалубки и расчёт конструкции на деформацию при заливке бетона. Моделирование выполнено в Revit Architecture, расчёты – в ANSYS, НГАСУ (Сибстрин), 2014 г.

2.1.6. Практическая польза от информационной модели здания Однако терминология – это всё же не главное. Применение информационного моделирования зданий существенно облегчает (и удешевляет) работу с возводимым объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

94

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Прежде всего оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые разными специалистами и организациями компоненты и системы будущего сооружения, «на кончике пера» заранее проверить их свойства и жизнеспособность, функциональную пригодность и эксплуатационные качества как отдельных частей, так и всего здания в целом. Также технология BIM дает возможность избежать самой неприятной для проектировщиков проблемы – появления внутренних нестыковок (коллизий), возникающих при совмещении в едином проекте его составных частей или смежных разделов. Вернее, не избежать проблемы, а своевременно её обнаруживать и эффективно решать, затрачивая на это в десятки раз меньше времени, чем при используемом ранее «ручном» или даже CAD’овском подходе, и, что самое главное, гарантированно определять все места таких нестыковок (рис. 2.1.11). В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования возводимого здания очень часто становится объектно-ориентированная цифровая модель всего сооружения, по которой можно моделировать процесс организации его строительства. И даже если создатели модели перед собой не ставили задачу организации процесса возведения здания, на основе информационной модели это получается гораздо легче, чем при традиционном подходе (планы, фасады и разрезы) (рис. 2.1.12). Отличительными характеристиками BIM от традиционных компьютерных моделей зданий являются: • Точная геометрия – все объекты задаются достоверно (в полном соответствии с реальной, в том числе и внутренней, конструкцией), геометрически правильно и в точных размерах. • Всеобъемлющие и пополняемые свойства объектов – все объекты в модели имеют некоторые заранее заданные свойства (характеристики материала, код изготовителя, цену, дату последнего обслуживания и т. п.), которые можно изменять, пополнять и использовать как в самой модели, так и через специальные форматы файлов обмена (например, IFC) за её пределами. • Богатство смысловых связей – в модели задаются и учитываются при рассмотрении такие отношения связи и взаимного подчинения составных частей, как «содержится в», «зависит от», «является частью чего-то» и т. п. • Интегрированная информация – модель содержит всю информацию в едином центре, обеспечивая, таким образом, её согласованность, точность и доступность. • Поддержание жизненного цикла – модель поддерживает работу с данными в течение всего периода проектирования, возведения, эксплуатации и даже окончательного сноса (утилизации) здания.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

Рис. 2.1.11. Проект нового здания высшей музыкальной школы New World Symphony в Майами (США) архитектора Фрэнка Гери, разработанный по технологии BIM. Отдельно показаны компоненты единой модели: визуализация общего вида, внешняя оболочка здания, несущий каркас, комплекс инженерного оборудования и внутренняя организация помещений

95

96

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.1.12. Екатерина Пичуева. График возведения здания на основе информационной модели. Работа выполнена в Revit Architecture и NavisWorks. НГАСУ (Сибстрин), 2013 г.

Чаще всего работа по созданию информационной модели здания ведётся как бы в три этапа. Первый этап. BIM – это объектно-ориентированная технология. Поэтому сначала (или параллельно с основной моделью) разрабатываются некие блоки (семейства) – первичные элементы моделирования, соответствующие как строительным изделиям (окна, двери, плиты перекрытий и т. п.), так и элементам оснащения (отопительные и осветительные приборы, лифты и т. п.) и многому другому. Создаваемые «блоки» имеют непосредственное отношение к зданию, но производятся вне рамок стройплощадки и при проектировании и возведении объекта используются целиком, а не делятся на части. Второй этап – моделирование того, что создается на стройплощадке. Это фундаменты, стены, крыши, навесные фасады и многое другое. При этом предполагается широкое использование заранее созданных (на первом этапе) или появляющихся в процессе работы элементов, например крепежных или обрамляющих деталей при формировании навесных стен здания. Третий этап – дальнейшее использование информации из созданной на втором этапе модели напрямую или в подходящем формате обмена (например, IFC) в специализированных приложениях для решения отдельных задач, связанных с проектированием здания. Таким образом, логика информационного моделирования зданий, вопреки опасениям некоторых скептиков, ушла из непонятной для проектировщиков и строителей области программирования и соответствует обычному восприятию того, как строить дом, как его оснащать и как в нём жить.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

97

Это существенно облегчает и упрощает работу с BIM как проектировщикам, так и всем остальным категориям строителей, а также собственникам, управленцам и эксплуатантам. Что касается деления на этапы (первый, второй и третий) при создании BIM, то оно носит достаточно условный характер – эти работы могут выполняться почти параллельно. Вы можете, например, вставить окна в моделируемый объект, а затем, по вновь появившимся соображениям, поменять их, и в проекте будут задействованы уже измененные окна. Построенная специалистами информационная модель проектируемого объекта становится основой для получения специализированной информации по его различным частям, узлам и разделам. Она активно используется для создания рабочей документации всех видов, разработки, расчёта параметров и изготовления строительных конструкций и деталей, комплектации объекта, заказа и монтажа технологического оборудования, экономических расчётов, организации возведения самого здания, финансового обеспечения строительства, а также решения технических и организационно-хозяйственных вопросов последующей эксплуатации. Один из впечатляющих примеров комплексного применения BIM при возведении большого, технически сложного и особо значимого объекта – строительство нового здания американской высшей музыкальной школы (консерватории) New World Symphony в Майами (рис. 2.1.11). Проектирование этого сооружения с использованием технологии BIM началось в 2006 году, строительство – в 2008-м, а ввод в эксплуатацию – январь 2011 года, как и было запланировано (рис. 2.1.13). Это здание имеет общую площадь 10 000 квадратных метров, главный зал рассчитан на 700 зрителей. Оно приспособлено для проведения веб-трансляций и записи концертов, а также внешних видеопроекций на 360 градусов. На его верхнем этаже расположены музыкальная библиотека, дирижерская студия, а также 26 индивидуальных репетиционных аудиторий и 6 – для совместных репетиций нескольких музыкантов. Сметная стоимость объекта составляла 200 миллионов долларов, итоговая – 160 (еще один интересный, но уже достаточно прогнозируемый результат использования BIM). Проектирование такого объекта, проведённое в достаточно короткий срок, было связано с большим количеством самых разнообразных и весьма сложных расчётов, выполненных по информационной модели здания, и еще раз наглядно продемонстрировало эффективность технологии BIM (рис. 2.1.14). Информационная модель здания может (должна) существовать в течение всего жизненного цикла объекта, и даже дольше. Содержащиеся в ней (первоначально внесенные) самые разнообразные данные могут затем изменяться, дополняться и заменяться, отражая текущее состояние здания. Такой подход в проектировании, когда объект рассматривается не только в пространстве, но и во времени, то есть «3D плюс время», часто называют 4D, а

98

Глава 2. Информационное моделирование зданий

«4D плюс (негеометрическая) информация» (например, стоимость) принято обозначать уже 5D.

Рис. 2.1.13. Строительство нового здания американской высшей музыкальной школы New World Symphony и его будущий внешний и внутренний виды

Хотя, с другой стороны, в ряде публикаций под 4D могут понимать «3D плюс спецификации», но такое встречается всё реже и реже. Некоторые гордятся тем, что они делают модели 6D или даже 7D. Думаю, что погоня за количеством D – это некоторая дань моде. Главное же – внутреннее содержание новой концепции проектирования. Технология BIM уже сейчас показала возможность достижения высокой скорости, объема и качества строительства, а также значительную экономию бюджетных средств.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

99

Рис. 2.1.14. Высшая музыкальная школа New World Symphony: главный вход. Архитекторы Gehry Partners, 2010 г.

Например, при строительстве сложнейшего по форме и внутреннему оснащению нового корпуса Музея искусств в американском городе Денвере для организации взаимодействия субподрядчиков при проектировании и возведении каркаса здания (металл и железобетон) и разработке и монтаже сантехнических и электрических систем была использована специально созданная для этого объекта информационная модель (рис. 2.1.15).

Рис. 2.1.15. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С. Хэмилтона. Компьютерная модель и возведение каркаса здания. Архитектор Дэниель Либескинд. Программа Tekla Structures

100

Глава 2. Информационное моделирование зданий

По данным генерального подрядчика, только чисто организационное применение BIM (модель была создана лишь для отработки взаимодействия субподрядчиков и оптимизации графика работ) сократило срок строительства на 14 месяцев и привело к экономии на «оргвопросах» примерно 400 тысяч долларов (сметная стоимость объекта – 70 миллионов долларов). Такие результаты (400 тысяч долларов и 14 месяцев – «на кончике пера») на очень сложном объекте впечатляют (рис. 2.1.16).

Рис. 2.1.16. Музей искусств в Денвере (США), корпус Фредерика С. .Хэмилтона. Окончательный вид. Архитектор Дэниель Либескинд, 2006 г.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

101

Но все же одно из самых важных достижений BIM – появившаяся сейчас (и почти отсутствовавшая ранее) возможность только «интеллектуальными» усилиями добиться практически полного соответствия эксплуатационных характеристик нового здания требованиям заказчика, причем еще до его ввода в эксплуатацию (более точно – даже до начала его строительства). Это достигается благодаря тому, что технология BIM позволяет с высокой степенью достоверности воссоздать сам объект со всеми конструкциями, материалами, инженерным оснащением и протекающими в нем процессами и отладить на виртуальной модели основные проектные решения. Иными способами такая проверка проектных решений на правильность не осуществима – придётся просто построить макет здания в натуральную величину. Что в прежние времена периодически и происходило (да и сейчас ещё кое-где происходит) – правильность проектных расчётов проверялась на уже созданном объекте, когда исправить что-либо было почти невозможно. В прежней истории строительства было немало случаев, когда уже после возведения здания по его реальным характеристикам корректировалось само предназначение объекта либо накладывались ограничения на условия его эксплуатации. При этом особо важно подчеркнуть, что информационная модель здания – это виртуальная модель, результат применения компьютерных технологий. В идеале BIM – это виртуальная копия здания. На начальном этапе создания модели мы имеем некоторый набор информации, почти всегда неполный, но достаточный для начала работы в первом приближении. Затем введённая информация пополняется и корректируется по мере её поступления, и модель становится всё более точной и насыщенной. Таким образом, процесс создания информационной модели всегда растянут во времени (носит практически непрерывный характер), поскольку может иметь неограниченное количество «уточнений». А сама информационная модель здания – весьма динамичное и постоянно развивающееся образование, «живущее» самостоятельной жизнью. Но также надо хорошо понимать, что физически BIM существует только в памяти компьютера. И ею чаще всего можно воспользоваться лишь посредством тех программных средств (комплекса программ), в которых она и была создана. Хотя технология моделирования и программы развиваются в сторону универсальности и интероперабельности.

2.1.7. Формы получения информации из модели Итак, информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей её программой. Но в ряде случаев для работы сама модель не нужна, специалистам важно иметь возможность лишь брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

102

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Отсюда возникает еще одна важная задача информационного моделирования – предоставлять пользователю данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами. Поэтому современные BIM-программы с самого начала предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов. Более того, появились уже разные формы (иногда их называют «контейнерами») представления модели, в которых эта модель находится как бы в некоторой защитной оболочке, позволяющей получать информацию, но не допускающей в самой модели никаких изменений. Такая форма представления модели «только для чтения» очень удобна при работе со смежниками, сторонними организациями, просто для открытого доступа, обеспечивает сохранение авторских прав и защищает модель от несанкционированных изменений. Минимальный перечень форм вывода информации из модели на сегодняшний день уже достаточно чётко определен профессиональным сообществом, не вызывает никаких дискуссий и может только расширяться (рис. 2.1.17).

Рис. 2.1.17. Виды графического представления информационной модели здания. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 г.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

103

К таким общепризнанным формам получения информации из модели прежде всего относятся: 1. файлы с данными в определенных форматах для обмена с другими программами (это либо собственные форматы, либо нейтральный формат IFC и некоторые другие); 2. чертежная 2D-рабочая документация и чертежные 3D-виды модели; 3. плоские 2D-файлы и объемные 3D-модели для использования в различных CAD-программах и других приложениях; 4. таблицы, ведомости, спецификации различного назначения (рис. 2.1.18);

Рис. 2.1.18. Иван Поцелуев. Реконструкция Центральной клинической больницы СО РАН. Общий вид и фрагмент ведомости отделки помещений. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Работа выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

5. файлы для просмотра модели и использования в Интернете без применения основной программы моделирования; 6. файлы с инженерными заданиями (исходными данными) на изготовление входящих в модель изделий и конструкций; 7. файлы-заказы (спецификации) на поставку оборудования и материалов; 8. специализированная информация для проведения тех или иных расчётов в дополнительных программах; 9. результаты тех или иных специальных расчётов (в табличном, графическом или анимационном представлении); 10. графические и видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы; особенно важны визуальные представления различных количественных характеристик здания для качественной оценки пользователем – картинки с инсоляцией, прочностные характеристики, уровни загрязнения, схемы интенсивности использования помещений и т. п. (рис. 2.1.19); 11. файлы презентационной визуализации и анимации модели (рис. 2.1.20); 12. файлы для различных видов «твёрдого» макетирования создаваемого объекта по его компьютерной модели (трехмерной печати) (рис. 2.1.21);

104

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.1.19. Игорь Козлов. Визуализация прочностных характеристик каркаса здания. Модель выполнена в Revit Structure и передана для расчета в Robot Structural Analysis. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

Рис. 2.1.20. Елена Коваленко. Проект Центра современного искусства. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 г.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

105

Рис. 2.1.21. Проект Медиатеки в Рио-де-Жанейро. Слева – компьютерная модель, справа – выполненный по ней макет. Модель выполнена в Revit Architecture. Архитектурная фирма SPBR Arquitetos, Бразилия, 2006 г.

13. логическим развитием этого направления станет в скором времени просто возведение здания с помощью строительного 3D-принтера; 14. виды объемных разрезов и других полных или неполных фрагментов проектируемого здания в различных режимах, облегчающие его пространственное восприятие (рис. 2.1.22);

Рис. 2.1.22. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры «Дом композиторов» в Новосибирске: трехмерный разрез здания. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 г.

106

Глава 2. Информационное моделирование зданий

15. данные для изготовления модели или её частей на станках с ЧПУ, лазерных или механических резаках либо других подобных устройствах; 16. любые иные виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания. Всё это многообразие форм выводимой информации, невозможное при «классическом» подходе, обеспечивает универсальность и эффективность BIM как новой технологии проектирования зданий и гарантирует её определяющее положение в проектно-строительной отрасли в ближайшем будущем.

2.1.8. BIM и обмен информацией Закономерным результатом развития в последние десятилетия компьютерного проектирования является то обстоятельство, что на сегодняшний день работа на основе CAD-технологий представляется достаточно организованной и отлаженной. Сейчас, спустя 30 лет после своего появления, формат файлов DWG, создаваемых пакетом AutoCAD, занял место общепризнанного стандарта работы с проектом в CAD-программах и начал жить независимой от своего создателя жизнью. Более правильно будет отметить, что в настоящее время существуют фактически два формата DWG. Первый, обычно для уточнения обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях). Второй формат, во избежание недоразумений обозначаемый в публикациях как Teigha (до недавнего времени – DWGdirect, еще раньше – openDWG), поддерживается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих производителей САПР со всего мира (Bentley, Siemens, Graphisoft и др.). Именно он является открытым форматом и широко используется различными программами для хранения и обмена данными. Немалая известность пришла и к формату DXF, также разработанному в свое время Autodesk для осуществления обмена данными между различными CADпрограммами, с одной стороны, и другими, в том числе вычислительными, комплексами – с другой. Теперь практически все CAD-программы могут принимать и сохранять информацию в таком виде, хотя их собственные, «родные» форматы файлов порой существенно отличаются от последних. Таким образом, еще раз констатируем, что форматы файлов DWG и DXF стали неким «унификатором» информации для CAD-программ, причём это случилось не по команде сверху или решению некоего общего собрания разработчиков программного обеспечения, а исторически определилось самой логикой естественного развития автоматизированного проектирования в мире и успехами пакета AutoCAD.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

107

Что касается BIM, то в наши дни форма, содержание и способы работы по информационному моделированию зданий всецело определяются используемым проектировщиками (архитекторами, конструкторами, смежниками и т. п.) программным обеспечением, которого сейчас для BIM уже немало и количество которого растет лавинообразно. Внедрение технологии BIM в мировую проектную практику в настоящее время находится (по историческим меркам) на своей начальной стадии, так что ещё окончательно не выработаны общие стандарты для файлов программных продуктов, создающих информационные модели зданий, или обмена данными между этими программами. Более того, ввиду бурного развития BIM пока часто нет даже совместимости «сверху вниз» между различными версиями одной и той же программы. Другими словами, если вы перешли на новую версию BIM-программы, то в большинстве случаев к старой уже не вернётесь. Это своеобразный «принудительный», но имею­щий объективные причины прогресс развития средств реализации BIM. Практически так же обстоит дело с передачей модели из одной программы в другую, если это программы разных вендоров. Поэтому в мировой индустрии BIM-программ понимание необходимости в общих стандартах назрело, и серьезные попытки разработки единых «правил игры» уже предпринимаются. Но, думается, должно пройти еще немало времени, чтобы мировые сообщества проектировщиков и производителей программ выработали общепризнанные «шаблоны» для BIM, унифицирующие правила хранения, передачи и использования информации. Возможно, конечно, что решение этого вопроса будет найдено по аналогии с CAD-системами, когда один из BIM-комплексов в явочном порядке станет наиболее популярным. Конечно, это потребует много времени, да и само по себе маловероятно. Но работы в этом направлении ведутся. Например, несмотря на конкуренцию, компании Autodesk и Bentley Systems уже достигли серьезных успехов во взаимном обмене файлами именно информационных моделей и библиотечных элементов. Всё же более перспективным представляется путь целенаправленной разработки сообществом пользователей (более точно, союзом разработчиков программ и проектно-строительной индустрией) форматов файлов как для самой информационной модели, так и для обмена данными между BIM-системами различных производителей или передачи данных для стороннего использования. Речь в данном случае должна идти о некотором открытом стандарте хранения информации, привязанном к специфике архитектурно-строительного проектирования. При этом сами данные можно применять для моделирования здания, его оснащения, функционирования, реконструкции и т. п. Причем стандарт должен быть именно открытым, то есть доступным всем, а не являться собственным форматом какой-то конкретной BIM-программы.

108

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Такой подход откроет доступ к BIM широкому кругу разработчиков и пользователей, решающих бесчисленное множество своих конкретных задач. Без этого массовое внедрение BIM в проектно-строительную практику представляется невозможным. Подобный подход позволяет также решать задачу длительного хранения информационных моделей или их частей в специальных «библиотеках» и доступа к ним широкого круга пользователей. В настоящее время в мире активно используется формат IFC (в различных вариантах) для обмена данными между BIM-программами или получения этих данных из модели для использования другими программами. Возможность сохранения модели в формате IFC даже стало определенным «знаком качества» для BIM-программы. Но работы в этом направлении ещё очень много. К сожалению, по указанной только что причине отсутствия единого стандарта перенос информационной модели с одной программной платформы на другую (именно перенос, а не передача некоторой части информации) без потери данных и существенных переделок пока почти невозможен. Так что работающие сегодня в BIM архитекторы, строители, смежники и другие специалисты существенно зависят от правильного выбора используемого программного обеспечения, особенно на начальном этапе своей деятельности, поскольку в дальнейшем они будут к нему прочно привязаны, фактически станут его «заложниками». Конечно, такое положение дел не способствует широкому развитию информационного моделирования зданий. Проектировщики, перешедшие на технологию BIM, всецело зависят от общего уровня развития информационных технологий, уровня понимания проблемы и мастерства создателей компьютерных программ. Они в большинстве случаев ограничены в своей профессиональной деятельности теми рамками, которые им предоставляют программисты. Может показаться, что это плохо, но в современных условиях зависимость проектировщиков от уровня развития информационных технологий только растёт, и ничего другого, к сожалению, нет и уже не будет. Конечно, это добавляет аргументов сторонникам «ручного проектирования», которые «ни от кого не зависели» и «делали всё сами», но возврат к прежнему уровню технологии – это путь регресса, и он невозможен. С другой стороны, в машиностроении, например, уровень развития авиации или судостроения напрямую зависит от уровня развития станкостроения. И это не мешает прогрессу. Если всё правильно координировать в масштабе целых отраслей. Даже наоборот, потребности авиации и того же судостроения во многом стимулируют развитие станкостроения. Напрашивается парадоксальный на первый взгляд вывод – дальнейшее развитие архитектурно-строительного проектирования и проектно-строительной отрасли будет зависеть от уровня развития компьютерной техники и программного инструментария.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

109

Как и другой вывод – задачи, возникающие в проектировании и строительстве (впрочем, как и в других областях человеческой деятельности), стимулируют развитие информационных технологий. Всё взаимосвязано. Таким образом, проектирование, строительство и компьютерные технологии сегодня соединяются в единый, совместно развивающийся комплекс. Возможно, это не всем понравится, но это уже реальность. Реальность, которая определяет на достаточно долгую перспективу стратегию развития всей проектно-строительной отрасли.

2.1.9. Основные заблуждения о BIM и их опровержение Для лучшего понимания сущности информационного моделирования зданий, а также основываясь на опыте ведущихся вокруг новой технологии дискуссий, полезно будет также уточнить, чего BIM не может, к каким последствиям не приводит и чем не является. Надо отметить, что к моменту выхода этой книги многие заблуждения, отмеченные ранее в книге [1], утратили свою актуальность, так что мы их из общего списка убрали. Но за прошедшее время появились и новые, не менее интересные «мифы». Думается, это вполне естественно – технология становится более популярной, растёт и развивается, вызывая определённое отражение в массовом сознании людей. Итак, попробуем понять, что такое «не BIM» и какие возможности технологии BIM приписываются ей совершенно напрасно. BIM не является «искусственным интеллектом». Например, собранная в модели информация о здании может анализироваться на предмет обнаружения в проекте возможных нестыковок и коллизий, даже проектных ошибок. Но способы устранения этих противоречий находятся всецело в руках человека, поскольку сама логика проектирования ещё не поддается математическому описанию. Например, если вы в модели уменьшите количество утеплителя на здании, то BIM-программа не будет думать за вас, как поступить: то ли добавить (закупить) еще утеплителя, поскольку предложенного вами явно мало, то ли уменьшить площадь отапливаемых помещений, то ли усилить систему отопления, то ли перенести здание на новое место с более теплым климатом и т. п. Такие вопросы проектировщик должен решать сам. Почти наверняка в будущем компьютерные программы начнут постепенно заменять человека и в наиболее простых (рутинных) интеллектуальных операциях в проектировании, как сейчас уже заменяют в черчении, но пока в реальной практике об этом говорить рано. Когда это произойдет, справедливо будет утверждать о начале нового этапа развития проектирования.

110

Глава 2. Информационное моделирование зданий

BIM не идеальна. Поскольку она создана людьми и получает от людей информацию, а людям свойственно ошибаться, в модели всё равно будут встречаться ошибки. Эти ошибки в основном могут появляться непосредственно при внесении данных, но не надо полностью исключать ошибки самих BIM-программ, а также сбои при работе компьютеров. Однако этих ошибок возникает принципиально меньше, чем в случае, когда человек сам манипулирует информацией. К тому же BIM имеет гораздо больше внутренних уровней контроля корректности данных. Так что сегодня BIM – это лучшее из того, что есть. BIM – это не конкретная компьютерная программа. Это – новая технология проектирования. А компьютерные программы (Autodesk Revit, Digital Project, Bently AECOsim, Allplan, ArchiCAD, Tekla Structure и т. п.) – это всего лишь инструменты её реализации, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Это – инструменты хранения данных модели и работы с ними. Но эти компьютерные программы определяют современный уровень развития информационного моделирования зданий, без них технология BIM лишена всякого смысла, она просто не может существовать. BIM – это не эквивалент 3D. Это не только 3D, это ещё и масса дополнительной информации (числовой, атрибутивной и т. п.), которая выходит далеко за рамки только геометрического восприятия объекта. Какой бы хорошей не была геометрическая модель (которая, кстати, сама по себе тоже представляет лишь правильно организованный набор числовых данных) и её визуализация, у объектов должна быть ещё количественная и атрибутивная информация. Если кому-то удобнее оперировать символом D, то можно считать, что BIM – это 5D. Или 6D. Дело не в количестве D. BIM – это BIM. А только 3D – это не BIM, это скорее геометрическая «ёмкость-оболочка» для размещения информации, причём с определёнными оговорками. BIM – это не обязательно 3D. Это ещё и числовые характеристики, таблицы, спецификации, цены, календарные графики, электронные адреса и т. п. Конечно, виртуальная модель здания создается объемной, но если для решения конкретных проектных задач не требуется трехмерной модели сооружения, то нет никакой необходимости использовать 3D – такая работа будет избыточной. В BIM широко используются и 2D-инструменты. Проще говоря, BIM – это ровно столько D, сколько надо для эффективного решения поставленной задачи, плюс числовые данные для анализа. Вообще, сравнивать (тем более противопоставлять) BIM и 3D – неправильно. С таким же успехом, следуя М. Е. Салтыкову-Щедрину, можно рассуждать «о конституции и севрюге с хреном». Многие из тех, кто противопоставляет BIM и 3D, полагают, что 3D – это просто способ отображения информации. Часто от них можно услышать фразу: «Про-

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

111

ектировщику совершенно не обязательно видеть здание в объёме, ему достаточно плоских чертежей». На самом же деле 3D – это прежде всего формат хранения геометрической по смыслу информации для понятной человеку визуализации и удобства последующих операций с этой информацией. В этом – корень многих непониманий и заблуждений по поводу BIM. Вообще, BIM – это информация об объекте и способы ее использования (другими словами, специализированные программы, интерфейсы), которые напрямую зависят от поставленных перед проектировщиками задач. А все разговоры (и даже дискуссии) о количестве «D» весьма полезны только тем, что представляют сегодня хороший, «модный» и доходчивый способ популяризации идей BIM для не подготовленной ещё аудитории. BIM – это параметрически заданные объекты. Поведение (физические и технические свойства, геометрические размеры, взаиморасположение и т. п.) создаваемых объектов, их взаимосвязи, зависимости и многое другое определяются наборами всевозможных (не обязательно геометрических) параметров и зависят от этих параметров. Если в модели нет параметризации – это не BIM. BIM – это не набор 2D-проекций, в совокупности описывающих проектируемое здание. Наоборот, все эти проекции (планы, фасады, разрезы и т. п.), как и многие другие графические представления, автоматически получаются из информационной модели здания и являются её видами (следствиями). Модель в этом случае, выражаясь философским языком, первична. Это свойство BIM – автоматическое отслеживание во всех видах (в том числе и в чертежах, таблицах, спецификациях) изменений модели – является одной из сильнейших и принципиальных её сторон (рис. 2.1.23). BIM – это незавершённая (застывшая) модель. Как уже отмечалось, информационная модель любого здания как результат его моделирования постоянно находится в развитии, по мере необходимости пополняясь всё более новой информацией и корректируясь с учётом изменяющихся условий и нового понимания проектных или эксплуатационных задач. В подавляющем большинстве случаев BIM – это «живая», развивающаяся модель. И при правильном понимании и обращении с ней срок существования информационной модели полностью перекрывает жизненный цикл реального объекта. BIM приносит пользу не только на больших объектах. На больших объектах много пользы. На маленьких абсолютная величина этой пользы меньше, но самих маленьких объектов обычно больше, так что опять пользы много. Да и процентное соотношение пользы от BIM примерно одинаково. Так что информационное моделирование зданий эффективно всегда. BIM эффективно применяется не только на типовых объектах. Некоторые думают, что технология BIM «заточена» под типовые объекты, а если задача в чёмто особая, то здесь BIM уже не поможет.

112

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.1.23. Леонид Скрябин. Этнографический центр народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Показаны стадии трехмерного эскизирования, создания модели, визуализации и получения необходимых для проекта чертежей. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 г.

2.1. Что такое информационное моделирование зданий

113

Конечно, при рассмотрении типовых задач, опирающихся в значительной степени на библиотеки готовых решений, любые компьютерные технологии (не только BIM) способны существенно облегчить работу человека. Но такая деятельность может достаточно эффективно осуществляться и без компьютера (достаточно взять с полки альбом типовых узлов). Если же вы имеете дело с уникальным сооружением, то здесь типовые наработки почти не применяются, каждое решение требует индивидуального рассмотрения и обоснования. Поэтому информационная модель существенно помогает проектировщикам, в значительной степени освобождая их от тяжёлой работы по сбору и анализу данных в «нетипичных» условиях. Так что будет правильным сказать, что основные преимущества BIM проявляются именно на уникальных объектах. Что касается типовых сооружений, то у них применительно к BIM есть один особый «плюс» – на них хорошо видна польза от внедрения информационного моделирования, поскольку всегда есть с чем сравнивать. BIM не заменяет человека. Более того, технология BIM не может существовать без человека. И она требует от человека высокого, может даже большего, чем при традиционных методах проектирования, профессионализма, лучшего, комплексного понимания созидательного процесса проектирования здания и большей ответственности в работе. Но BIM делает работу человека более эффективной и производительной, увеличивая ее интеллектуальную составляющую, освобождая от рутинного труда и оберегая от ошибок. BIM не работает автоматически. Собирать информацию (либо руководить процессом сбора информации, либо контролировать этот процесс, либо создавать модель, либо формулировать условия для этой модели и т. п.) по тем или иным проблемам всё равно придётся проектировщику. Но технология BIM существенно автоматизирует, а поэтому облегчает процесс сбора, обработки, систематизации, хранения и использования такой информации. Как облегчает и весь процесс работы со зданием от проектирования до эксплуатации. BIM не требует от человека «тупой набивки данных». Проектировщик, работающий в технологии BIM, – это не оператор большой ЭВМ, сидящий в белом халате и набивающий перфокарты в окружении мигающих лампочек. Создание информационной модели осуществляется по обычной, привычной и понятной для проектировщика логике построения здания, где главную роль играют его квалификация и интеллект. А само построение модели осуществляется в основном традиционными, привычными и удобными для проектирования графическими средствами, в том числе и в интерактивном режиме. Например, если вы в любой из BIM-программ «рисуете» план этажа, то в результате вы создаете не план этажа, а сам этаж – соответствующую часть информационной модели всего здания. Хотя можете думать, что рисуете лишь план.

114

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Это, однако, совершенно не исключает возможности ввода каких-то (например, текстовых) данных с клавиатуры. Как не исключает и ввода данных любыми иными способами, например объёмным сканером или голосом. BIM не делает ненужной «старую гвардию» специалистов. Конечно, любая гвардия рано или поздно становится «старой». Но опыт и профессиональное мастерство нужны в любом деле, особенно при проектировании в технологии информационного моделирования зданий, а они (опыт и мастерство) обычно приходят с годами. Информационные модели можно создавать, работая в привычном для сформировавшихся в «классическую» эпоху специалистов стиле (через планы и фасады), просто к ним добавилось еще много нового. Другое дело, что прежним специалистам (всем, а не только «старым») придётся приложить определенные усилия (кому-то даже немалые) при освоении этих новых инструментов и переходе на новую технологию. Но практика показывает, что это всё – из области реально выполнимого. Освоение BIM не является делом избранных и не требует большого времени. Если точнее, времени на освоение BIM требуется ровно столько же, сколько уходит на профессиональное освоение любой другой технологии – «период первоначального обучения плюс вся остальная рабочая практика». Внедрение BIM не требует больших денег. Этих денег потребуется практически столько же, сколько надо на внедрение любой новой технологии. Но они потребуются. А их количество будет зависеть от мастерства внедрения, о чём более подробно написано далее в этой книге. Внедрение BIM выгодно не только крупным компаниям. Небольшим фирмам это тоже выгодно, поскольку быстрота внесения изменений в проект, проверка коллизий, точность расчётов и документации и многие другие качества BIM экономят деньги всем. А вот внедрять BIM «маленьким» компаниям даже в чём-то легче, чем большим.

Вопросы для самоконтроля 1. 2. 3. 4. 5.

Для чего нужна информационная модель здания? BIM – это процесс или результат? Нужна ли информационная модель здания, которое уже построено? Нужна ли информационная модель здания, которого уже нет? Можно ли вносить изменения в информационную модель уже существующего здания? 6. Что такое 4D? 5D? Может ли быть 3.5D? 7. Так ли уж вообще важны эти D? 8. Можно ли многотомную документацию на здание с приложенным 3D-макетом считать его информационной моделью?

2.1. Что такое информационное моделирование зданий 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

115

Должна ли «стройка» быть точной? Нужна ли там «высокая» точность? Может ли BIM приносить прибыль? Для чего нужны различные форматы файлов и стандарты BIM? Можно ли при информационном моделировании обойтись одним форматом файлов? Что для этого потребуется? Может ли информационная модель содержать всю информацию о здании? Может ли BIM за человека думать? Проектировать? Делать заказы на оборудование и стройматериалы? Какие еще заблуждения про BIM вы знаете? Может ли рухнуть здание, спроектированное и построенное с помощью BIM? Если да, то кто за это будет отвечать?

116

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания В наши дни главными вдохновителями и популяризаторами освоения и внедрения BIM в проектно-строительную практику являются наиболее прогрессивные проектировщики, в основном архитекторы. Они одними из первых поняли все преимущества новой технологии и начали постепенно применять ее в своей деятельности (в большинстве стран архитектор на жилых и общественных объектах фактически выполняет функции генподрядчика), потянув в информационное моделирование зданий по цепочке всех остальных участников процесса проектирования и строительства. И чем теснее представители других специальностей связаны с архитекторами, тем быстрее и они ввязываются в новое дело. Для того чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть историю развития программного обеспечения для BIM. Практически все программы начинались с архитектурных разделов или специализированных архитектурных версий, а затем уже обрастали и другими модулями и приложениями (конструкции, электрика, воздуховоды и т. п.). Но архитекторы сами по себе ограничены в возможностях – сила BIM в комплексной работе с объектом, то есть в тесном взаимопонимании и взаимодействии специалистов разных направлений проектирования, составления смет и расчетов, производства изделий и конструкций, организации и финансирования строительства, управления и эксплуатации зданий и многих других. Основные группы специалистов (весьма обобщённо), непосредственно связанных с BIM и участвующих как в создании модели, так и в её использовании, показаны в приведенной схеме (рис. 2.2.1).

Рис. 2.2.1. Основные пользователи информационной модели здания

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

117

Однако на самом главном месте в этой схеме, как это не покажется странным после сказанного выше, находятся все-таки не архитекторы (и не создатели модели), а собственники здания. Потому что только они самым объективным образом заинтересованы в комплексном и эффективном подходе к решению проблем сооружения, которым владеют или собираются владеть. В первую очередь именно они внимательно считают свои деньги, как расходуемые сейчас, так и предполагаемые к тратам в будущем. Забегая вперед, отметим, что опыт внедрения BIM в развитых странах однозначно показывает, что в подавляющем большинстве случаев только после осознания полезности BIM и принятия концепции информационного моделирования здания собственником (будь то частное лицо или государственная структура) новой технологией начинают активно овладевать все остальные участники процесса работы с объектом.

2.2.1. Новое строительство Слева на схеме рис. 2.2.1 указаны группы специалистов, связанных с первоначальным проектированием здания, а также возможными дальнейшими его переделками, реконструкциями и реставрациями. О роли архитекторов в информационном моделировании здания мы уже говорили. И все же по исторически сложившейся логике проектирования именно архитекторы разрабатывают саму концепцию здания и задают основу этой модели (или ее первую, архитектурную часть). Это означает, что архитекторы фактически определяют основное направление проектирования и координируют действия других участников этого процесса, для которых работа архитекторов служит своеобразным «шаблоном», по которому строятся остальные, более специализированные части обшей модели сооружения (рис. 2.2.2). Другие проектировщики: несущего каркаса здания, фундамента, его инженерного оснащения и благоустройства прилегающей территории, организации строительства, сметчики и экономисты – работают с проектом практически параллельно. При этом они, естественно, немного пропускают вперед архитекторов, первоначально оговорив зоны своей ответственности и ориентируясь по архитектурной части информационной модели (рис. 2.2.3). Но может быть и по-другому, когда проект начинается не с архитектурного замысла, а идет от конструкторской идеи или технологической необходимости (например, промышленное здание). Однако в любом случае модель получается комплексная по своей сути и работает на всех. Конкретная же последовательность участия специалистов в информационном моделировании может быть самой разной – она диктуется логикой создания каждого объекта в зависимости от его целевого предназначения, а также технологических и эксплуатационных особенностей (рис. 2.2.4). Нижняя группа указанных на схеме рис. 2.2.1 специалистов непосредственно связана с возведением и оснащением здания. Для них создаваемая информационная модель является источником практически всей используемой информации.

118

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.2. Информационная модель отеля «Восток» в Гонконге. Показано последовательное совмещение схемы установки оборудования, несущего каркаса и архитектурного оформления здания. Проектирование в программе Digital Project, 2004 год

Важно подчеркнуть, что при текущем уровне развития строительных технологий, машин и материалов не все искромётные идеи архитекторов могут быть воплощены «в металле и бетоне». Равно как и не каждый архитектурный замысел может быть реализован в приемлемые сроки и за разумные деньги. Поэтому следующим шагом использования информационной модели становится разработка ПОС (проекта организации строительства) и ППР (проекта производства работ), отвечающих на глобальный вопрос «Как это построить?», из которого вытекают ответы на вопросы «Сколько времени потребуется?» и «Сколько это будет стоить?». Часто возникает и обратная задача – «Как это построить на имеющиеся деньги?», решение которой также упирается в выбор технологии производства строительно-монтажных работ. Чтобы читатель лучше представлял, о каком объёме работы при подготовке ПОС и ППР идёт речь, перечислим лишь некоторую часть из рассматриваемых организационно-технологических решений: • как производить разработку котлована, не повредив существующих инженерных сетей? • где расположить выезды из котлована, чтобы упростить логистику земляных работ? • какое грузоподъемное оборудование применить?

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

119

• на какие захватки разбить элементы конструкции и в какой последовательности производить работы по этим захваткам? • где расположить приобъектный склад, где – хозбытовой городок, а где – зону отвала грунта под обратную засыпку? • где поставить бетононасос, чтобы он не перегораживал временную дорогу? • как негабаритное оборудование наименьшими усилиями установить в проектное положение внутри здания? • как организовать объектный поток, чтобы монтаж разных инженерных систем производить параллельно? • как не нарушать технику безопасности при всех вышеперечисленных условиях?

Рис. 2.2.3. Илья Буров. Слева – моделирование элементов грунтового массива на основании плоских инженерно-геологических разрезов; справа – размещение на этих элементах кирпичного здания. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

Как видим, технологам-строителям приходится решать огромный пласт задач, и это требует исчерпывающих и взаимосвязанных знаний об объекте строительства и его окружении (рис. 2.2.5). После появления сетевых моделей, а несколько позже – специального программного обеспечения для разработки и расчёта календарно-сетевых графиков методом критического пути (более известного сегодня под названием «ПО для управления проектами») строители пытались решить эти задачи с их помощью. Но сетевой график, с точки зрения подготовки организационно-технологических

120

Глава 2. Информационное моделирование зданий

решений, обладает двумя большими недостатками. Во-первых, он не учитывает пространственных ограничений. Во-вторых, его наглядность абсолютно недостаточна для массовой аудитории, от прорабов до больших начальников.

Рис. 2.2.4. Проект котельной: в работе с таким объектом главенствует технолог, а архитектор оказывается практически «не у дел». Работа выполнена в Autodesk Revit, ОАО «СИАСК», 2013 год

Поэтому в рамках технологии BIM начало развиваться особое направление – визуальное планирование, задача которого – формирование визуальной модели организации строительства. Это, естественно, потребовало и специальных программ, в основе которых лежит та же модель сетевого графика, но при увязке графика и информационной модели объекта уже можно рассчитать расписание с учетом пространственных ограничений. Затем полученный результат можно продемонстрировать в максимально наглядной визуальной форме – в виде «мультика» (видеоролика) (рис. 2.2.6). Для чего это делается? Американские исследования показали, что на детальное изучение сетевого графика, созданного кем-то другим, уходит в среднем вдвое больше времени, чем на собственную разработку этого графика. Поэтому детальные графики, учитывающие организационно-технологические решения уровня ППР, целиком изучить дано очень немногим, причём не от недостатка знаний или квалификации, а от нехватки времени. Визуальная модель, содержащая сравнимый объем информации, анализируется в десятки раз быстрее, поскольку 80% информации человек получает через зрение. Так что «лучше один раз увидеть» (кстати, именно поэтому в нашей книге так много картинок). Это, в свою очередь, способствует улучшению показателя «возможность договориться», поскольку оставляет меньше шансов сторонам трактовать то или иное решение в свою пользу.

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

Рис. 2.2.5. Визуальная модель для проекта организации строительства комплекса переработки твердых радиоактивных отходов. Работа выполнена в программе Synchro. ООО «К4», 2012 год

Рис. 2.2.6. Детальная проработка технологии армирования и бетонирования при строительстве объекта использования атомной энергии. Работа выполнена в программе Synchro. ООО «К4», 2013 год

121

122

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Применение визуальной модели организации строительства начинается обычно с решения общей задачи: «На какие захватки разделить те или иные элементы конструкции?» Дело в том, что 3D-модель и даже информационная модель объекта, разработанная проектировщиком, ответа на этот вопрос практически не содержат. Проектировщик – не строитель, он обычно не задумывается о способах строительства запроектированного им объекта. Поэтому при переходе к строительству у пользователей BIM возникает необходимость выбора: • либо позволить строителям вносить изменения в основную модель после проектировщиков (но кто гарантирует после этого отсутствие ошибок?), • либо строителям каждый раз объяснять проектировщикам, какие нужны изменения, а те их будут вносить в информационную модель, • либо дать строителям свой инструмент, использующий ранее разработанную модель как исходные данные (в режиме «только для чтения»), а все изменения её элементов хранить в специальной «строительной» надстройке к основной информационной модели. Поскольку ни один из этих вариантов не является идеальным, то рациональное решение возникающих проблем видится в комплексном использовании всех трёх подходов, хотя последний со временем станет самым предпочтительным. И конечно, проблем будет намного меньше, если проектировщики и строители будут работать по единому классификатору строительных элементов, адаптированному для BIM. Важным аспектом визуального планирования является возможность оперативной проработки вариантов того или иного организационно-технологического решения. Как начать копать котлован – с севера на юг или с юга на север? При монтаже арматурного каркаса из укрупнённых армоблоков применить ванную сварку или муфтовые соединения? Да и размерами самих армоблоков можно «поиграть». Таких вариантов на большой стройке сотни и тысячи, и лучше их перебирать (изучать) на компьютере, а не на реальной стройплощадке (рис. 2.2.7). На сегодняшний день средства для визуального планирования развиты настолько, что появилась возможность прорабатывать организационно-технологические решения до уровня рабочих операций. Это нужно далеко не для всех видов строительно-монтажных работ, но такая возможность теперь есть. Визуальная модель является основой для формирования календарно-сетевого графика в части строительно-монтажных работ, а далее график может насыщаться данными из смежных предметных областей: выдача комплектов рабочей документации, поставки оборудования и материалов, график пуско-наладочных работ, получение разрешительной документации и т. п. На основе визуальной модели могут формироваться недельно-суточные и даже сменно-суточные задания для подрядчиков и прорабов. Их форма – от простейшей таблицы работ со сроками и физическими объёмами до такой же таблицы, но проиллюстрированной подробными технологическими схемами, выполненными по принципу «возьми отсюда, положи сюда». Их преимущество – гарантированная выполнимость по физическим показателям

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

123

(«человеческий фактор» на все 100% пока непредсказуем) и полная координация со «смежниками». Другими словами, электрики и вентиляционщики теперь не придут одновременно работать в одно помещение.

Рис. 2.2.7. Варианты сооружения гермооболочки реакторного отделения АЭС. Работа выполнена в программе Synchro. ООО «К4», 2014 год

Подытожим всё сказанное: сегодня в строительной индустрии BIM служит основой для организации строительства, взаимодействия субподрядчиков, составления графиков, схем и календарных планов, управления потоком поставок и последовательностью монтажа, финансового обслуживания процесса строительства и т. п. (рис. 2.2.8). Также с помощью BIM (и соответствующего инструментария) можно заниматься изготовлением необходимой для строительства опалубки, несущими конструкциями (колонны, балки, плиты перекрытий и т. п.), строительными материалами, оборудованием для оснащения здания (лифты, насосы, воздуховоды, электросети, системы отопления, кондиционирования и т. п.), составлять сметы, формировать заказы (как в общем объеме, так и по календарному графику), определять объем необходимых для этого финансовых средств, составлять график платежей для заказа материалов и оборудования и т. п. Эта же информационная модель позволяет оперативно вносить коррективы в конструктивную и другие части проекта и сам процесс возведения здания, если в этом возникает необходимость (практика показывает, что такие ситуации возникают почти всегда). Например, при строительстве весьма важен контроль точности возведения каркаса здания, особенно при работе со сборными конструкциями. Такой контроль весьма эффективен при использовании 3D-сканирования и последующего

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

124

Глава 2. Информационное моделирование зданий

сравнения полученного облака точек с проектной моделью. Технология BIM позволяет в случае необходимости быстро вносить изменения в изготовление новых изделий, учитывающие отклонения при монтаже предыдущей партии несущих конструкций (рис. 2.2.9).

Рис. 2.2.8. Екатерина Пичуева. Формирование графика возведения здания на основе информационной модели. Работа выполнена в Revit Architecture и NavisWorks. НГАСУ (Сибстрин), 2013 год

В современных условиях, характеризующихся высокой плотностью окружающей застройки и стесненностью участка строительства, когда его границы часто практически совпадают с периметром здания, единственно возможным вариантом работы является положение, когда монтаж конструкций и оборудования ведутся по строго просчитанному графику прямо «с колес». Такая организация строительства на высочайшем уровне также обеспечивается информационной моделью здания (рис. 2.2.10).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

125

Рис. 2.2.9. Роль информационной модели при контроле состояния объекта

Однако использование информационной модели здания при строительстве не означает, что она попадает «на стройплощадку» в готовом, законченном виде. В процессе строительства эта модель обязательно дополняется новой информацией, а временами может и претерпевать существенные изменения. Основных причин таких изменений может быть две: 1. изменение заказчиком (по разным причинам) требований к объекту уже в процессе строительства; 2. исправление обнаруженных проектных ошибок или улучшение принятых ранее проектных решений.

2.2.2. Изготовление строительных изделий и конструкций Что касается разработки и изготовления конструкций и оборудования, относящихся как непосредственно к зданию, так и к обеспечению процесса строительства, то и здесь роль BIM невозможно переоценить. Работа на стройплощадке «с колес» предполагает высокую сборочную готовность всех указанных компонентов, а это возможно только при практически машиностроительной точности их изготовления и высокой культуре работы на стройке. Подгонка деталей кувалдой «по месту» исключается. Такая точность работы также требует для решения неминуемо возникающих общих вопросов высокого уровня взаимодействия и двусторонней связи проектировщиков, изготовителей, всех подрядчиков и субподрядчиков, а также организаторов строительного процесса.

126

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.10. Вверху: архитектурный облик и начало строительства отеля «Восток» в Гонконге, граница стройплощадки почти полностью совпадает с периметром основания здания. Внизу: современный вид здания. Проектирование в программе Digital Project, 2004 год

Но такой подход при возведении объекта не требует каких-то титанических усилий от изготовителей, монтажников и строителей. При использовании технологии BIM описанный выше уровень работы – совершенно естественный и несложный, да и всю актуальную для взаимодействия информацию можно получать «в реальном времени» прямо из информационной модели здания, минуя стадию бумажной документации. Но информационная модель – штука объемная, работа с ней требует соответствующих программ и больших компьютерных ресурсов. Кроме того, с моделью

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

127

работают конкретные специалисты в офисе. Как же довести её до мастера (исполнителя работ) на стройплощадке? Решение этой проблемы уже существует и заключается в использовании мобильных устройств и облачных технологий. В  общих чертах это заключается в следующем: модель, естественно, находится на главном сервере в офисе (на современном лексиконе называется «облаком»), компьютерные программы – там же. На стройплощадке организован доступ к Интернету (иногда ретрансляторы ставятся через каждые 3–4 этажа), а у каждого специалиста имеется планшет, с помощью которого он выходит через мобильную связь на основную модель. Работа с моделью осуществляется в режиме «только чтение», другого не требуется (рис. 2.2.11).

Рис. 2.2.11. Связь прямо со стройплощадки с моделью в «облаке» – для некоторых это уже реальная строительная практика

Надо только помнить, что главное требование для успешной работы всего проектно-строительного комплекса на общем объекте – информационная модель здания должна быть абсолютно точной. Тогда определенные в BIM размеры деталей и их форму можно напрямую или через специализированные программы использовать для получения документации на изготовление в заводских условиях элементов конструкций или инженерного оснащения, что уменьшает сроки строительства и повышает его качество. Особенно это эффективно там, где используются станки с ЧПУ (например, при производстве металлоконструкций), – задание на изготовление идет практически напрямую из BIM.

128

Глава 2. Информационное моделирование зданий

В дальнейшем эти же данные из модели можно вновь использовать уже при подготовке и планировании монтажа готовых элементов, что было успешно продемонстрировано при возведении спортивных объектов Олимпиады-2008 в Пекине (рис. 2.2.12).

Рис. 2.2.12. Строительство стадиона «Птичье гнездо» Олимпиады-2008 в Пекине. Разработка и монтаж конструкций. Проектирование в программе Digital Project, 2007 год

Это же относится и к тем частям конструкций здания, которые изготавливаются непосредственно на месте (например, монолитный железобетон). С помощью BIM можно спроектировать и рассчитать армирование, характеристики железобетона, собрать или на месте изготовить опалубку, а затем под управлением той же информационной модели здания производить и само бетонирование. При этом опять отметим, что информационная модель здания на стройплощадке не является чем-то «застывшим», в нее могут вноситься изменения. Например, при возведении каркаса здания из сборного железобетона по завершении каждой монтажной стадии осуществляется размерный контроль, результаты которого могут корректировать размеры следующей партии заказываемых изделий, что обязательно должно отражаться в модели. Но такое использование новых методов требует от всех участников проектирования и строительства совершенного владения технологией BIM, если хотите – нового уровня культуры производства. Однако все специалисты по строительству также прекрасно осознают, что, несмотря на высокую точность информационных моделей и качество выпускаемой компьютерными программами строительной документации, существующие в настоящее время допуски на строительство и монтаж конструкций и оборудования в значительной степени остаются неизменными. Эту отрезвляющую реальность также необходимо учитывать при работе с компьютерными моделями, хотя обнадеживающие процессы здесь тоже происходят (рис. 2.2.13).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

129

Рис. 2.2.13. Строительство небоскреба «Восточная башня» в Гонконге. Возведение здания по компьютерной модели. Проектирование в программе Digital Project, 2005 год

2.2.3. Инженерное оборудование зданий Инженерное оборудование и техническое оснащение – одна из важнейших, при этом наиболее сложных и дорогостоящих частей современного здания, от которой в значительной степени зависит функциональная, энергетическая, экологическая и в конечном итоге экономическая состоятельность проекта. Да и стоимость обслуживания здания в первую очередь определяется заложенными в него инженерными системами и их эффективностью. Поэтому совершенно логично, что инженерное оборудование здания – одна из важнейших частей его информационной модели. При этом не имеет значения, большой это объект или маленький – точность информационной модели определяет как успешность проекта, так и качество комплектации и монтажа, а в дальнейшем и эффективность эксплуатации (рис. 2.2.14).

Рис. 2.2.14. Игорь Козлов. Оборудование «теплого пола» квартиры. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2013 год

130

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.2.4. Определение экологических и эксплуатационных свойств объектов Сейчас в мире широчайшее распространение получила концепция экологически рационального проектирования, для которой технология BIM также открывает огромные возможности (рис. 2.2.15).

Рис. 2.2.15. Архитектурная модель первого модуля второй очереди Университетского кампуса в Суффолке, Великобритания. Работа полностью выполнена по технологии BIM. Проект получил оценку «отлично» по системе BREEAM. Фирма RMJM, 2008 год

Информационное моделирование позволяет на стадии проектирования, даже на стадии эскизного проекта, определять свойства будущего здания, которые либо оптимизируются, либо приводятся в соответствие с требованиями заказчика. Такая возможность экономит время, затрачиваемое на проектирование и строительство, но больше всего снижает расходы на эксплуатацию и создает комфортные условия для работы и проживания (рис. 2.2.16).

2.2.5. Комплексная застройка В самом названии BIM говорится о моделировании отдельных зданий, но это лишь терминологические условности – в диапазон применения новой технологии входят также и целые комплексы зданий и сооружений со всеми их многосложными связями и коммуникациями (рис. 2.2.17).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

131

Рис. 2.2.16. Зоя Мишенова. Проект концертного зала с изменяемыми акустическим характеристиками. Конфигурация звукоотражающих панелей менялась (вручную) в зависимости от результатов расчета времени реверберации. Работа выполнена в Autodesk Revit и Autodesk Ecotect Analysis. НГАСУ (Сибстрин), 2011 год

Рис. 2.2.17. Проектирование комплекса «Таико Хоуи» в Гонконге. Работа выполнена в программе Digital Project

В каждом из таких случаев итоговая информационная модель всего комплексного проекта складывается из составных частей: 1. моделей каждого отдельного здания; 2. моделей общих инженерных систем всего комплекса зданий (как правило, это тоже сумма отдельных моделей по различному технологическому предназначению и организационной подчиненности); 3. модели местности с рельефом, внешними коммуникациями (наземными и подземными) и благоустройством территории.

132

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.2.6. Инвесторы и застройщики Теперь вернемся к схеме рис. 2.2.1. В правой ее части указаны специалисты, напрямую не связанные с возведением здания, но работающие с ним все остальное время его существования. Для них BIM также является источником практически всей используемой информации. Когда специалисты-проектировщики приступают к работе над будущим зданием, они обычно уверены, что вопросы экономической перспективы уже решены: известно, что это здание кому-то необходимо и что кто-то за все это заплатит. Однако успешный строительный бизнес, как и любой бизнес, обязан быть прежде всего экономически эффективным, в частности всегда должны иметься деньги на строительство и всегда построенное должно продаваться. При этом строить лучше всего не на свои деньги, а прибыль желательно получать как можно быстрее. Это – очевидные аксиомы. Чтобы они стали реальностью, действия по привлечению инвесторов и продаже площадей в новом здании начинаются задолго до завершения его проектирования. В идеале их даже надо закончить до завершения проектирования. Основательная работа с потенциальным инвестором на стадии проектирования предполагает выполнение как минимум трех обязательных условий, без которых никто вам денег не даст: 1. У заказчика или потенциального покупателя должна быть максимальная ясность по всем компонентам здания, материалам, инженерному оснащению, организации строительства и т. п. (рис. 2.2.18). 2. Надо иметь возможность оперативно вносить изменения в проект, учитывая постоянно возникающие новые пожелания заказчика, при этом «не меняя отведенных на проектирование и строительство сроков». 3. При каждом изменении проекта, в каждом новом варианте оперативно (в  идеале – автоматически) получать его визуализационные, экономические и технические характеристики, а также всю остальную вычисляемую информацию (площади помещений, количество парковочных мест, площадь остекления фасада, количество отделочных материалов и т. п.). В строительной индустрии развитых стран мира презентации проекта и работе с инвесторами давно уже придают первостепенное значение, и в этой области деятельности информационное моделирование зданий также зарекомендовало себя наилучшим образом, при современных темпах и объемах строительства оно стало просто незаменимым (рис. 2.2.19). Если же рассматривать индивидуальное строительство малоэтажных жилых домов, то здесь эффективность технологии BIM также проявляется весьма зримо. Ведь покупатель дома (или индивидуальный застройщик) обычно большими деньгами не обладает, так что для него важна любая экономия. В силу же небольшого объема создаваемого объекта ему (будущему хозяину здания) легче вникать и разбираться в проекте «до мелочей», фактически «со-

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

133

участвуя» (или напрямую участвуя) в процессе проектирования и строительства. А это обеспечивается через информационное моделирование. И в результате достигается как оптимизация и «прозрачность» итоговой стоимости здания, так и правильная и понятная организация всего процесса строительства.

Рис. 2.2.18. Игорь Козлов. Проект многоэтажного жилого дома с многоуровневой автоматизированной парковкой. Покупатель хорошо видит, за что он платит деньги. Работа выполнена в Autodesk Revit, НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

При этом опять же BIM позволяет еще и хорошо спрогнозировать и минимизировать последующие расходы на эксплуатацию здания, обоснованно создать энергетически рациональный, «зеленый» объект, что в большинстве случаев для

134

Глава 2. Информационное моделирование зданий

инвестора может иметь решающее значение при покупке или строительстве нового дома (рис. 2.2.20).

Рис. 2.2.19. Фрагмент представления инвесторам проекта небоскреба «Восточная башня» в Гонконге: информационная модель демонстрирует архитектурные решения, конструкцию, различные инженерные системы, материалы, оснащение, последовательность возведения и зоны ответственности смежников. Проектирование в программе Digital Project, 2005 год

2.2.7. Реконструкция зданий Очень важный и все более востребованный вид деятельности – реконструкция существующих объектов. Интересный опыт провела здесь компания Autodesk. Ею было взято старое здание, которое за короткое время реконструировали под новый, удовлетворяющий всем современным экологическим и энергосберегающим требованиям офис, получивший «платиновый» сертификат по системе LEED. Поскольку проектирование велось с использованием компьютерных программ собственной разработки, то таким образом компания Autodesk устроила своим клиентам (потенциальным и реальным) своеобразный «мастер-класс» по технологии BIM. Для разработки модели взятого на реконструкцию здания нужна была точная информация о его нынешнем состоянии, для чего было проведено всестороннее лазерное сканирование объекта. Результаты этого трехмерного сканирования и легли в основу BIM (рис. 2.2.21).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

135

Рис. 2.2.20. Технология BIM: проектирование и возведение индивидуального жилого дома

Затем модель использовалась для проектирования внутренней организации здания, его оснащения инженерными системами и другим оборудованием. При этом рассчитывались многочисленные эксплуатационные характеристики будущего офиса, что позволило получить высокие экологические показатели (рис. 2.2.22).

2.2.8. Эксплуатация и ремонт зданий Часто считают, что BIM – это технология проектирования, при этом подразумевая проектирование «с нуля» новых зданий и сооружений. Но, обратите внимание, самого слова проектирование в названии информационное моделирование зданий нет. И это не случайно. Ведь создаваемая информационная модель здания имеет гораздо более широкое применение. В том числе она весьма полезна для уже существующих объектов, поскольку содержит всю необходимую (для решения конкретных поставленных задач) информацию о них, а наша задача – грамотно этой информацией распоряжаться.

136

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.21. Новый офис компании Autodesk в Уолтхэм, Массачусетс, США. Реконструкция полностью выполнена по технологии BIM. Вверху – современный вид здания; ниже – результаты объемного лазерного сканирования; внизу справа – фрагмент построенной модели. Архитекторы KlingStubbins, строители Tocci Building Companies, 2008 год

В наиболее развитых мировых центрах на сегодняшний день уже построено так много, что на первое место там выходит не создание новых, а реконструкция и реставрация имеющихся зданий и сооружений. Эта сторона использования новой технологии почему-то малоизвестна, но попытки применения BIM к существующим объектам начались практически одновременно с широким внедрением информационного моделирования зданий.

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

137

И здесь, пожалуй, становятся еще более очевидными преимущества BIM: 1. возможность моделировать изменения в конструкции здания; 2. проектировать переоснащение здания новым инженерным оборудованием, доводя его эксплуатационные характеристики до современного уровня требований; 3. отслеживать текущее состояние здания (особенно важно для памятников архитектуры) и своевременно принимать меры по реставрации; 4. грамотно эксплуатировать существующие объекты.

Рис. 2.2.22. Новый офис компании Autodesk в Уолтхэм, Массачусетс, США. Слева – фрагменты проекта; справа – фотографии уже действующего офиса. 2008 год

Обслуживание и ремонт зданий – очень важный и весьма затратный вид повседневной деятельности, более точно – основной вид работы со зданием в период его существования, и здесь информационному моделированию открывается широчайшее поле для применения (рис. 2.2.23). Если имеется информационная модель здания, то хозяин или управляющая компания всегда будут знать, сколько лампочек надо заменять в местах общего пользования, каков график обслуживания и замены каждого конкретного устройства (например, насоса или электросчетчика), сколько штукатурки или водопроводных труб потребуется для капитального ремонта дома, сколько будет стоить

138

Глава 2. Информационное моделирование зданий

облицовка здания новыми материалами, где их найти по более выгодной цене и в какой срок можно осуществить все работы, а также многое другое.

Рис. 2.2.23. Игорь Козлов. Инженерное оборудование современной квартиры. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2013 год

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

139

Не менее важно дежурному слесарю быстро получать точную информацию в случае возможных аварий или поломок. Понятно, что для этого нужны специальные компьютерные программы (специализированный интерфейс работы с моделью), которые будут брать из модели именно нужную для задач ремонтного обслуживания информацию и правильно ею распоряжаться. Такие программы не нужны архитекторам, они не требуются при проектировании или строительстве здания, поэтому на начальных этапах информационного моделирования здания они и не появляются. Более того, информация о регламенте обслуживания или сроках замены оборудования на этих этапах тоже не нужна. Но она нужна на стадии эксплуатации здания. Поэтому при обслуживании здания появляется потребность как в новых программах, так и в постоянной актуализации модели пополнением её дополнительной информацией (если этого не сделали раньше). Таким образом, на стадии эксплуатации здания процесс информационного моделирования продолжается (рис. 2.2.24).

Рис. 2.2.24. Пример работы с BIM при эксплуатации здания с помощью программы компании EcoDomus, 2013 год

2.2.9. Значение BIM для российского ЖКХ Нашей стране в наследство достался огромный жилой фонд, ранее почти полностью принадлежавший государству. Сейчас он, находясь уже в разных формах соб-

140

Глава 2. Информационное моделирование зданий

ственности, требует постоянного обслуживания и капитального ремонта. Ситуация осложняется тем, что за последние двадцать лет, в так называемый «переходный период», капитальным ремонтом жилых зданий почти не занимались, к тому же в большинстве случаев техническая документация по зданиям частично или полностью отсутствует. Периодически проводимая бумажная «паспортизация» жилых зданий с целью определения их потребности в ремонте очень трудоемка и малоэффективна, поскольку требует по прошествии времени ручного перебора и уточнения всей собранной ранее информации. В такой ситуации вполне логично было бы заменить бумажные паспорта зданий на их информационные модели. Что это дает? Попробуем тезисно сформулировать преимущества от внедрения BIM в ЖКХ: 1. Использование информационной модели здания вместо обычного паспорта объекта позволяет компьютерно хранить, осуществлять поиск, а затем анализировать собранную информацию. В результате будет известно точное состояние каждого здания, а не используемый ныне общий процент износа. 2. Имеющаяся модель позволяет выполнять проект капитального ремонта общего имущества в многоквартирных домах. 3. Использование этой технологии делает проект: • точным (сводится почти до нуля количество проектных ошибок); • прозрачным (сам проект и все стадии его реализации в любой момент доступны для контроля со стороны как самих исполнителей, так и жильцов, управляющих компаний и вышестоящих органов); • хорошо экономически просчитанным (по модели составляется точная смета, которая легко меняется при корректировке проекта); • позволяет хорошо организовывать сами ремонтные работы и снабжение стройплощадки материалами, точно специфицировать все взаимоотношения с поставщиками; • в частности, позволяет точно управлять поэтапным финансированием работ; • позволяет ежедневно контролировать график выполнения работ; • по завершении работ вся информация о них остается в информационной модели здания (электронном паспорте объекта) и может учитываться при дальнейшей эксплуатации дома; • более гибким в случае внесения каких-то изменений; • легче тиражируемым для других домов подобных серий. Конечно, внедрение BIM в ЖКХ потребует больших вложений: создания компьютерных рабочих мест, подготовки персонала и, самое главное, разработки информационных моделей для каждого жилого здания конкретно. Но, во-первых, в России, где в прежние годы широкое распространение получило типовое домостроение, для работы с существующим жилым фондом различных информационных моделей понадобится не так уж много (рис. 2.2.25).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

141

Рис. 2.2.25. Начын Монгуш. Проект реконструкции типовой пятиэтажки. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Во-вторых, ежегодно на программу капитального ремонта в стране выделяются огромные деньги, небольшой части которых вполне хватило бы на постепенный перевод ЖКХ на BIM. В-третьих, если обязать всех застройщиков вместе с вводом жилого здания в эксплуатацию передавать соответствующим органам и его информационную модель (выполненную по заранее оговоренным правилам), то в будущем необходимость создания таких моделей просто исчезнет. Наконец, на основе мирового опыта и оценок наших специалистов, внедрение BIM может дать до 30% экономии средств, выделяемых сегодня на цели капитального ремонта жилого фонда страны. Конечно, у новой технологии будут и противники. Ведь если модель сообщит, что для ремонта системы отопления здания требуется 1000 метров новых труб, то счету на 2000 уже никто в организации, представляющей интересы жильцов, просто не поверит (естественно, что у организации собственников жилья для взаимодействия и контроля тоже должен быть доступ к используемой в ЖКХ модели здания). При существующем сейчас положении дел только специалист, имеющий доступ к соответствующей документации и достаточный уровень квалификации, сможет проверить эти цифры. Так что в масштабах всей страны, региона, микрорайона или даже отдельного дома при внедрении BIM и контроле со стороны собственников или жильцов экономия средств, выделяемых на капремонты, по сравнению с нынешними условиями, предполагается просто огромная. А контроль со стороны собственников может прежде всего эффективно осуществляться через доступ к информационной модели здания посредством специального интернет-сервиса в режиме «только для чтения» (рис. 2.2.26).

142

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.26. Интерфейс портала «Инфопоселение»: информация о доме, квартире, соседях, управляющей компании и многом другом. Новосибирск, 2014 год

2.2.10. Работа с памятниками архитектуры В случае реставрационной деятельности, а также при реконструкции особо значимых объектов, имеющих статус памятников истории и архитектуры и охраняемых законом, построение модели и помещаемая в нее информация имеют еще более серьезную специфику. А именно надо стопроцентно воссоздать уже существующее строение со всеми его сильными и слабыми сторонами, достоинствами и недостатками, то есть смоделировать здание не «как надо», а «как есть», при этом максимально учесть по результатам обследований состояние и степень износа всех компонентов сооружения и их частей, в том числе логически не отделимых, и остаточные свойства материалов, из которых оно построено. В таких случаях, естественно, информационная модель здания создается «по готовому», то есть уже после того, как само здание было спроектировано и построено. Ярким примером подобной ситуации является Оперный театр в Сиднее. В 1957 году началось его проектирование, а спустя почти 50 лет была выполнена информационная модель здания, на тот момент уже всемирно известного и находящегося под охраной ЮНЕСКО. Причем модель предназначалась как для реконструкции, так и для более эффективной эксплуатации и управления объектом (рис. 2.2.27).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

143

Рис. 2.2.27. Здание Сиднейской оперы и его автор, датский архитектор Йорн Утзон. В 1957 году технологии BIM еще не было, так что модель столь сложного сооружения была представлена картонным макетом

Очень часто все архитектурные и строительные элементы (декоративное украшение фасадов, кирпичная кладка, оконные рамы, наличники, двери, лестницы, ограждения и т. п.) исторических памятников уникальны, так что здесь не воспользуешься готовыми компьютерными библиотеками или предшествующими наработками. Практически для каждого памятника архитектуры все базовые элементы приходится делать «с нуля». Так что моделирование такого исторического объекта можно без преувеличения отнести к «высшему пилотажу» в применении BIM (рис. 2.2.28).

Рис. 2.2.28. Елена Педан. Памятник архитектуры – особняк по ул. Мичурина, 4 в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Но и результат такой деятельности – это больше, чем просто модель отдельного объекта. Ведь все полученные в процессе моделирования фрагменты и детали

144

Глава 2. Информационное моделирование зданий

здания образуют новую библиотеку элементов, характеризующих тот или иной стиль или историческую эпоху. Этой библиотекой можно затем пользоваться при реставрации других памятников архитектуры того же периода. Но это еще не все. Созданные элементы можно применять при проектировании новых или реконструкции имеющихся зданий вблизи исторических объектов или сложившихся архитектурных ансамблей. А это технологически облегчает проектировщикам возможность стилистически учитывать при создании новых современных зданий уже существующие рядом с ними памятники архитектуры. Более того, это делает технологию BIM своеобразным «мостиком культуры» из веков минувших в нынешнюю эпоху, делая архитектурные наработки старых мастеров технологически доступными для современных проектировщиков (рис. 2.2.29).

Рис. 2.2.29. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры – «Дом композиторов» в Новосибирске. Созданное специально для этой модели окно и его использование в проекте. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2009 год

Таким образом, появляется мощный и удобный инструмент для решения достаточно важной архитектурной задачи – сохранения средового единства внешне-

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

145

го облика находящихся рядом зданий различных эпох, при этом технология BIM гарантирует новым объектам оптимальные эксплуатационные качества и современное инженерное наполнение. Раньше при решении подобной задачи архитектору приходилось серьезно изучать материалы по стилям той эпохи, к которой относился имеющийся исторический памятник, на что уходило много времени и усилий. Теперь же достаточно брать готовые библиотечные элементы (например, окна) нужного архитектурного стиля и вставлять их в проект, где по технологии BIM уже автоматически учитываются примененные материалы, физические (например, тепловые) характеристики, стоимость, данные об изготовителе и другие заложенные в этот элемент параметры. Еще раз подчеркнем, что благодаря технологии BIM при всей своей специфике проектно-реставрационная работа с памятниками архитектуры становится столь же технологичной (следовательно, столь же точной, производительной, экономически эффективной и т. п.), как и при создании новых объектов (рис. 2.2.30). Внесение изменений в существующее здание – дело очень деликатное. Для исторического сооружения часто добавляется и необходимость его адаптации к эксплуатации в современных условиях. А это уже новые требования к прочности и теплозащите, комфорту, новые системы отопления, электро- и водоснабжения, пожаротушения, телекоммуникации, вентиляции и т. п. Для памятника архитектуры, который строился без учета всех этих современных условий и требований, становятся актуальными и даже единственно возможными компьютерное экспериментирование с уже существующим объектом, подбор и компоновка оборудования, оптимизация проектных решений и т. п. Совершенно очевидно, что проблемы вовлечения старых зданий в новую жизнь, возникающего сейчас в массовом масштабе, без BIM вряд ли удастся эффективно решать (рис. 2.2.31). Использование информационного моделирования при работе с историческими и архитектурными объектами – тема довольно большая и совершено новая. Более подробно о ней мы поговорим в разделе 4.4.

2.2.11. Проектирование и строительство объектов инфраструктуры Моделирование рельефа местности и обустройство территории выводит BIM уже на решение более крупных задач, чем работа с отдельными зданиями. Одни автодороги с их мостами, развязками и ограждениями – целый самостоятельный комплекс сложнейших проектных вопросов. Причем здесь задействованы как программы для создания отдельных сооружений, так и комплексы информационного моделирования рельефа местности, у которых, ко всему прочему, обязательными инструментами являются средства геодезической привязки и работы с облаками точек.

146

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.30. Софья Куликова. Памятник архитектуры – здание Коммерческого клуба (ныне театр «Красный факел») в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Цена ошибок при таких работах намного выше, чем при проектировании обычных зданий, так что на линейных объектах технология BIM показывает еще большую эффективность (рис. 2.2.32). Не менее значимы для современного города и его подземные коммуникации, особенно сооружения метро, проектирование и эксплуатация которых связаны с первоначальным решением и последующим мониторингом целого комплекса геологических и геодезических, архитектурно-строительных, технологических, социально-экономических, финансовых и многих других проблем. Моделирование таких объектов в меньшей степени связано с внешней выразительностью, но в большей – с конструктивной надежностью и технологической рациональностью и согласованностью проекта. Пожалуй, самый яркий пример использования BIM для объектов инфраструктуры – строительство системы скоростной железной дороги Crossrail, которое ведется в Лондоне с 2009 года. На сегодняшний день это крупнейший инфраструктурный проект Европы (рис. 2.2.33).

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

147

Рис. 2.2.31. Татьяна Козлова. Памятник архитектуры – «Гостиница «Метрополитен» в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Рис. 2.2.32. Модель подъездной дороги к речному вокзалу в Салехарде. ОАО «Сибречпроект» с участием компании «Интеграл Консалтинг». Работа выполнена в Autodesk AutoCAD Civil 3D, 2014 год

148

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.33. Проект подземной магистрали Crossrail в Лондоне без BIM был бы просто невозможен. Вполне закономерно, что многие его составные элементы стали лауреатами и финалистами конкурсов Bentley Be Inspired разных лет

2.2.12. Безопасность объектов и их поведение в чрезвычайных ситуациях Другая особенность современной жизни, ставшая сегодня в силу ряда обстоятельств одной из главнейших при проектировании новых и эксплуатации уже имеющихся объектов, – повышение требований к зданиям по безопасности конструкций и систем. Изменяющаяся сейсмическая активность на планете, новые климатические условия, приводящие к природным катаклизмам, войны, техногенные катастрофы и террористическая угроза – вот основные факторы, усиливающие требования к прочности и жизнеспособности современных построек. Но, сколько требования к зданиям не усиливай, всегда приходится считаться с тремя обстоятельствами. Во-первых, все возможные факторы риска и причины их возникновения не учтешь. Во-вторых, всякая прочность имеет свои пределы. В-третьих, ранее построенные сооружения проектировались в другое время при совершенно иных требованиях, их конструкции и материалы частично уже

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

149

израсходовали свой ресурс, и возможности усиления таких зданий может просто не быть. Так что главный вопрос, который интересует сегодня специалистов по работе в чрезвычайных ситуациях, – как поведет себя конкретное здание при тех или иных экстремальных воздействиях, проще говоря – сколько оно продержится в случае гипотетической катастрофы (с совершенно конкретными параметрами) и каковы будут характер и количественное выражение возможных повреждений или разрушений. Для этого надо иметь полное представление об устройстве здания, причем такая информация должна быть доступна при необходимости в режиме реального времени (рис. 2.2.34).

Рис. 2.2.34. Алла Чусовкова. Проект стадиона (фрагмент внешних конструкций здания). Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 год

Чаще всего возникающая чрезвычайная ситуация – пожар. На крупном объекте эпицентр и сила возгорания устанавливаются прибывшими пожарными, дальше вопросы – куда вероятнее всего пойдет огонь, как долго продержатся конструкции, какое оборудование и материалы представляют дополнительную опасность, сколько имеется времени на эвакуацию людей и имущества, возможные пути эвакуации, схема тушения пожара и т. п. На все это поможет быстро (а именно это и требуется) ответить адаптированная для этих целей информационная модель здания, если, конечно, она имеется (рис. 2.2.35).

150

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.35. Информационная модель небоскреба «Восточная башня» в Гонконге: общее устройство нижних этажей. Проектирование в программе Digital Project, 2005 год

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

151

Проектирование на основе технологии информационного моделирования зданий только входит в нашу жизнь, пройдет какое-то время, и уже все новые объекты будут создаваться по BIM. А вот прежние постройки, в том числе сравнительно недавние, информационных моделей не имеют. Так что сегодня хорошо видна одна из главных стоящих перед МЧС задач – создание информационных моделей интересующих МЧС объектов. К сожалению, по техническим (и экономическим) причинам пока еще не всех, а только особо важных. Таких особо важных объектов в каждом регионе России сейчас насчитывается по нескольку тысяч. Например, общественных зданий, особенно рынков, стадионов и плавательных бассейнов, с которыми уже было немало хлопот. К объектам самого повышенного внимания МЧС (которых в каждом регионе России насчитывается по нескольку тысяч) относятся также и промышленные предприятия с особо опасным производством, энергетические сооружения, крупные торговые и складские комплексы и многое другое (рис. 2.2.36).

Рис. 2.2.36. Амурский гидрометаллургический комбинат. ЗАО «Полиметалл инжиниринг». Работа выполнена с помощью комплекса программ AVEVA, 2013 год

Из других сооружений высокой сложности традиционно большое внимание МЧС (и не только) привлекают мосты самого разного предназначения. И на каждом желательно если не смоделировать наиболее вероятные чрезвычайные ситуации, то хотя бы оперативно иметь информацию о прочности как всей конструкции, так и отдельных ее элементов. Если мост спроектирован с использованием технологии BIM, то в любой момент вы можете подключить к его модели расчетную программу и опять же опе-

152

Глава 2. Информационное моделирование зданий

ративно моделировать гипотетическую (или реально возникшую) ситуацию, для которой будете быстро получать все необходимые прочностные характеристики и возможные варианты поведения конструкций (рис. 2.2.37).

Рис. 2.2.37. Вантовый мост в Мокпхо, Южная Корея. Компания GS Engineering & Construction. Работа отмечена специальной премией Bentley Be Inspired «Инновации в комплексном BIM», 2013 год

2.2.13. Вывод из эксплуатации и снос Наконец, еще один вид деятельности, где пользу от применения BIM трудно переоценить, – снос здания или сооружения и освобождение территории под новое строительство. Раньше в нашей стране проблема завершения жизненного цикла здания или сооружения не носила массового характера, так что серьезного значения ей не придавали. Разрушил, разровнял, куда-то вывез, ссыпал – и все. Сейчас же в связи с высокой плотностью застройки в городах, большим количеством подземных и наземных коммуникаций, а также экономическими и экологическими аспектами подобным вопросам уделяется серьезное внимание.

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

153

Снос старых зданий (разбор конструкций, повторное использование или утилизация отходов, организация работ и т. п.) теперь уже проектируются, просчитываются и прорабатываются, в том числе и на компьютерных моделях, поскольку в наше время представляют вид деятельности высокого уровня сложности и ответственности. Пример тому – разбор несколько лет назад гостиницы «Россия» в Москве. Более объемная задача появляется в связи с выводом из эксплуатации Курской АЭС. Этот процесс принципиально сложнее, чем с гостиницей, и рассчитан на 70 лет. Его информационная модель, где тесно сочетаются подходы BIM и PLM, выполнена в наше время с участием компании «НЕОЛАНТ». Однако по причине огромного временного периода использования модели представляется маловероятным то, что создатели модели увидят результаты своего труда. Вообще, возникает довольно интересная ситуация: за 70 лет принципиально изменятся компьютеры, программы, технологии, наше понимание процессов, причем мы даже не знаем, как изменятся, но нынешнюю модель надо будет на каждом этапе актуализировать (поддерживать в «рабочей форме) и с ее помощью управлять теми процессами, которые запланированы на выводимой из эксплуатации Курской АЭС (рис. 2.2.38).

Рис. 2.2.38. Основная работа по моделированию вывода из эксплуатации Курской АЭС выполнена с помощью комплекса программ компании Bentley Systems, 2013 год

154

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.2.14. Информационно-градостроительные задачи В настоящее время в мире уже проводятся эксперименты по созданию информационных моделей (так называемый «цифровой город») некоторых городов, в которых учитываются не только «геометрические» характеристики, но также численность и возраст населения, коммуникативные расстояния, природные условия и экология, экономика и торговля, транспортная сеть с ее пассажирскими и грузовыми потоками и многие другие градостроительные параметры, играющие важную роль при планировании и управлении городом. В некоторых больших городах начали путь к всеобъемлющей модели через воспроизведение отдельных систем (транспортной, электро- и водоснабжения, удаления отходов и т. п.). Одна из целей таких проектов – отобразить все относящиеся к городу данные в цифровой форме, чтобы градостроительные решения и планируемые городские разработки можно было еще до их реализации в натуре «увидеть» на экране. Тем самым появляется возможность моделирования, анализа и визуализации последствий проектных замыслов, на основе которых ответственные городские чиновники, градостроители и другие специалисты, а также общественность могли принимать более обоснованные решения в отношении предстоящих проектов. В частности, в рамках проекта учета выбросов парниковых газов CDP и в сотрудничестве с ведущими городами мира компания Autodesk активно участвует в разработке стандартизованной платформы для обработки климатических данных, которая поможет городским властям лучше понимать текущие условия и формировать стратегии по улучшению городской среды. На сегодняшний день цифровыми моделями, основанными на специализированных программных продуктах, уже обзавелись Инчхон (Южная Корея), Зальц­ бург (Австрия), Ванкувер (Канада) и многие другие города. Ведутся подобные работы и в нашей стране. Так, в 2008 году российская фирма «Графические программные системы» создала трехмерную интерактивную карту Новосибирска, которая сразу после своего появления стала пользоваться у архитекторов и жителей города большой популярностью. И если Джакопо де Барбари потратил на создание перспективной панорамы Венеции четыре года, то спустя «каких-то» 500 лет жители Новосибирска (который сам появился через 400 лет после венецианского эксперимента) могут просто «летать» над своим городом и получать необходимую информацию, не вставая с кресла (рис. 2.2.39). Конечно, моделирование городов имеет свои особенности, связанные как с характером решаемых задач, так и с используемыми инструментальными средствами. Но главная проблема такой работы – огромный объем данных, требующий совершенно иных подходов к их обработке и их хранению. Для подобных

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

155

ситуаций появился даже специальный термин big data (большие данные). Реальность такова, что мы не можем в единой модели города одновременно работать и с городскими районами, и с отдельными зданиями, проработанными «до дверной ручки», – наши технические возможности еще до такого уровня не развиты. Хотя в кино всё это, конечно, можно увидеть.

Рис. 2.2.39. Рабочий экран трехмерной интерактивной карты Новосибирска, 2008 год

Поэтому вполне логичное решение задач городского моделирования – послойная работа с соответствующим уровнем детализации. В частности, на общегородском уровне, где возникают макрозадачи, главное – передать общую планировку и внешний вид застройки с точными координатными привязками. Когда-то это всё строили «руками» (см. рис. 1.2.6), затрачивая на моделирование довольно много времени и сил. При этом сложно было обеспечить как геодезическую точность, так и актуальность построений, ведь за всеми изменениями городской среды не уследишь. Сейчас для моделирования городской среды появились новые средства – лазерное сканирование (в нашем случае – с беспилотных летательных аппаратов) и компьютерные программы, которые по облаку точек воссоздают внешний облик объектов. При этом главное достоинство новых программ – более уверенная работа с большими данными (рис. 2.2.40). Если от «цифрового города» спускаться ниже, то уже на уровне микрорайона или квартала происходит объединение в единое целое градостроительной модели и информационных моделей отдельных зданий и их комплексов, причем нынешний уровень развития BIM уже позволяет весьма эффективно решать возникающие проблемы и обеспечивать практически любую степень детализации модели (рис. 2.2.41).

156

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.2.40. Построение модели городской застройки по результатам лазерного сканирования. Программа Bentley Acute3D, 2014 год

Рис. 2.2.41. Софья Куликова, Сергей Ульрих. Проект микрорайона в Новосибирске. Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Так что уже сейчас становится совершенно очевидно, что технологии, основанные на концепции BIM, представляются для градостроительного моделирования

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания

157

весьма эффективными, позволяя объединять в единые комплексы модели отдельных зданий и сооружений (рис. 2.2.42).

Рис. 2.2.42. Мария Ушакова, Людмила Чистина. Проект микрорайона в Новосибирске. Модель выполнена в ArchiCAD. 2010 год

158

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.2.15. Расширяющееся поле для деятельности Все описанное выше – это далеко не полный перечень тех задач и видов деятельности, где информационное моделирование зданий находит свое применение уже сейчас. Учитывая все нарастающую техническую, технологическую и информационную насыщенность окружающего нас мира, а также возрастающую опасность техногенных катастроф и стоимость их последствий, можно с полной уверенностью утверждать, что в будущем технология BIM будет востребована еще больше (рис. 2.2.43).

Рис. 2.2.43. Проект подъема лайнера «Коста Конкордия», Италия. Компания TECON. Первая премия Bentley Be Inspired в номинации «Инновации в проектировании морских сооружений», 2013 год

Вопросы для самоконтроля 1. Почему именно собственник здания является главным заинтересованным лицом в информационном моделировании?

2.2. Кто наиболее заинтересован в информационной модели здания 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

159

Зачем нужны информационные модели уже существующих зданий? Может ли использование BIM приносить прибыль? Как BIM может помочь в случае чрезвычайных ситуаций? Всегда ли при информационном моделировании нужны 3D-объекты? Какова роль BIM в решении градостроительных задач? Какие еще задачи, кроме перечисленных в этом разделе, может решать BIM? Есть ли от BIM-программы польза, если эта программа не составляет строительных смет? А если составляет? Можно ли будет использовать созданные сегодня информационные модели зданий через 30 лет? Что для этого надо? Можно ли обойтись информационной моделью отдельной квартиры, или для этого надо обязательно моделировать всё здание? Надо ли проводить обследование здания на месте, если есть его информационная модель? Можно ли пользоваться информационной моделью здания прямо на стройке? Что делать, если при строительстве произошли отклонения возведённого здания от ранее созданной модели? Может ли компьютерная модель быть официальным документом? Что для этого надо? Может ли у здания быть несколько информационных моделей?

160

Глава 2. Информационное моделирование зданий

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM В основе технологии BIM лежит концепция объектно-ориентированного параметрического моделирования зданий. И этот подход принципиально отличает BIMпрограммы от всех остальных CAD-систем проектирования, как бы они при этом не назывались. Параметрическое моделирование как новое направление в автоматизации проектирования четко обозначилось в конце 1980-х годов, прежде всего благодаря усилиям бывшего профессора Ленинградского государственного университета и основателя компании Parametric Technology Corporation (PTC) Самуила Гейсберга. На сегодняшний день среди самой известной продукции PTC находятся машиностроительный комплекс Pro/ENGINEER (теперь он называется PTC Creo Parametric) и пакет для автоматизации научных и инженерных расчетов и символьных вычислений Mathcad. Появление в 1988 году программы Pro/ENGINEER буквально перевернуло рынок средств трехмерного моделирования благодаря заложенной в нее новой технологии параметрического проектирования на основе конструктивных элементов. До этого компьютерное проектирование фактически сводилось к черчению и механически повторяло действия человека, работающего с обычным кульманом, разумно выполняя эти действия (переносы, копирования, блоки и т. п.) вместо человека, но по его командам. Параметрическое же моделирование сделало возможным теперь менять уже созданную форму (плоскую или трехмерную) не многосложным перечерчиванием, а простым изменением числовых значений каких-то ее размеров (параметров). Более того, появление параметров сделало возможным устанавливать между ними связи и зависимости, в том числе и формульные, что повлекло за собой привлечение мощного математического аппарата для построения объектов и анализа их свойств. На простом языке это означало, что у компьютерных моделей появилась интеллектуальность.

2.3.1. Машиностроительный подход Сначала параметрический подход получил широкое распространение в машиностроении, а в последние почти два десятилетия особенно активно внедряется и в архитектурно-строительном проектировании. Напомним, что классические CAD-системы первоначально не были параметрическими. Построенные в них модели больше напоминали твердые компьютерные макеты из картона – вся информация носила только геометрический и цветовой характер (никаких материалов и прочностных характеристик), причем

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

161

все размеры модели (фигуры) были жестко определены и практически не поддавались редактированию – необходимые модификации предполагали переделку объекта почти «с нуля». При такой системе моделирования изменения в уже сделанной работе проводились практически вручную, когда пользователь перемещал отдельные ребра или грани объекта, а то и просто строил его заново, и такая рутина отнимала у проектировщиков много времени. Если добавить к этому, что при подобных корректировках многократно возрастает вероятность проектных ошибок, а все изменения в остальных чертежах надо потом также осуществлять вручную, то станет понятно, что параметризация компьютерного проектирования давно уже назрела. К настоящему времени компьютерные программы, построенные на принципах параметрического моделирования, достигли в своем развитии значительных высот и благодаря своей эффективности получили широкое признание у пользователей. Например, появились даже средства симуляции (компьютерной имитации) работы узлов и механизмов до изготовления их физических прототипов. А бумажная стадия проекта в машиностроении в ближайшей перспективе вообще может быть отброшена за ненадобностью. Современные технологии позволяют уже сейчас отлаженные на компьютере детали, в том числе и проверенные во взаимодействии с другими частями сложного механизма, прямо из моделирующей программы передавать на изготовление станку с ЧПУ, не тратя времени на вычерчивание проекций, разрезов и деталировки с проставлением всех размеров. Не меньшие (если не большие) перспективы «безбумажного» изготовления деталей открывает сейчас и 3D-печать. Таким образом, гораздо эффективнее и быстрее становится работать уже не с бумажной, а с электронной документацией. Причем не с документацией в ее классическом понимании, а с комплексами программ, которые генерируют модель и все необходимые для производства файлы данных, а затем сами этими файлами и распоряжаются. Проще говоря, в машиностроении наметилась четкая тенденция на замену «классической» бумажной документации компьютерными моделями, которые несут в себе не только «статичную» информацию, но и «динамику» работы изделий и механизмов, а также могут «напрямую» связываться с производством. Конечно, строительство – это не машиностроение. Достаточно взглянуть на любую стройку, и станет ясно, что здесь до комплексной автоматизации и компьютеризации «еще очень далеко», какие уж тут «станки с ЧПУ или 3D-принтеры». Тем не менее даже чисто машиностроительный подход к возведению зданий уже получил в строительстве немалое и весьма эффективное применение. Например, в 2010 году российская инженерно-консалтинговая фирма «ИРИСОФТ» объявила о завершении основанного на использовании Pro/ENGINEER проекта для российско-австрийской компании «Свой дом» из Уфы, которая специализируется на промышленном производстве и строительстве малоэтажных домов.

162

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Специально для реализации проекта была разработана технология производства малоэтажных домов, основой которых служат не имеющие аналогов в России трехслойные стеновые панели, которые используются и в качестве напольных и потолочных элементов дома. В заводских условиях, на обрабатывающем центре с ЧПУ, внутри панелей закладываются кабель-каналы для электропроводки, а также выполняется устройство проемов и  каналов для других коммуникаций в  соответствии с  проектом («спрятанные» в панели коммуникации существенно улучшают внутренний вид помещений). На заводе в панелях также устраиваются проемы под окна и двери, устанавливаются дверные и оконные блоки. Монтаж дома из готовых элементов осуществляется на площадке заказчика в течение 5–7 дней (рис. 2.3.1).

Рис. 2.3.1. Проектирование стеновых панелей и сборных домов из них в программе Pro/ENGINEER. Компания «Свой дом», 2010 год

Другой пример – печать домов на 3D-принтере. Рано или поздно это должно было случиться. Хотя на 3D-принтерах уже научились печатать еду, протезы, оружие и автомобили, до производства жилья с помощью этой технологии, по мнению специалистов, еще довольно далеко. И всё же шанхайская компания WinSun уже в 2013 году наладила «печать» небольших жилых зданий, используя в  качестве материала переработанные строительные отходы. Для производства используется «гигантский» промышленный принтер, размеры которого составляют 150×10×6 метров. Помимо высокой скорости производства, напечатанные дома отличаются низкой стоимостью  – менее 5  тысяч долларов за  единицу общей площадью 200 квадратных метров (рис 2.3.2).

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

163

Рис. 2.3.2. Напечатанный на принтере небольшой «домик» и некоторые стадии его создания. Компания WinSun, 2013 год

В ближайшее время планируется построить около 100 заводов по переработке строительного мусора в «чернила» для подобных устройств, а в Египте «расходные материалы» для 20 000 одноэтажных жилых модулей собираются получать из песка. Технология трехмерной «строительной печати» уже признана перспективной (даже революционной) в строительстве, способной решать вопросы с быстровозводимым жильем как для малообеспеченных слоев населения, так и для вполне респектабельных клиентов (рис. 2.3.3).

Рис. 2.3.3. Двухэтажный особняк стоимостью порядка 160 000 долларов. Компания WinSun, 2014 год

164

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Таким образом, разработанные для машиностроения и основанные на параметрическом моделировании технологии проектирования и изготовления компонентов окончательного изделия уже самым непосредственным образом находят свое применение при возведении зданий, в том числе и жилых, поднимая качество и производительность труда в строительстве на более высокий уровень. Но это – подход к созданию сооружения как к изготовлению сложного изделия, это еще не архитектурно-строительное проектирование и не сопровождение здания в период его жизненного цикла, это еще не BIM. Это, скорее, то технологическое окружение, которое делает BIM востребованным и даже необходимым.

2.3.2. В основании BIM лежит кит По мере развития программных средств опыты по использованию параметрического моделирования в архитектурно-строительном проектировании тоже проводились, и в большинстве своем они были весьма интересными и эффективными. Практически сразу после своего появления в 1984 году большой популярностью у архитекторов стала пользоваться программа ArchiCAD, которая по мере своего развития, пожалуй, в наибольшей степени представляла параметрический подход в массовом проектировании зданий. Но все же эксперименты с архитектурно-строительной параметризацией касались в основном уникальных зданий и сооружений. Среди таких проектов особенно хотелось бы выделить своеобразный высокотехнологичный эксперимент американского архитектора Фрэнка Гери (Frank Gehry) и коллектива руководимой им фирмы. Поскольку Фрэнк Гери в тот момент уже был лауреатом самой престижной для архитекторов Притцкеровской премии, он мог себе многое позволить, и он этим воспользовался. В теперь уже «далеком» 1990 году упомянутая группа энтузиастов приступила к реализации весьма оригинальной и, по мнению многих, экономически бесполезной идеи – установить необычную по форме и размерам скульптуру рыбы у береговой линии Олимпийской деревни Игр-92 в Барселоне (рис. 2.3.4). Замысел был грандиозен – скульптура имела длину 55 метров и высоту 35 метров. Ее не типичная для здания форма характеризовалась множеством кривых линий и поверхностей, техническое изображение которых оказалось несовместимо с традиционной двумерной документацией. Если говорить точнее, то очень быстро проектировщикам стало ясно, что чертежи на изготовление (отливку) деталей поверхности «рыбы» и всего остального должны быть только «трехмерными», поскольку плоские рисунки изогнутых поверхностей, какими бы красивыми они не были, все же выполняются в некотором приближении и с определенной долей условности, искажая реальную форму будущего объекта. Замысел же автора был в том, что «рыба» должна иметь высокую сборочную готовность, то есть основные задачи сборки конструкции должны решаться «на земле» (рис. 2.3.5).

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

165

Рис. 2.3.4. Скульптура рыбы у береговой линии Олимпийской деревни в Барселоне. Архитектор Фрэнк Гери. 1992 год

Рис. 2.3.5. Барселонская «рыба»: элементы поверхности

Проектирование «рыбы» началось по классической схеме – сначала был сделан макет, вернее целая серия обычных макетов, всесторонне раскрывавших замысел Фрэнка Гери. Затем техническим специалистам приходилось тщательно измерять эти модели, сделанные руками автора, выполнять сложные вычисления и уже по ним создавать множественные несущие элементы, изображая многочисленные виды и разрезы для более точного описания строительной конструкции.

166

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Естественно, создание таких чертежей требует огромного труда, и, как результат, они получаются очень дорогостоящими. При этом проект становится более сложным, чем он есть на самом деле, а также теряются гибкость и оперативность в работе. В такой ситуации подрядчики, не будучи уверены в том, какими конкретными способами необычные формы могут быть реализованы, как правило, допускают серьезные ошибки в оценке стоимости проекта, чаще всего ее серьезно завышая. В прежние времена это заставляло отвечающего за всю работу архитектора Фрэнка Гери, заинтересованного в строгом выполнении бюджета проекта, идти на компромисс в формообразовании, что тем самым ставило под угрозу осуществление задумок автора в их первозданном виде. То есть автору приходилось «наступать на горло собственной песне». При работе с барселонской «рыбой» Фрэнку Гери стало ясно, что больше с таким положением мириться нельзя. Но для реализации архитектурного замысла требовался новый технологический подход, связанный с параметрическим компьютерным моделированием, которое тогда активно внедрялось в аэрокосмической отрасли как самая передовая и многообещающая технология. В поисках механизма реализации проекта в 1990 году был проведен сравнительный анализ существовавшего тогда программного обеспечения, наиболее пригодного для решения поставленной задачи. В результате выбор архитекторов остановился на программе CATIA французской фирмы Dassault Systemes в качестве основной, поскольку она была способна задавать всякую поверхность, используя математические формулы (параметрический подход), которые могли бы быть использованы литейщиками для изготовления элементов скульптуры. Иными словами, и архитекторы, и строители способны были определить любую точку на любой части фигуры с помощью математической модели, созданной CATIA. После выбора программного обеспечения началась основная работа над «рыбой». Сначала была создана параметрическая модель объекта, а затем для проверки точности моделирования построили бумажный макет, все детали были изготовлены с помощью лазерного трехмерного резака, управляемого непосредственно по компьютерной модели. Таким образом, при новом подходе в проектировании и изготовлении скульптуры с самого начала использовались новейшие на тот момент технологические достижения из области машиностроительного производства, в архитектурностроительном проектировании ранее не применявшиеся. Результаты макетирования превзошли все ожидания. Из нескольких тысяч смоделированных связей только на двух была получена погрешность в 3 миллиметра, остальные размеры были совершенно идеальны. Поэтому неудивительно, что дальнейшее строительство «рыбы» проходило с поразительной для такого объекта скоростью и практически стопроцентной точностью. От проекта до завершения работы потребовалось всего шесть месяцев. При этом особо стоит

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

167

отметить высокую сборочную готовность составных частей «рыбы», поскольку их изготовление (машиностроительные технологии практически впервые напрямую пришли в строительство) управлялось непосредственно с компьютера (рис. 2.3.6).

Рис. 2.3.6. Барселонская «рыба»: вид снизу – так она воспринимается человеком

Сами сборка и монтаж конструкций, отлаженные на бумажном макете, также проходили по четко составленному графику и серьезных проблем у исполнителей не вызывали. А традиционных проектных документов для строительства или чертежей на выполнение и монтаж при работе потребовалось совсем немного. Забегая вперед, отметим, что «рыба» почти сразу после своего появления развеяла подозрения о своей «бесполезности» и стала одной из знаковых достопримечательностей Барселоны, постоянно привлекая к себе массу туристов со всего мира. И хотя Фрэнк Гери в скульптуре изображал карпа (это его любимая рыба), народ уважительно называет его творение «китом». Которому было суждено стать одним из китов в основании новой технологии проектирования – информационного моделирования зданий (рис. 2.3.7).

168

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.7. Высокотехнологичный карп, он же один из китов-основателей технологии BIM. Рядом загорают ничего не подозревающие туристы

Что же касается самого автора скульптуры, то положительный «рыбный» опыт сделал Фрэнка Гери одним из активнейших сторонников новой технологии проектирования, хотя о том, что это BIM, он тогда еще не знал (рис. 2.3.8).

Рис. 2.3.8. Штаб-квартира компании IAC в Нью-Йорке. Здание спроектировано по технологии BIM. Архитектор Фрэнк Гери. 2007 год

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

169

Эффект от применения новых компьютерных методов настолько впечатлил Фрэнка Гери, что он серьезно задумался над специализацией и совершенствованием компьютерных инструментов проектирования. И вот в 2002 году с его участием появилась новая, ныне всемирно известная, компания Gehry Technologies, в задачу которой входили создание, освоение и применение в архитектурно-строительном проектировании самых современных компьютерных методик и изобретений (рис. 2.3.9).

Рис. 2.3.9. «Танцующий дом» в Праге (источником вдохновения для автора послужил легендарный дуэт Фрэда Астора и Джинджер Роджерс). Проект полностью выполнен по компьютерной модели, уже без первоначального картонного макета – трехмерное эскизирование сразу осуществлялось на компьютере. Архитектор Фрэнк Гери. 1996 год

2.3.3. Современное развитие параметрического подхода После барселонского успеха вместе с архитекторами на новую «параметрическую» технологию работы перешла и строительная компания, непосредственно

170

Глава 2. Информационное моделирование зданий

создававшая «рыбу». Однако в целом в области архитектурно-строительного проектирования параметрические программы на тот момент широкого успеха не получили, поскольку еще существенно уступали CAD-программам в простоте и удобстве работы, возможности персональной компьютерной техники были маловаты, да и люди в большинстве своем к новой технологии работы еще не были готовы – сказывалась «профессиональная» (более правильно сказать – «ремесленная») инерция. Но все это время нарабатывался опыт (в том числе и машиностроительный) и формировалось понимание, что и как надо делать при параметрическом моделировании. Широким массам пользователей приходилось ждать, пока появятся и разовьются до высокого уровня (то есть доступного в понимании и удобного в использовании) соответствующие программные продукты. И вот, наконец, дождались. В наши дни, реализуясь главным образом через технологию BIM, параметрический подход стремительно, почти лавинообразно, завоевывает в автоматизации архитектурно-строительного проектирования главенствующее положение (рис. 2.3.10).

Рис. 2.3.10. Илья Буров. Каркас промышленного здания собран из библиотеки параметрических типовых элементов. Модель выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

171

Сейчас параметрическое моделирование уже стало настолько «модным», что даже некоторые традиционные CAD-системы начали трансформироваться в его сторону, называя это движением в BIM. В частности, параметрическим стал и классический AutoCAD. Фактически же сейчас речь идет уже не о модернизации или усовершенствовании существующих и хорошо зарекомендовавших себя архитектурно-строительных программ, а о смене концепций и появлении принципиально нового программного обеспечения, пусть часто и под старыми, привычными названиями. Правда, есть и одно «но». С появлением параметрического моделирования сообщество проектировщиков разделилось на две довольно устойчивые части. Одни стали активно использовать эти средства в своей работе, достигая новых высот и творческих успехов. А другие, несмотря на все очевидные преимущества параметрического подхода, упорно продолжают использовать компьютер лишь как большую чертежную доску. Как видим, в истории все повторяется. Но у параметрического подхода к моделированию – огромное будущее, поскольку он дает принципиально большую производительность труда и его «интеллектуальность». Приведем один «знаковый» пример использования параметрического подхода в проектировании. Известно, что у проектировщиков всегда возникает довольно много рутинной работы по весьма похожим (типовым) объектам, отличающимся лишь общими размерами и некоторыми другими количественными характеристиками (количество и расположение окон и дверей, разновидности внешней обшивки и т. п.), но требующими выдачи полной проектной информации. Такую работу никто не любит, поскольку она «не творческая» и отнимает много времени, но делать её приходится. Конечно, можно иметь запас типовых чертежей (компьютерных файлов), в которые каждый раз вносятся необходимые корректировки (фактически происходит перечерчивание), а затем проект передается заказчику. Это, безусловно, облегчает работу проектировщиков (и они так и делают), уменьшая объем рутинного труда, но не освобождает от него полностью. Однако в современных условиях наиболее естественным решением такой проблемы стало бы создание модели этого типового сооружения, восприимчивой к изменению основных параметров, из которой в автоматическом режиме можно получать нужную проектную информацию и оформленную документацию. И одним из первых примеров подобного рода стала многопараметрическая модель типового здания цеха, созданная новосибирскими BIM-специалистами (рис. 2.3.11). Всего модель имеет более ста параметров, из которых основными являются длина, ширина, высота, уклон кровли и положение оконных и дверных проемов. После задания необходимых параметров модель регенерируется в промышленный однопролетный цех с несущими конструктивными рамами переменного сечения, отвечающий всем предварительно введенным значениям (рис. 2.3.12).

172

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.11. Илья Беленький. Параметрическая модель типового цеха – мечта любого творческого проектировщика, уставшего от чертежной рутины. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

В модели имеются дополнительные подмодели, в том числе рам несущих конструкций, а также фундаментов, которые представляют самостоятельный интерес и могут использоваться как при создании моделей других типовых зданий, так и при конструктивном расчете (рис. 2.3.13). На практике после задания всех параметров на генерацию нового здания цеха уходит несколько минут. При этом генерируемая модель вставлена в специальный шаблон проекта, который позволяет систематизировать и вывести на листы необходимую графическую информацию: планы, планы кровли, фасады, разрезы, ведомости заполнения оконных проемов, специальные виды, а также спецификации для качественной оценки проекта: технико-экономические показатели, спецификации сэндвич-панелей, заполнения дверных проемов, заполнения оконных проемов, расхода металла на основные несущие конструкции и многое другое. Фактически сюда можно выводить всё, что требуется для оформления проекта (рис. 2.3.14). Хочется особо отметить, что проделанная работа не потребовала от исполнителей квалификации программистов (специальные компьютерные программы в этом случае не создавались за ненадобностью). Это были обычные проектировщики, но с отличным пониманием методологии и технологии информационного моделирования зданий.

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

173

Рис. 2.3.12. Илья Беленький. Некоторые таблицы параметров модели типового цеха. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

2.3.4. Объектно-ориентированная технология В основе BIM лежит объектно-ориентированное проектирование. Это означает, в частности, что все работающие в этой технологии программы предполагают моделирование на основе большого количества заранее созданных объектов, называемых семействами (или библиотечными элементами, классификационными элементами или как-то еще). И основные проектные операции ведутся с такими элементами как с неделимыми блоками, своего рода «комплектующими деталями» или «кирпичиками» для более сложных моделей. Название семейства (family) базовые объекты в BIM получили потому, что, будучи параметрической моделью какого-то строительного элемента, при использовании дают множество типоразмеров этого элемента. Библиотечные элементы (например, окна) можно в любой момент вставлять в стены проекта с различными параметрами, меняющими их расположение, ха-

174

Глава 2. Информационное моделирование зданий

рактеристики и в какой-то степени даже внешний вид. Но вы работаете с этими элементами целиком, определяя их связи с другими компонентами проекта (окна, двери) или внешними объектами (стены, кровля).

Рис. 2.3.13. Илья Буров. Параметрическое семейство несущих рам. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

Проще говоря, архитектор берет готовые окна и нужным образом вставляет их в стены своего проекта, сильно не задумываясь о том, откуда эти окна берутся. При таком подходе проектировщиков больше беспокоит создание стен, без которых окна существовать не могут. Делают же библиотечные элементы другие специалисты (например, представители фирм-производителей окон), до мелочей прорабатывая все детали, возможные варианты размеров, материалы и т. п., а затем выставляя эту продукцию проектировщикам на соответствующих сайтах в Интернете для всеобщего доступа. Конечно, проектировщик может и сам делать библиотечные элементы, если никого рядом не оказалось или он не нашел ничего подходящего среди готовых файлов. Или это его авторские окна, которых в принципе нигде нет в готовом виде. Последнее означает, что заложенные в проект уникальные окна потом кто-то будет делать по его (архитектора) компьютерным заготовкам. Чтобы делать библиотечные элементы самому, надо это уметь, к тому же технология их изготовления зависит от конкретной программы, в которой вы работаете. Но, во-первых, это несложно. Во-вторых, часто это быстрее и удобнее, чем искать готовое. Да и готовое вас может не всегда устраивать, требуя мелких изменений. В-третьих, в некоторых ситуациях (их, кстати, довольно много) другого выбора, кроме как делать нужные элементы самому, просто нет (рис. 2.3.15).

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

175

Рис. 2.3.14. Вот лишь некоторая информация, получаемая из параметрической модели цеха после ее генерации. Работа выполнена в Autodesk Revit, 2014 год

Главная идея библиотек готовых элементов заключается в том, что только производитель окон (или дверей, лестниц, навесных панелей, насосов, электрооборудования и т. п.) наилучшим образом знает технологические тонкости своей продукции, которые он закладывает в файлы вместе с сопроводительной информацией (классификационные коды, наименование по каталогу, физические характеристики, стоимость, данные о производителе и т. п.), необходимой для спецификаций и быстрого и точного оформления заказа.

176

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.15. Редактор семейств в программе Bentley AECOsim Building

Задача же архитектора – подобрать на основе авторского замысла и вставить в проект конкретные окна конкретного производителя, имеющего налаженное производство, подтвержденное качество и деловую репутацию. При этом наличие у производителя окон готовых библиотек существенно упрощает такие действия, что выгодно всем участникам проекта. Таким образом, реализуется заинтересованность производителей окон в том, чтобы проектировщики использовали на своих объектах именно их продукцию. Другие производители в этом тоже заинтересованы. Поэтому и они создают библиотеку уже своих окон и также делают ее общедоступной. И окружающий нас мир постепенно заполняется семействами заготовок для информационного моделирования зданий, ускоряя и облегчая проектно-строительную деятельность (рис. 2.3.16). Можно заметить, что на сайтах производителей тех или иных строительных изделий библиотеки элементов выкладываются в нескольких форматах файлов, соответствующих наиболее распространенным BIM-программам. К сожалению, такое «распыление средств» – сегодняшняя реальность, связанная с несовместимостью моделей, выполненных в разных программах. Но уже есть хорошие исключения. Например, благодаря многолетнему сотрудничеству компаний Autodesk и Bentley Systems семейства, выполненные в Autodesk Revit, подходят и для Bentley AECOsim Building.

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

177

Рис. 2.3.16. Технология BIM: слева – сайт одного из производителей окон, справа – заставка распространяемой на CD библиотеки элементов

При работе в BIM проектные организации берут все, что им подходит, и вставляют в свои проекты, меньше тратя времени на рутинную работу и больше думая о главном в своей деятельности – создаваемом объекте (рис. 2.3.17).

Рис. 2.3.17. Технология BIM: пример выхода в Интернет, выбора подходящей гаражной двери и вставка этой двери в проект. Программа Revit Architecture

178

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Довольно часто на стадии проектирования библиотечные элементы нужны без уточнения исполнителя (например, окна по конкретному ГОСТу). В таких случаях библиотеки элементов создаются производителями BIM-программ, заинтересованными фирмами или просто продвинутыми пользователями и обычно находятся в свободном доступе на соответствующих сайтах (рис. 2.3.18).

Рис. 2.3.18. Сайт www.autodeskcommunity.ru, с которого можно скачивать библиотеки для Autodesk Revit

Таким образом, BIM – это фактически двухуровневая технология. Один уровень – само моделирование, другой уровень – создание необходимых заготовок в виде семейств элементов.

2.3.5. Библиотечные элементы – основные «кирпичики» BIM Давайте теперь более подробно рассмотрим ситуацию с семействами элементов, без которых в BIM не создается ни одна модель. Как обычно, в этом вопросе существуют две крайности: одним хватает того, что есть, а также умения делать самим всё недостающее, а у других необходимость откуда-то брать библиотечные элементы вызывает панический страх и нежелание переходить на BIM. Поэтому не будет лишним детально обсудить, что такое библиотечные элементы и насколько они важны для BIM, все ли их можно собрать заранее и запастись на все случаи жизни, легко ли их создавать и изменять и, вообще, как часто с ними придется иметь дело.

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

179

Базовые (библиотечные) элементы, использующиеся в информационном моделировании зданий, условно можно разделить на шесть основных классов. Поскольку практически в каждой BIM-программе существует своя терминология, то мы в дальнейшем будем придерживаться неких общих названий (синонимов), отражающих суть явления, при этом наиболее близких к лексикону Autodesk Revit или Bentley AECOsim Building. Итак, рассмотрим основные группы базовых элементов (семейств, библиотечных элементов и т. п.). 1. Системные семейства (элементы-основы). Типичные представители: стены, крыши, перекрытия, трубы, воздуховоды, электрические кабели и т. п. Они играют основную роль в информационном моделировании, фактически создавая «каркас» виртуального объекта. Системные семейства являются основой для вставки других (встраиваемых) элементов (окон, задвижек, выключателей и т. п.). Элементы-основы не «живут» в виде отдельных файлов, так как не имеют заранее определенных геометрических границ. Поэтому они при моделировании не загружаются из библиотек, а создаются непосредственно в проекте. Однако это обстоятельство не мешает нам накапливать наработки системных семейств, просто у проектировщиков (или моделировщиков) они хранятся в файлах-шаблонах, с которых начинается проект, или переносятся из других проектов (рис. 2.3.19).

Рис. 2.3.19. Стены – типичный пример системных семейств. Слева направо: составная стена, собранная из двух семейств, затем идут три многослойные стены, причем две последние относятся к одному семейству, но имеют разные параметры вставки, в том числе высоту

Некоторые пользователи предпочитают заново создавать необходимые системные семейства в своем проекте, редактируя уже имеющиеся. Во-первых, это довольно легко, но заставляет лишний раз заглянуть внутрь объекта и все прове-

180

Глава 2. Информационное моделирование зданий

рить. Во-вторых, при таком подходе модель не перегружается заранее созданными заготовками «на все случаи жизни». Приведу пример, который меня в свое время поразил: пользователь жаловался, что в шаблоне проекта, с которым он работал, есть труба диаметром 200, а ему нужна была труба диаметром 300, и он её нигде не мог найти, из чего был сделан категоричный вывод, что в BIM всё плохо. На самом же деле нужно было просто зайти внутрь семейства «Труба 200», заменить в свойствах значение параметра «диаметр» 200 на 300 и сохранить это под именем «Труба 300». 2. Вставляемые в основу (зависящие от основы) элементы. Типичные примеры: окна, двери, сливы на крышах, вентили, выключатели и т. п.). Такие элементы без основы (стены, крыши, трубы, электрокабели и т. п.) существовать не могут. Более того, им нужна именно пригодная для них основа (например, окно вы в принципе никогда не вставите в вентиляционную трубу). Например, потолочный светильник может крепиться только к потолку, а проём в стене не может существовать без самой стены. Однако такие элементы уже допускают хранение в виде отдельных файлов. Но если со светильником всё понятно (это осязаемый предмет), то с проёмом возникают вполне естественные вопросы. В сущности, если проём ничем не обрамлен, то может показаться, что такой библиотечный элемент ничего «материального» и не содержит, фактически являясь «дыркой от бублика». Но эта «дырка» (точнее, ее геометрия с необходимыми изменяемыми параметрами, причем вырезаемая не на фиксированную, а на полную глубину любой стены, в которую вставляется проем) и является той информацией, которая хранится в файле семейства в библиотеке (рис. 2.3.20).

Рис. 2.3.20. Софья Куликова. Вентиляционный канал в кирпичной стене – типичный пример «дырки от бублика», когда встраиваемое семейство вырезается из уже построенной основы. Справа – так выглядит этот элемент в редакторе семейств Autodesk Revit

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

181

3. Самостоятельные элементы (компоненты). Типичные примеры: колонны, балки, мебель, настольные лампы, столбы наружного освещения, садовые скамейки и т. п. При размещении в проекте им не требуется специальная основа. Такие семейства хранятся в виде отдельных файлов и при необходимости загружаются в проект. Приведенный ниже пример показывает, что подобные элементы могут быть достаточно высокого уровня сложности и способны сами содержать вложенные семейства (рис. 2.3.21).

Рис. 2.3.21. Софья Куликова. Уникальная колонна, разработанная для внутреннего помещения общественного здания. Вверху – общий вид модели, выполненной как семейство (теперь ее можно использовать во многих проектах), внизу – визуализация интерьера с этой колонной

182

Глава 2. Информационное моделирование зданий

4. Аннотативные семейства (элементы оформления документации). К ним относятся всевозможные 2D-значки и символы, в том числе «интеллектуальные» (с автоматически заполняемыми значениями), использующиеся при создании чертежной документации: марки квартир, стрелки направления лестниц, штампы (основные надписи) на листах, специальные обозначения, схемы и многое другое (рис. 2.3.22).

Рис. 2.3.22. Типичный пример аннотативного семейства – отметка высотного уровня, используемая при оформлении чертежа. Справа – эта же отметка в редакторе семейств Autodesk Revit, где при необходимости можно осуществить любые изменения (столь странный вид стрелки объясняется тем, что одновременно показаны оба ее варианта, сверху и снизу).

Такие семейства легко редактируются и настраиваются под требования исполнителя. Их тоже можно хранить в отдельных файлах, образуя библиотеки, но чаще всего аннотативные элементы с конкретными параметрами сразу вставляют в шаблон проекта, изначально определяя стиль оформления документации, принятый в конкретной организации. Либо вставляют в семейства первых трех типов, в результате чего аннотативные обозначения попадают в документацию одновременно со вставкой элемента в модель (рис. 2.3.23). 5. Вспомогательные элементы. Обычно это 2D-объекты, необходимые для построения более сложных семейств. Типичные представители – профили перил, ограждений, бордюров, тел сдвига и т. п. Все они могут существовать в виде отдельных файлов и накапливаться в библиотеках.

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

183

Рис. 2.3.23. Игорь Козлов. Семейства в схеме внешних соединений. Аннотативные семейства могут специфицироваться, что позволяет, например, автоматически заполнять кабельный журнал

6. Формообразующие элементы. Это тоже вспомогательные семейства, но из-за особой роли, играемой в построении как формы самого здания, так и его отдельных элементов, их стоит в нашем списке выделить отдельно. Формообразующие элементы могут быть как контекстуальные (создаваемые и существующие внутри проекта), так и концептуальные, представленные отдельными файлами. Если первые передаются из проекта в проект (например, через буфер обмена), то вторые можно накапливать в библиотеках как самостоятельные «единицы хранения», а затем вставлять в основной файл. Типичные примеры: полусферы или иные формы для создания куполов. Эти фигуры служат основой для размещения уже реальных элементов здания (несущих каркасов, стен, покрытий, остекления и т. п.), причем «навешенные» на формообразующие элементы семейства и конструкции могут отслеживать изменения формы, согласованно меняя свое положение. Подобная связь делает возможным продолжение работы с формой объекта даже тогда, когда другие специалисты уже приступили к наполнению его конкретным содержанием. При этом некоторые характеристики зданий можно определять уже на стадии эскизного проектирования по их формообразующим элементам. После завершения формообразования семейства-формы могут удаляться из проекта за ненадобностью – «натянутые» на них элементы не исчезнут, а продолжат свое самостоятельное существование (см. рис. 2.3.33).

184

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Особенность формообразующих элементов, как и 2D-профилей, заключается в том, что они не являются непосредственно элементами здания (информационной модели) и носят скорее вспомогательный характер, но без них во многих случаях создание элементов здания крайне затруднено или вообще невозможно. Другой их особенностью является то, что накапливать такие элементы в библиотеках особого смысла нет: базовые фигуры есть практически во всех программах, все остальное строится индивидуально для каждого проекта. Тем не менее возможность накапливать или хранить отдельно формообразующие элементы тоже имеется. Технология BIM появилась сравнительно недавно, но уже существует множество сайтов производителей оборудования, проектировщиков, сообществ пользователей и просто энтузиастов, где в большом количестве выкладываются (обычно бесплатно) библиотечные элементы для тех или иных программ. К тому же весьма содержательные и постоянно пополняющиеся библиотеки элементов поставляются вместе с программами информационного моделирования. И хотя мы об этом уже говорили, но полезная роль таких сайтов настолько высока, что не лишне назвать еще некоторые из них (рис. 2.3.24).

Рис. 2.3.24. Примеры ещё двух источников библиотечных элементов: слева – сайт BIM-компонентов для ArchiCAD, справа – библиотеки для Autodesk Revit известного специалиста Алексея Борисова

Однако при переходе на BIM надо ясно понимать, что библиотек элементов, созданных на все случаи жизни, не существует. Они постепенно нарабатываются и распространяются создателями программ и пользователями. Но в значительной степени базовые элементы для своей модели пользователю придется делать самому. И в этом нет ничего сложного (рис. 2.3.25).

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

185

Рис. 2.3.25. Дмитрий Кулаков. Приточно-вытяжная установка в модели. Вверху – сама установка, выполненная как самостоятельное семейство, и таблица ее свойств. По таблице хорошо видно, что эти свойства в любой момент можно дополнить или изменить

Создавать свои библиотеки элементов умеющему человеку довольно просто. Особенно если можно использовать старые наработки, например из AutoCAD, а также при понимании уровня целесообразности проработки элемента. Более важно, чтобы BIM-программа, в которой вы работаете, была хорошо приспособлена для создания семейств элементов. Уже известно немало случаев, когда именно неудобство в создании (редактировании) библиотечных элементов становилось причиной перехода проектировщиков от старой, привычной программы, на другую, но более совершенную в работе с семействами.

186

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Вполне логично, что в BIM уровень детализации (внутренней проработки) модели обычно определяется целесообразностью при решении поставленной задачи. Например, если модель жилого дома нужна для оценки экономической эффективности проекта, то нет смысла для этого прорабатывать систему крепления подоконников. Вроде бы все понятно. И даже прописаны шесть базовых уровней детализации информационных моделей зданий LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 350, LOD 400 и наивысший LOD 500. Но что делать с библиотечными элементами, когда их уровень проработки не соответствует общему уровню детализации модели? Прежде всего часто сами компьютерные программы допускают возможность создавать библиотечные элементы, имеющие несколько уровней детализации, а затем уже в модели управлять переключением этих уровней в зависимости от ситуации (рис. 2.3.26).

Рис. 2.3.26. Алексей Савватеев. Стеновая панель. В модели одно и то же хорошо проработанное семейство может выглядеть по-разному в зависимости от требований, предъявляемых к виду (чертежному листу): слева – панель при низком уровне детализации, справа – при высоком (появились закладные детали). Программа Autodesk Revit

Более сложной ситуация становится тогда, когда в модель вставляются элементы, имеющие только высший (для конкретной ситуации – чрезмерный) уровень геометрической проработки. В этом случае единственный выход – сделать свой, упрощенный элемент и использовать его в модели (либо дополнительно иметь библиотеки элементов с пониженным уровнем проработки). Например, для одного из проектов заказчиком был выбран стул индивидуального дизайна. Но имевшаяся на сайте производителя мебели компьютерная модель стула была сделана для 3ds MAX, то есть характеризовалась сложной геометрией с большим количеством поверхностей и хорошо зарекомендовала себя при визуализации, но совершенно не предназначалась для информационного моделирования в Autodesk Revit. Непосредственная вставка этого файла в проекте неоправданно утяжеляла модель и создавала проблемы (черные пятна вместо

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

187

стульев) на планах помещений. Поэтому на основе импортированной геометрии в Autodesk Revit был создан разумно упрощенный аналог – новый библиотечный элемент, который и вставлялся в проект. А при визуализации этот «простой» стул заменялся на первоначальный «детализированный» (рис. 2.3.27).

Рис. 2.3.27. Юлия Курнаева. Стул индивидуального дизайна. Модель для 3ds MAX (слева), работа по переделке (в центре) и разумно упрощенный аналог (справа)

Часто можно услышать фразу: «Технология BIM не получит распространения, пока не появятся в достаточном количестве библиотеки элементов». На это можно ответить другой фразой: «Технология BIM предполагает повсеместное использование библиотечных элементов. Эти элементы несложно создавать самим. Более того, их постоянно придется создавать – фактически в этом и заключается основная часть процесса информационного моделирования зданий». Умением создавать семейства элементов определяется и квалификация BIMспециалиста: «Хороший рыбак умеет ловить любую рыбу, а не только ту, которая плавает в аквариуме рыбного магазина».

2.3.6. Параметры, определяющие геометрию здания Параметрический характер связей в информационной модели здания приводит к тому, что вся модель корректно обновляется при изменении отдельных элементов, поскольку все они по воле автора проекта соединены необходимыми зависимостями. Проще говоря, меняя какие-либо существующие параметры, вы придаете объекту новые геометрические очертания и качественно-количественные характеристики (рис. 2.3.28).

188

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.28. Пример использования одного и того же типа окна с различными значениями параметров ширины и высоты

Удобный интерфейс современных BIM-программ позволяет легко корректировать параметры и для уже вставленных в модель объектов, принципиально облегчая таким образом многочисленные внесения изменений в проект (рис. 2.3.29).

Рис. 2.3.29. Диалоговое окно изменения параметров уже вставленных в модель элементов (балконное окно с дверью). Программа ArchiCAD

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

189

Параметрическое моделирование также позволяет быстро и точно менять взаиморасположение объектов, поскольку одним из параметров управления геометрией может быть расстояние между ними. Если объекты объединены (различными способами) в какие-то группы, то перемещаться будут целые группы (двинув один объект, вы потянете за ним все остальные, связанные с ним). Для практики архитектурно-строительного проектирования это означает, например, возможность быстрого осуществления перепланировки помещения. Если вы уже жестко задали какие-то связи (например, положение угла стены или расстояние от угла стены до окна), а затем двигаете перегородку, то она переместится, не нарушив установленного вами порядка, то есть сохранив логику проекта (рис. 2.3.30).

Рис. 2.3.30. Изменение расстояния между стенами приводит к перемещению межкомнатной перегородки

Не менее эффективно параметрическое моделирование зарекомендовало себя и при корректировке внешней формы сложных зданий, комплексное проектирование которых на тот момент уже успело далеко уйти от начальной стадии (может быть, даже приблизилось к стадии завершения).

190

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Например, если в процессе работы понадобится отодвинуть одну из стен здания, то это действие автоматически повлечет за собой (осуществит) корректировку всего остального: изменение формы крыши и перекрытий (поскольку они были построены по стенам и ходят теперь за ними, как привязанные), перемещение окон и дверей (по той же причине), удлинение или укорачивание систем коммуникаций (если они «привязаны» к стенам), модификацию всех остальных элементов, которые соединены логическими зависимостями с этой стеной. Благодаря параметрическому характеру BIM в такой ситуации проектировщику надо просто дать команду на перенос стены и ознакомиться с результатом. Правда, есть небольшое уточнение – предварительно надо правильно задать все связи и зависимости между элементами проекта. Так что при технологии BIM человеку всегда есть чем заниматься. И если раньше постоянные исправления в проекте вызывали у рядовых исполнителей тихий ужас, то сейчас возможность их согласованного осуществления практически на любой стадии работы не только не мешает, но даже позволяет ускорять процесс моделирования параллельной работой специалистов. Огромные потенциальные возможности, определяемые параметрическим подходом в проектировании, естественно, требуют от исполнителей более высокой квалификации, но делают архитектора или другого специалиста более свободным в своем творческом поиске. Если вы в осуществлении проекта уже были близки к его завершению, а вас вдруг осенила новая, еще более замечательная идея, не бойтесь претворять ее в жизнь и переделывать проект – параметрическая модель очень «эластична» к различным изменениям. Все, что вы ранее сделали, корректно трансформируется в новый замысел, а не пропадет, как это часто случалось при простом геометрическом моделировании (компьютерном черчении) (рис. 2.3.31). При проектировании здания огромную роль играет правильное первоначальное определение его формы. Для этого создается опять же параметрическая по своему характеру формообразующая модель, играющая роль гибкого компьютерного макета будущего сооружения, с которой затем проводятся различные пластические операции. Менять форму такой «заготовки» очень легко, так что самые смелые фантазии и эксперименты архитектора могут найти здесь свое геометрическое воплощение. И сразу пройти первичную оптимизацию по наиболее общим условиям, сформулированным в проектном задании либо вытекающим из авторской концепции и основных законов композиции. Известно, что уже по геометрии замышляемого объекта можно прогнозировать его будущие эксплуатационные характеристики. И основным показателем здесь является коэффициент компактности здания. Обычно проектировщики доходят до него, когда приступают к теплотехническому расчету. Но на такой стадии уже поздно что-либо менять в форме здания, либо это связано с большими переделками проекта. Правильнее было бы определять коэффициент компактности на этапе эскизирования, когда на него еще можно непосредственно воздействовать, меняя геометрию объекта. Если добавить, что уменьшение коэффициента компактности

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

191

приводит не только к возрастающему расходу тепла, но и к увеличению стоимости и сроков строительства, а также ухудшению некоторых других параметров здания, то становится совершенно очевидно, что чем раньше мы этот коэффициент определим и оптимизируем, тем будет лучше.

Рис. 2.3.31. Татьяна Аршинникова. Объемное компьютерное эскизирование для здания «Народного дома». Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Конечно, не надо останавливать полет мысли творца-архитектора в процессе формообразования. Но будет весьма неплохо, если рядом с новой формой на экране появится и ее коэффициент компактности, поскольку хороший коэффициент компактности на эскизной стадии – это «корректировка» архитектурной мысли в правильном направлении и немалые деньги, сэкономленные при строительстве и эксплуатации здания. Вообще-то, коэффициент компактности вычисляется не просто. Но недавно группа российских ученых предложила для этого параметра здания упрощенный эквивалент [11], который легко можно вставлять в спецификации и вычислять в интерактивном режиме при работе с формой будущего объекта. Приводим здесь эту весьма простую формулу для коэффициента компактности К в терминах Autodesk Revit:

192

Глава 2. Информационное моделирование зданий К = 6*(V^(2/3))/S,

где V – общий объем формообразующего элемента (предполагаемого «тела» здания), а S – площадь его полной поверхности (рис. 2.3.32).

Рис. 2.3.32. Эксперименты с формой сооружения в Revit Architecture с автоматическим определением общей площади здания и коэффициента компактности. В данном случае изменение коэффициента компактности с 0.72 до 0.86 приводит к уменьшению примерно на 5% стоимости будущего здания

По завершении экспериментов с внешним обликом модели полученная форма служит заготовкой, на которую «натягиваются» или «наклеиваются» стены, крыши, межэтажные перекрытия, несущие конструкции и все остальное, что необходимо для здания (рис. 2.3.33).

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

193

Рис. 2.3.33. Построение формообразующего элемента и создание по нему полноценной модели здания. Леонид Скрябин. Проект этнографического центра народов Камчатки. Дипломный проект по специальности «Проектирование зданий». Модель выполнена в Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2010 год

Многие в детстве делали так фигурки из папье-маше, только компьютерное «папье-маше», являющееся основой информационной модели будущего здания, может быть задумано из стали, стекла, бетона и других материалов и тут же перейдет в планы, фасады, разрезы, спецификации и расчеты.

2.3.7. Параметры, не влияющие на геометрию объекта Кроме параметров, определяющих пространственные характеристики здания, есть еще и много других величин, отвечающих, в частности, за механические, теплотехнические и иные свойства или стоимостные показатели как всей модели, так и входящих в ее состав элементов. Такие параметры, не влияющие на геометрию объекта, принято называть атрибутивными. И именно они составляют основную часть содержащейся в модели информации. Рассмотрим самый «простой» элемент любого здания – стены, которые просто напичканы очень важной атрибутивной информацией. Например, если у многослойной стены поменять качество и стоимость пошедшего на ее изготовление кирпича, то возрастут сметная стоимость объекта и его прочностные показатели. А если заменить материал теплоизолирующего слоя, то это приведет к корректировке теплотехнических характеристик всего здания. Но внешне (если не изменилась толщина стены) это никак не будет заметно (рис. 2.3.34).

194

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.34. Пример использования составных стен с физическими и геометрическими характеристиками каждого слоя

Если же увеличить толщину теплозащитного слоя, то изменится и геометрия здания, но сохранятся все связи стены и ее сопряжения с другими стенами, а вставленные окна и двери останутся на своих местах относительно этой стены (только увеличится глубина проемов, расширятся подоконники и т. п.), поскольку в параметрической модели задаются и сохраняются иерархия подчиненности объектов и опять же их связи. Конечно, остается вопрос: куда двинутся расширяющиеся стены: внутрь здания или наружу? Ответ прост – все зависит от привязки, использовавшейся архитектором при построении стен. Если привязка шла по оси, то стена расширится в обе стороны, а если по внешней поверхности стены – то только внутрь здания, оставив внешние контуры объекта неизменными. Такая технология позволяет при компьютерном проектировании (информационном моделировании) здания следовать обычной последовательной логике и практике построения объекта (например, сначала стены, а потом уже окна и двери, а не наоборот – стену в окно или окно в пустоту вы не вставите), что очень понятно и удобно для проектировщиков. Причем, если вы сказали стенам «быть здесь», они всегда «здесь» и будут, что бы с ними качественно не происходило. Не менее важно и то обстоятельство, что можно сразу изменить какие-то параметры у всего типа стен. Для этого достаточно зайти в тип стены и осуществить необходимую корректировку. В этом случае все стены данного типа, использованные в проекте, автоматически поменяются на новые, опять же сохранив все

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

195

установленные ранее связи, причем пользователь не потратит на это практически никаких усилий – ему не надо ходить по зданию и менять стены, достаточно просто единожды внести корректировку в их описание. Так, например, один специалист может проектировать какие-то системы здания, а другой в это же время – изменением теплоизоляции стен оптимизировать его теплопотери до нужной величины. И никто из них не беспокоится, что он может что-то нарушить в проекте у смежников (если, конечно, делать технологические отверстия только в заранее согласованных местах). При этом третий участник проекта тут же получает информацию, сколько все это будет стоить, а четвертый – сколько и какого утеплителя понадобится и где его взять. Наконец, проектировщик, занимающийся стенами, может вообще не знать, какой утеплитель будет использован (этот вопрос может быть просто еще не решен), поэтому он будет закладывать в стены «абстрактный» утеплитель (или вообще его не закладывать), фокусируя свое внимание на общей планировке здания. А потом он или кто-то другой добавит в стены дополнительную информацию как по толщине и расположению утеплителя, так и по его свойствам. Описанная выше возможность вносить изменения в модель на любой стадии работы с ней – одна из наиболее сильных сторон технологии BIM. У каждого здания, особенно жилого, есть группа характеристик, имеющих особое значение для риэлторов, – площади помещений, поскольку при продаже именно по ним обычно рассчитываются стоимости сделок. Торговые операции с помещениями начинаются уже тогда, когда само здание еще только проектируется. Поэтому оперативная информация по площадям внутри здания нужна в каждый момент времени, даже если окончательных цифр по объекту еще нет. Естественную трудность для риэлторов представляет тот факт, что проект до окончания строительства много раз переделывается и уточняется, а это означает, что данные по помещениям требуют постоянной корректировки, что многократно увеличивает вероятность коммерческих ошибок при сделках с недвижимостью. Любой риэлтор скажет вам, что если при заключении договора ошибиться с площадью в большую сторону, то хитроумный покупатель потом затаскает вас по судам и все дела выиграет. При информационном же моделировании зданий точные площади любых помещений моментально корректируются при изменениях в проекте и выдаются программой по первому требованию как на планах этажей, так и в виде соответствующих спецификаций и таблиц. Так что выгода, причем совершенно конкретная и осязаемая, от параметрического моделирования проявляется и здесь (рис. 2.3.35). Параметрическое моделирование позволяет также менять и характеристики применяемого для оснащения здания оборудования (конечно, если это предусмотрено производителем используемого оборудования – в этом случае изменения технических параметров оборудования допускаются и при моделировании).

196

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Рис. 2.3.35. Технология BIM: необходимые характеристики помещений на плане этажа жилого здания проставляются автоматически

Например, на рис. 2.3.36 показана вставленная в модель повысительно-насосная станция. Вверху мы видим саму установку (довольно сложной формы) и таблицу ее свойств, которая имеет много свободных мест для заполнения. При определенном навыке такой библиотечный элемент сделать несложно, но, в принципе, проектировщику, если у него нет этого элемента, такая детально проработанная форма и не нужна. Для информационного моделирования будет достаточно некой «коробки», повторяющей габаритные размеры насоса с точным указанием на ней мест подключения (на модели выделены цветными линиями) и исчерпывающей таблицей свойств. Геометрические размеры будут точно определять место элемента в общей системе, а атрибутивные характеристики – включаться в необходимые спецификации. Вставив такую «коробку» в модель, можно спокойно ждать, когда этот детально проработанный элемент появится наконец в какой-нибудь библиотеке для последующего заимствования, либо при случае сделать его самому, если, конечно, в этом будет необходимость. Использование библиотечных элементов существенно облегчает труд проектировщиков (моделировщиков), но имеет и свои недостатки. Выделим основные: 1. Оказавшаяся в библиотечных элементах информация может быть «не самой свежей». Конечно, авторы библиотек заинтересованы в обновлении информации, и они такое обновление регулярно осуществляют. Но все равно существует вероятность получения пользователем не самой актуальной версии элементов (например, они были скачаны и вставлены в модель до последнего обновления). 2. Атрибутивной информации может быть так много (например, инструкция по эксплуатации установки), что, будучи помноженной на количество устройств, она сделает модель «неподъемной».

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

197

Рис. 2.3.36. Дмитрий Кулаков. Библиотечный элемент повысительно-насосной установки. Главное в этом элементе – его свойства, габаритные размеры и соединение с другими элементами системы. Но форма, передающая правильный внешний вид, тоже не помешает, особенно на стадии эксплуатации здания

Эти вопросы роста объема и актуализации информации решаются через специальные (или встроенные в программы) веб-интерфейсы, заменяющие саму объемную информацию простой ссылкой на соответствующий раздел на сайте производителя.

198

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Но проектировщик (моделировщик) или пользователь всю эту «внутреннюю кухню» не обязан знать – здесь работает технология BIM. Он просто оперативно получает информацию.

2.3.8. Формы и способы работы с моделью Использование BIM позволяет вести работу с моделью здания непосредственно из любого вида этой модели. Такими видами могут быть поэтажные планы, фасады, разрезы, трехмерные виды, чертежные листы. И, что весьма необычно для классически воспитанного пользователя, видами модели являются даже различные таблицы и спецификации с их полями. Если в модель требуется внести изменения, то проектировщик (моделировщик) может перейти для работы на тот из существующих видов, который для этого наиболее удобен, поскольку все виды, являясь просто видами единой модели, синхронизированы между собой и обновляются автоматически при изменении модели. Либо можно создать новый вид, лучше всего отвечающий решению поставленной задачи. Проектировщики «старой закалки», привыкшие иметь дело с планами и фасадами, могут и дальше продолжать работать в таком режиме, создавая при этом не просто трехмерную, но и даже информационную модель здания. Но в ряде случаев удобным для работы видом может быть какая-либо спецификация. Например, если вы поменяете тип некоторого (конкретного) окна в спецификации окон или вообще удалите его из этой таблицы, то в модели (следовательно, и на всех других видах) это окно поменяет свой внешний вид или просто исчезнет, и даже отверстия в стене на его месте не останется (рис. 2.3.37). Другое проявление удобства технологии BIM – создание документации к проекту. В жизни большинство проектных ошибок появляется именно на стадии формирования документации, особенно если в проекте осуществляются изменения, которые потом по каким-то причинам, как правило «человеческого фактора», в эту документацию не попадают. Если проектная или строительная организация работает с федеральными деньгами, то она периодически (систематически и довольно часто) по этим деньгам отчитывается, причем на больших объектах вес отчета обычно исчисляется не одной сотней килограммов. При этом никаких ошибок и нестыковок в предоставляемых отчетах не должно быть, иначе можно с деньгами очень быстро расстаться по совершенно формальному признаку. Другая ситуация – участие в конкурсе на проектирование какого-либо объекта. Проектное предложение всегда должно быть сильным и хорошо проработанным, а сроки, отведенные на конкурс, обычно небольшие, особенно между первым и вторым турами. Если ваше предложение прошло первый тур, оно чаще всего получает какие-то замечания или пожелания (иногда переворачивающие все с ног на голову), а ко второму туру надо не просто все переделать, но и уйти дальше в проработке проекта.

2.3. Параметрическое моделирование – основа BIM

199

Рис. 2.3.37. В информационной модели здания все виды взаимосвязаны – удаление окна из спецификации приводит к удалению этого окна из модели

Поэтому в крупных проектных организациях существуют специальные подразделения, занимающиеся только подготовкой сводной документации. А небольшим организациям такие подразделения просто не по карману. При проектировании же в технологии BIM сначала делается модель. Затем на основании информационной модели здания формируется вся рабочая документация, а при изменении модели документация обновляется автоматически. Другими словами, рабочая документация тоже становится «параметрической». Проще говоря, при работе в BIM для внесения изменений в рабочую или конкурсную документацию надо осуществить эти изменения в модели здания, а потом просто заново распечатать все, что необходимо. При таком подходе теоретически ошибки исключены. Практически же они могут появиться только в тех случаях, когда вы неправильно изменили саму модель («человеческий фактор», к сожалению, всегда присутствует). Но и в этом случае со стороны BIM-программ есть определенный контроль за возможными нестыковками и коллизиями в проекте.

200

Глава 2. Информационное моделирование зданий

Быстрая корректировка проектной документации в условиях рыночных отношений имеет очень важное коммерческое значение, поскольку повышает конкурентные преимущества проектной организации. Автору известен случай, когда одна российская проектная фирма выиграла конкурс на проектирование довольно сложного объекта. Одним из факторов, решившим исход голосования комиссии в ее пользу, было то обстоятельство, что фирма гарантировала в случае внесения изменений в проект предоставление новой откорректированной проектной документации в течение двух рабочих дней. Конкуренты же не поверили в такую возможность, считая это нечестным ходом в конкурсной борьбе. Но на самом деле все обстояло очень просто – фирма-победитель к тому моменту уже довольно серьезно работала в технологии BIM и достаточно хорошо представляла все ее преимущества. Думается, что и по остальным параметрам она тоже обошла своих конкурентов.

Вопросы для самоконтроля 1. Что такое параметрическое моделирование? 2. Какие параметры влияют на геометрию объекта? 3. Назовите параметры, которые существенны для проекта, но не меняют геометрию здания. 4. Облегчает ли параметрическое моделирование сам процесс проектирования, или оно усложняет его? 5. Где брать семейства элементов, если их нет? Если они есть, но не подходят? 6. Что делать, если библиотечный элемент не того уровня детализации, который нужен? 7. Что делать, если у библиотечного элемента не хватает нужных вам параметров? 8. В чем могут быть экономические преимущества параметрического проектирования? 9. Какую выгоду от работы с параметрическими программами получает проектная организация? 10. Для чего нужен коэффициент компактности здания? 11. Может ли у библиотечного элемента в качестве параметра присутствовать его стоимость? Что делать, если стоимость поменялась? 12. Могут ли библиотечные элементы быть вообще без параметров? 13. Как быть, если библиотечный элемент создан для одной программы, а его хочется применить в другой программе? Кто виноват и что делать? 14. Можно ли работать в BIM-программе вообще без использования библиотечных элементов? 15. Надо ли знать основы программирования при работе с BIM-программами?

Глава 3 Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM 3.1. Внедрение BIM в организации.

3.1.1. Десять заповедей, позволяющих избежать многих ошибок. 3.1.2. Для чего нужен BIM-менеджер. 3.1.3. Роль пилотных проектов во внедрении BIM. 3.1.4. Уровни детализации и информативности элементов модели. 3.1.5. BIM-регламент организации. 3.1.6. Как подбирать BIM-программы. 3.1.7. Общий план внедрения BIM. 3.1.8. Особенности внедрения BIM в крупной организации.

3.2. Какие доходы приносит BIM.

3.2.1. Проектирование здания. 3.2.2. При проектировании здания закладываются его эксплуатационные характеристики и расходы. 3.2.3. Строительство, капитальный ремонт и снос здания. 3.2.4. Эксплуатация зданий. 3.2.5. Польза от BIM для заказчика (собственника). 3.2.6. Общие выводы.

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне.

3.3.1. Из истории внедрения картофеля в Европе и России. 3.3.2. Опыт внедрения BIM в Великобритании. 3.3.3. BIM-стандарты и классификаторы. 3.3.4. Уровни зрелости BIM. 3.3.5. BIM в сметном деле – вопрос государственной важности. 3.3.6. Внедрение BIM в России – совсем немного истории. 3.3.7. План внедрения BIM в России.

202

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

В главе рассмотрены задачи гидрогазодинамики и теплопередачи, решённые посредством SolidWorks Flow Simulation. Это инструмент численного моделирования, основанный на методе конечных объёмов. Могут решаться стационарные и нестационарные задачи. При решении тепловых задач существенным достоинством подобных инструментов является расчёт течения. Это избавляет пользователя от необходимости назначать коэффициенты теплоотдачи – искусственные критериальные сущности, описывающие взаимодействие текучей среды с телом. Ключевым вопросом при использовании численных алгоритмов является построение сетки, позволяющей воспроизвести закономерности течения и взаимодействие с границей. Сеточный алгоритм Flow Simulation обладает свойством адаптивности в самом широком смысле этого понятия, согласовывая сетку с формой тел, поверхностей раздела, проходных сечений, а также позволяя автоматически перестраивать её в процессе расчёта. Внедрение новой технологии – это всегда интересный, увлекательный, прогрессирующий процесс, который требует немалого времени и усилий и гарантированно сопровождается яростным сопротивлением консерваторов, поддержанным сомневающимися и просто нежелающими что-то новое осваивать. При этом на первом этапе обычно новаторская мысль лидеров намного обгоняет технические возможности своего времени (обеспечение комфортного уровня работы), что даёт дополнительные (иногда, впрочем, единственные) козыри оппонентам. Но успешное внедрение новой технологии всегда даёт очень значимый (иногда всё принципиально меняющий) экономический эффект, а также почет и уважение инициаторам этого внедрения. И тут обычно выясняется, что никаких противников у новой технологии и не было, а некоторые оппоненты даже объявят себя её уверенными и постоянными сторонниками. Но всё это будет потом, а сначала – стена непонимания, борьба и преодоление трудностей. В случае с BIM всё обстоит именно таким образом. Но есть и некоторая специфика: 1. Технология информационного моделирования внедряется как «снизу» (со стороны и по инициативе предприятий, организаций и даже их отдельных сотрудников), так и «сверху» (по инициативе государства или крупных компаний в масштабах всей страны). 2. Уже имеется успешный опыт стран, идущих по пути внедрения BIM впереди России, который может существенно облегчить наше движение в этом направлении. Надо только этот опыт правильно и своевременно воспринимать. Процесс внедрения чего-то нового всегда делится на пять основных стадий, выделение которых народная молва приписывает нашему прославленному и остроумному академику-кибернетику Виктору Глушкову: шумиха, неразбериха, поиск виновных, наказание невиновных, награждение непричастных. Каждый может проследить эти стадии на примере какого-то проекта у себя в организации. Но сейчас, когда к внедрению BIM в России стало подключаться

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

203

государство, у нас появляется шанс увидеть эти стадии и в масштабах всей страны. Конечно, технология BIM неизбежно будет внедрена в России, и она поднимет нашу строительную отрасль на новый уровень. Но это потребует времени и усилий. А также специальных знаний. В этой части книги мы постарались собрать именно такие знания, накопленные в процессе работы компании «Интеграл Консалтинг», а также полученные из анализа деятельности других организаций и международного опыта. Эти знания имеют отношение к крупным, средним и мелким компаниям, даже к частным предпринимателям, поскольку умело используемое информационное моделирование выгодно для всех. Конечно, у каждого участника проектно-строительной деятельности будет «свой путь в BIM», учитывающий именно его особенности и специфику. И всё же многое из изложенного здесь сформулировано в виде конкретных рекомендаций, приемлемых для всех. Успех сам не приходит, его надо достичь. Но получается это не у всех, а только у смелых, решительных и знающих. Отдельный раздел этой главы посвящён экономической стороне внедрения: расходам и доходам. Совершенно очевидно, что никто посторонний денег на внедрение BIM давать не будет, как не будет и платить за то, что проекты выполняются на основе информационного моделирования. Все требуемые средства появляются из сэкономленных внутренних резервов. И эти средства получаются весьма немалые, если BIM внедрять правильно. И ещё – это очень важно. Информационное моделирование – это технология, предназначенная для помощи человеку, а не работающая вместо него. Если ктото ожидает от BIM, что наступит эра, когда «нажал кнопку – и дом готов», то он сильно ошибается. Хотя, конечно, такая эра когда-нибудь наступит. Другое заблуждение – некоторые считают, что результаты использования BIM (итоговые сооружения) выглядят как-то по-особому. Даже вспоминается высказывание одного из яростных противников BIM: «Через четыре года дома, спроектированные в BIM, начнут падать!» Кстати, обозначенный этим «пророком» срок уже вышел, но про начавшиеся разрушения пока ничего не слышно. Если проекты, выполненные в BIM, чем-то и отличаются внешне, то в первую очередь более высоким уровнем сложности и продуманности решений, поскольку информационное моделирование освобождает человека от рутины и позволяет ему больше заниматься своим основным делом – зодчеством (рис. 3.1).

204

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

3.1. Внедрение BIM в организации Процесс внедрения BIM в рамках одной организации (пока чаще всего проектной) всегда уникален, весьма привлекателен ожидаемыми результатами, но при этом несёт некоторую опасность возможной неудачи как для самой организации, так и лично для того, кто внедряет, и потому очень интересен.

Рис. 3.1. Андрей Захаров. Проект экодома для небольшой семьи, выполненный в стиле «шале». Домик внешне красивый, но главное в нём – функциональная продуманность (конструкции допускают пристройки для расширения жилплощади) и инженерная начинка. Работа выполнена в Autodesk Revit. НГАСУ (Сибстрин), 2014 год

Опыт общения с представителями других профессий показал, что по характеру решаемых задач ближе всего к тем, кто внедряет BIM, стоят врачи-психиатры, особенно практикующие в клиниках. Почему? Да потому, что внедрение любой новой технологии, особенно такой «революционной», как BIM, в первую очередь происходит в головах людей, а уже потом «на производстве». И многовековой опыт мировой психиатрии позволяет надеяться, что и с нашим более молодым процессом внедрения BIM удастся как-то справиться. Во всяком случае, уже на основе многочисленных «историй болезни» по освоению информационного моделирования выявлены некоторые закономерности, а также появились практические рекомендации, как и что лучше делать. А то, что процесс внедрения BIM – болезненный,

3.1. Внедрение BIM в организации

205

ни у кого не должно вызывать сомнений. Как и то, что «выздоровление» поднимает организацию на более высокий технологический уровень и приносит истинное наслаждение его творцам, если они, конечно, доживут до этого счастливого дня. Итак, закономерности и рекомендации. В ряде случаев для простоты изложения они сформулированы для проектных организаций, хотя после небольшой «словесной» модификации подойдут и для строителей, и для эксплуатационщиков, и для девелоперов, и для всех остальных, кто хочет внедрять у себя BIM.

3.1.1. Десять заповедей, позволяющих избежать многих ошибок Этих заповедей сформулировано десять, хотя можно было бы написать и больше – фактического материала о внедрении BIM в нашей стране и в мире уже накопилось много. Но все же стоит остановиться на десяти наиболее общих и адресовать их в первую очередь руководителям организаций, в основном проектных, которые своими решениями определяют направление работы и в значительной степени закладывают успех внедрения новой технологии. Заповедь первая: «BIM – это не CAD!» Эту простую и точную, как выстрел, фразу «BIM is not CAD!» впервые явно высказал британский специалист по САПР и журналист Мартин Дэй в статье 2013 года, с переводом которой можно познакомиться на сайте isicad.ru [16] (рис. 3.1.1).

Рис. 3.1.1. Статья Мартина Дэя содержит еще и замечательный по своей доходчивости рисунок

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

206

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Дело в том, что практически все организации уже имеют опыт внедрения компьютерных программ. Это, конечно, хорошо, но это таит в себе и определенную опасность, поскольку специалисты этих фирм обычно считают, что, действуя аналогичным образом, они и в этот раз справятся с поставленной задачей – внедрением BIM. Подобная уверенность часто приводит к явной недооценке возникающей проблемы. Ведь переход на BIM – это изменение самого подхода к проектированию, а не смена программ компьютерного черчения. Возникающая задача принципиально более сложная: на этот раз придется менять и психологию проектировщиков, и наработанные производственные связи и процессы, хотя, конечно, без освоения новых программ тоже не обойтись. Проиллюстрируем сказанное одним, но довольно типичным примером. В организации, приступающей к внедрению Revit, мне объяснили, что они в этом деле не видят ничего сложного и сами справятся: у них «уже разработаны стандарты, где всё прописано по работе, там даже указано, кто какие слои кому передает». А в Revit, как известно, слоёв вообще нет! Это типичный пример, когда «люди всё знают», но элементарно не понимают, о чём идёт речь, и таких примеров много. Так что предупреждение «BIM – это не CAD!» должно заставить специалистов насторожиться и более внимательно подойти к вопросам перехода организации на технологию информационного моделирования. Заповедь вторая: «Не надо переводить на BIM всех сразу, да ещё в приказном порядке». Несоблюдение этой заповеди может привести к очень тяжелым, порой катастрофическим последствиям, когда нормально работающая организация вдруг впадает в хаос и перестаёт ритмично выдавать ожидаемую продукцию. Почему и из-за чего такое может произойти? Давайте представим проектную фирму, которая давно и стабильно работает в CAD. Возможно, у неё не самая лучшая организация взаимоотношений между исполнителями и не самая высокая производительность труда. Но эта организация устойчиво и ритмично работает и постоянно приносит доход (рис. 3.1.2). Теперь предположим, что руководством принято решение о переходе на BIM и организовано (проведено) обучение сотрудников новым программам. В результате сотрудники организации разделятся (условно) на три категории: самые темные кружочки – это те, кто хорошо освоили новые программы, кружочки средней интенсивности – освоили на среднем уровне, светлые кружочки – сотрудники, плохо освоившие новые программы (причины могут быть разные, от неумения до нежелания переходить на что-то новое). В результате такая проектная организация становится «пёстрой» (сотрудники работают с разной скоростью и пониманием), выходит из своего устойчивого состояния и перестает ритмично и слаженно работать, срывая сроки, понижая качество проектов и ничего не получая взамен (рис. 3.1.3).

3.1. Внедрение BIM в организации

207

Рис. 3.1.2. Организация, работающая в CAD, имеет устойчивую отлаженную структуру

Рис. 3.1.3. Такая организация больше не может ритмично и слаженно работать

Что делать в такой ситуации? Рецепт известен: надо тех, кто «может» работать в BIM (предрасположен к информационному моделированию), собрать в один коллектив, а остальных, кто «не может» – в другой. Кто есть кто – это быстро выяснится, но лучше этот результат получить путем анализа и «чистого рассуждения», нежели через эксперимент над всем коллективом. Затем надо сделать так, чтобы оба коллектива автономно работали, один в BIM, другой в CAD, не мешая друг другу, а скорее дополняя друг друга (рис. 3.1.4). Такая схема перехода на новую технологию (не обязательно BIM) известна давно и хорошо себя зарекомендовала. Ведь все в равной степени и с равной скоростью новую технологию осваивать не могут. Поэтому очень важно определить тех, кто хочет и может освоить BIM, и отделить их от тех, кто по разным причинам этого не хочет или не может сделать. Ведь наша конечная цель – получить рабо-

208

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

тоспособную организацию, а не хаос. Да и сотрудникам, оставшимся в CAD, работы хватит (например, завершение текущих и сопровождение старых проектов). Конечно, на рис. 3.1.4 есть некоторая неточность: область справа первоначально будет намного меньше, но постепенно BIM-подразделение проектной организации по мере своего развития будет «вытеснять» CAD-подразделение. И вот тогда наступит эра BIM.

Рис. 3.1.4. Проектная организация в новых условиях: левая сторона осталась в CAD, правая перешла на BIM

Конечно, уровень и скорость освоения новых программ – это далеко не единственный фактор, влияющий на разделение сотрудников на две части. Да и само деление может местами не иметь четкой границы. Но, в принципе, подход к внедрению BIM должен быть именно таким. Если теперь вернуться к формулировке второй заповеди внедрения BIM, то её смысл заключается в том, что чем крупнее проектная организация, тем неизбежнее она придёт к состоянию рис. 3.1.4, но надо всячески избегать ситуации, показанной на рис. 3.1.3. Заповедь третья: «На начальном этапе перехода на BIM неизбежно падает производительность труда». Сказанное выше – это объективный закон внедрения любой новой технологии, с ним бесполезно бороться, его надо знать, учитывать в работе, а потери от падения производительности труда по возможности сводить до минимума (рис. 3.1.5). Часто руководители организаций при постановке задачи по внедрению чего-то нового «из лучших побуждений» оговаривают (диктуют) условие, что график выполнения работы не должен нарушаться, а производительность не должна падать. Вообще, чтобы всё было, как прежде, но ещё бы BIM внедрилось! Но надо чётко понимать, что в такой постановке задача внедрения новой технологии не выполнима!

3.1. Внедрение BIM в организации

209

Рис. 3.1.5. Качественный характер изменения производительности труда проектировщиков при переходе на новую технологию работы (яма падения производительности труда)

Единственно правильный подход – спрогнозировать, как долго после начала внедрения организация будет восстанавливать прежний уровень производительности труда, и к этому периоду хорошо подготовиться. Российский исследователь Игорь Козлов в своей работе [12] проанализировал экономический эффект от внедрения BIM на примере проектной организации средних размеров, работающей в Сибирском регионе (это определяет стоимость работ, величину зарплаты и т. п.). Из полученных им результатов прежде всего следует отметить, что на восстановление производительности труда уйдет примерно 6 месяцев. Не менее интересна дальнейшая динамика, но, чтобы её выстроить, надо задать некоторые экономически и стратегически обоснованные цели в качестве начальных условий или параметров внедрения: • максимальный уровень повышения производительности труда в первый год был взят 30% (еще остается необходимость выработки типовых приемов работы, создания отчетных форм, библиотек применяемых элементов и т. п.); • срок выхода на максимальный уровень – 6 месяцев; • срок обучения персонала – 1 месяц (хотя потом сотрудникам требуется еще несколько месяцев для доведения до нужного уровня профессионализма); • во второй год (при условии использования созданных наработок) уровень повышения производительности труда предполагается уже 50%. При этом, конечно, подразумевается, что архитектурно-строительная отрасль нормально функционирует и никакого кризиса в экономике нет (рис. 3.1.6). Проведенные расчеты показали, что примерно через 15–16 месяцев после перехода на технологию BIM проектная организация может выйти на прежний объем выполненной работы и продолжать трудиться с большей производительностью, увеличив при этом как уровень заработной платы (для сотрудников должен быть стимул при освоении нового), так и общую прибыль. Конечно, исследования были проведены для небольшой организации Сибирского региона, а не для всех фирм по всей стране. Но, поскольку в Сибири нет каких-то экономических факторов, делающих ее лучше других регионов, думается, в других местах России получатся несколько иные конкретные цифры, но

210

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

принципиальный результат будет таким же – внедрение технологии BIM в проектную деятельность экономически выгодно и при правильной работе проектной организации окупается уже на ранней стадии.

Рис. 3.1.6. Изменение уровня производительности труда и объема выполненной работы (за 100% принимается годовая выработка)

Поскольку в указанной работе приведены все расчёты, желающие могут скорректировать их своими данными и получить уже «местный» прогноз для своей фирмы. Заповедь четвертая: «Для внедрения BIM нужны средства». Казалось бы, ничего нового (неожиданного) в таком утверждении нет. На рис. 3.1.7 показано, куда при внедрении BIM требуется направить дополнительные инвестиции.

3.1. Внедрение BIM в организации

211

Рис. 3.1.7. Затраты при внедрении BIM: «обычные» расходы и компенсация потери производительности труда

Обратите внимание, что в затратах на внедрение надо планировать и расходы, которые уйдут в «яму» потери производительности труда. И тут полезно вспомнить про левую часть на рис. 3.1.4, которая продолжает ритмично и слаженно работать в CAD. Как это не может показаться странным, но в период внедрения BIM именно это подразделение, работая интенсивно и слаженно (даже с большей интенсивностью, оплату которой тоже надо предусмотреть), позволит смягчить «удар» по финансам компании, связанный с падением производительности в правой части схемы рис. 3.1.4. Так что левая часть на рис. 3.1.4 – это не «сборище неудачников», а исключительно нужное на период «смутного времени» подразделение с задачей «кормить себя и товарищей». Без этого подразделения проектной организации, особенно крупной, будет намного сложнее (а то и просто невозможно) внедрять BIM. Ещё хочется обратить внимание, что при правильной «тактике» перехода на BIM некоторые действия начинают приносить доход намного раньше завершения «всей операции», что позволяет существенно уменьшить общие расходы на внедрение. Более подробно об этом будет сказано в разделе 3.2. Заповедь пятая: «Переход на BIM потребует пересмотра организации самого процесса проектирования». На одной из известных диаграмм американского исследователя Патрика Маклими показано перераспределение рабочего времени при работе в BIM: в целом, по сравнению с CAD, его тратится меньше, но на начальном этапе, когда создается

212

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

основная часть модели, его требуется больше, причём почти от всех задействованных в процессе проектирования специалистов (рис. 3.1.8).

Рис. 3.1.8. Использование BIM сокращает общее время проектирования, но приводит к его перераспределению по этапам

Часто на начальном этапе внедрения BIM можно услышать от многих проектировщиков полные ужаса высказывания о том, что теперь им требуется в несколько раз больше времени на ту работу, которую они раньше могли бы «просто начертить одной линией». Таких людей надо успокаивать, поскольку всё, что они говорят, – одновременно и правильно, и нормально для BIM. На схеме Маклими (рис. 3.1.8) хорошо видно, что при информационном моделировании основные усилия коллектива сконцентрированы на начальном этапе работы. Перефразируя известную пословицу, можно сказать, что «BIM долго запрягает, но потом быстро едет!» Пересмотр организации процесса проектирования повлечет за собой и обязательный пересмотр оплаты труда его участников. В каждой организации существует исторически сложившаяся система долевого участия различных специалистов (архитекторов, конструкторов, отопленцев, электриков и т. п.) в распределении зарабатываемых на проекте денег. Переход на BIM может существенно изменить эту систему. К этому следует быть готовым, а за наступлением такого момента надо внимательно следить, иначе вовремя не скорректированная оплата труда станет тормозить внедрение BIM. Например, в большинстве организаций конструкторы фактически заново строят каркас здания, чтобы проводить необходимые расчёты. При информационном же моделировании заготовку этого каркаса можно брать из архитектурной моде-

3.1. Внедрение BIM в организации

213

ли. Другой пример: составление смет и спецификаций также становится более легким делом, поскольку количественная информация (объемы и спецификации) берётся из модели практически автоматически. А это – перераспределение рабочего времени и зарплаты, что, естественно, понравится далеко не всем. Опыт показывает, что подобная проблема в той или иной степени возникает практически во всех организациях и может при неправильном решении создавать серьезные проблемы всем новым начинаниям. Часто люди готовы саботировать действия руководства о внедрении BIM и всячески топить его в мелких придирках, чтобы элементарно сохранить свое финансовое положение. Заповедь шестая: «Переход на BIM потребует административнокадровых изменений». Речь идёт об изменениях во внутренней структуре проектных групп и отделов. Конечно, эти изменения зависят от специфики и степени проработанности существующих производственных связей в каждой проектной организации. Но есть и общие закономерности (рис. 3.1.9).

Рис. 3.1.9. Рекомендуемая иерархия специалистов в проектной группе при переходе на BIM

Предлагаемые изменения в структуре проектной группы имеют в основе две причины. Первая – изменение технологии работы: теперь вместо вычерчивания «своих» разделов все создают общую модель. Вторая причина – явно просматривающийся сейчас кадровый «голод» в средней возрастной группе проектировщиков. Старшая возрастная группа специалистов является носителем большого количества знаний, опыта и навыков, но в силу разных причин испытывает серьезные затруднения в освоении новых компьютерных программ. Поэтому разумно не пытаться их научить премудростям информационного моделирования, а объединить с более молодыми и менее опытными в проектировании, но зато быстро овладе-

214

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

вающими компьютерными программами сотрудниками-исполнителями (соотношение может быть, например, 1:3 или 1:5). Это позволит «на полную катушку» задействовать знания и опыт «специалистов», на хорошем уровне осуществлять компьютерное моделирование, а также плавно реализовывать передачу знаний от одного поколения к другому. Задача «чертежников» – доводить до совершенства выдаваемую проектную документацию. Они не участвуют в основном моделировании, а «наводят лоск» на его результаты, экономя время остальным сотрудникам. От них требуется знание узких разделов проектирования (оформления) и специальных программных средств, их работа исключительно полезна и допускает дальнейший кадровый рост. Примерное соотношение «чертежников» и остальных членов группы – 1:5. Всё сказанное выше относится к функциональному разделению членов проектной группы, но не запрещает им совмещать эти функции в одном лице, например «моделировщика» и «чертежника». И ещё – в проектном коллективе должен появиться BIM-менеджер. Заповедь седьмая: «Нельзя работать без BIM-менеджеров». О причинах появления и задачах BIM-менеджеров мы уже много писали [17], но в этой книге также уделим этой теме особое внимание, поскольку опыт внедрения BIM показывает, что роль BIM-менеджеров при работе в технологии информационного моделирования только усиливается. Более подробно о BIM-менеджерах будет написано в следующем подразделе, а пока лишь ограничимся выстраданным утверждением, что такой специалист должен быть на каждом проекте. Заповедь восьмая: «Для работы в BIM нужен регламент». На самом деле хороший регламент (совокупность правил взаимодействия всех участников производственного процесса) нужен для любой организации, но при переходе на BIM этот вопрос встает особенно остро. Как создавать (нарабатывать) BIM-регламенты и что в них должно учитываться, мы подробно обсудим дальше в этой главе. А пока сделаем одно замечание. Поскольку внедрение BIM – дело новое и ещё не всем понятное, то очень часто, говоря, по существу, о регламентах, люди ошибочно называют их «стандартами» («корпоративными стандартами»). В принципе, сначала в такой путанице терминов нет ничего опасного, но потом некоторые начинают брать действительно стандарты (например, британский BS 1192:2007) и пытаться по ним выстраивать правила работы в своей организации. А это уже плохо, поскольку приводит к напрасной трате времени и сил. Представьте, что вам надо решить, где планируемая проселочная дорога будет обходить поле: слева или справа. И для этого вы садитесь и внимательно изучаете «Правила дорожного движения». Конечно, в конце концов вы решите, как пойдёт дорога, но много времени потратите не на то, на что надо, то есть зря.

3.1. Внедрение BIM в организации

215

Заповедь девятая: «Не экономьте на обучении сотрудников». BIM – это синоним понятию «высокая квалификация» (рис. 3.1.10).

Рис. 3.1.10. При переходе на BIM зависимость результата труда от квалификации сотрудников многократно возрастает

При внедрении новой технологии всех сотрудников надо учить. Однако не надо всех сотрудников учить одинаково, это нецелесообразно с точки зрения выполняемых ими функций, а также приводит к ненужным тратам времени и средств. Если условно разделить насыщенность обучения на три уровня (по мере возрастания), то можно рекомендовать для сотрудников следующее деление: • 1 уровень – руководители, специалисты, чертёжники, IT-специалисты; • 2 уровень – моделировщики; • 3 уровень (наивысший) – BIM-менеджеры, BIM-координаторы. Заповедь десятая: «Активно используйте пилотные проекты». Пилотные проекты – это то, на чём тренируются и набираются опыта сотрудники, прежде чем полноценно внедрять BIM во всей проектной организации. Пилотные проекты – это как учения в армии, как репетиции в цирке, как кормление собак перед большой охотой. Последнее, кстати, в это перечисление попало не случайно: многие вспоминают про внедрение BIM и пилотные проекты только тогда, когда им «засветит» большой заказ, а до этого отговариваются: «Зачем делать пилотники и внедрять BIM, раз нет заказов!» И только по-настоящему опытный проектировщик скажет вам, что хороший заказ долго «светить» не будет, его надо сразу брать, а для этого надо всегда сидеть в полной готовности. BIM лучше всего внедрять тогда, когда на «фронте» заказов спокойно или вообще тишина, а не на «полном ходу» профессиональной деятельности. Пилотные проекты требуют спокойствия и времени (рис. 3.1.11).

216

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.1.11. Пример пилотного проекта – здание библиотеки. Работа выполнена в Autodesk Revit. ОАО «Сибгипротранс», 2014 год

Тренировки – обязательный элемент любого внедрения. Чем их больше, тем меньше «косяков» будет потом в реальной работе. Пилотные проекты – это продолжение обучения, поэтому экономить на них тоже не стоит. Более подробно о пилотных проектах мы поговорим в этой главе отдельно. Но желательно сразу понимать, что одного пилотного проекта для внедрения BIM в организации мало, их обычно требуется 3–4, а дальше – по мере необходимости (рис. 3.1.12).

Рис. 3.1.12. Роль пилотных проектов была романтично воспета советским кинематографом в фильме «Операция “Ы” и другие приключения Шурика». Там же была убедительно показана недостаточность только одного такого проекта

3.1. Внедрение BIM в организации

217

3.1.2. Для чего нужен BIM-менеджер Част,о у руководителей, не знакомых с первой заповедью «BIM – это не CAD!», для внедрения технологии информационного моделирования зданий возникает желание, например, просто заменить у всех проектировщиков AutoCAD на Revit. И надо признать, что на сегодняшний день такие попытки довольно популярны. Как правило, заканчивается такая затея неудачей, скандалом и увольнением зачинщиков. А на место павших товарищей приходят другие, но с такой же «простой» идеей – взять и заменить. Наконец, некоторые пытливые умы стали задаваться вопросом, а является ли такой подход правильным? Ответим: «Нет, не является, поскольку не заменяет старую технологию на новую, а лишь обновляет её». Хорошо, но ведь обновление существующей технологии – это всё-таки лучше, чем вообще ничего не делать? Как это ни странно, но правильный ответ: «Нет, не лучше! Чем механически заменять CAD на BIM, лучше уж вообще ничего не делать (и не мешать людям привычно работать)!» Почему? Попробуем разобраться.

«Короткий» путь перехода на BIM – легкий, но не правильный Ниже представлена принципиальная (конечно, упрощенная) схема проектирования на основе использования CAD-программ (рис. 3.1.13).

Рис. 3.1.13. Суть CAD-проектирования – множество параллельных процессов, результаты которых суммируются в единую документацию

Надо признать, что такой процесс довольно устойчив, поскольку соседние специалисты не мешают друг другу, а в случае каких-то проблем с одним из них остальные могут этого даже не заметить. Действительно, предположим, что кто-то из проектировщиков допустил ошибку. Тогда эта ошибка выявится в совершенно конкретных местах вертикальной цепочки, практически не повлияв на работу

218

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

остальных членов проектной группы. И по этой же вертикали ошибку (её последствия) можно затем отследить в обратном направлении и исправить (рис. 3.1.14).

Рис. 3.1.14. Ошибки при CAD-проектировании попадают в соответствующие разделы итоговой документации, так что их можно сравнительно легко отследить, то есть фактически пройти по их следу и всё исправить

На первый взгляд кажется простым и вполне естественным при переходе на BIM просто заменить в этой схеме проектной работы CAD-программы на BIMпрограммы (рис. 3.1.15)

Рис. 3.1.15. Формальная замена CAD на BIM эту схему практически не меняет. Но появляются «нюансы»

Если внимательно приглядеться, то формальная замена CAD на BIM всё же изменила общую схему: на определенном этапе все результаты работы специалистов собираются теперь в общей модели, а не продолжают параллельное существование. И это замечание очень важно, поскольку ЭТОТ «слегка подправленный» процесс

3.1. Внедрение BIM в организации

219

уже перестаёт быть устойчивым к ошибкам! Действительно, если при работе ошибка допущена кем-то из создателей информационной модели, то она попала в общую модель и может затем проявиться в совершенно неожиданных местах (рис. 3.1.16).

Рис. 3.1.16. Ошибки при создании BIM-модели могут уходить далеко «в сторону» от их создателя и даже вызывать лавинообразный процесс негативных проявлений

Другая, также неприятная, но вполне жизненная ситуация: два руководителя дают исполнителям противоречивые распоряжения. В случае с CAD это всё, конечно же, выявится на последней стадии (возможно, уже при возведении здания), но большие параллельные части работы не пострадают. При работе же с единой информационной моделью попытка выполнения противоречивых указаний может либо вообще застопорить создание модели, либо привести к совершенно непредсказуемым результирующим ошибкам (что ещё хуже). К сожалению, подобных ситуаций можно смоделировать ещё очень много. Таким образом, мы видим, что при формальной замене CAD-программ на BIMпрограммы, не затрагивающей сложившуюся систему проектирования, новая схема работы становится неустойчивой к возможным ошибкам. Раньше, при «классическом» CAD-подходе, этого не наблюдалось, так что напрашивается вполне определенный вывод: простая замена CAD-программ на BIM-программы опасно ухудшает процесс проектирования, поскольку ошибки в работе сотрудников рано или поздно будут возникать. Ситуация напоминает стакан воды, в который капнули чернила, в результате чего вся вода оказалась испорчена. Но ещё сильнее она напоминает бочку мёда с ложкой дёгтя! Что же делать? В случае с водой (или дёгтем) надо ставить очистной фильтр (или охрану) на входе. В случае с BIM способ тот же, только фильтром становится BIM-менеджер, для которого главной задачей являются информационно-технологическое управление созданием модели и согласование действий всех участников проектного процесса (рис. 3.1.17).

220

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.1.17. BIM-менеджер координирует все действия по созданию информационной модели и становится дополнительным барьером, защищающим от ошибок

BIM-менеджер – это не название должности, а характер выполняемой работы: подготовка, направление и управление процессом моделирования в проектной группе в рамках работы над общей задачей. BIM-менеджер – это обязательно член проектной группы! У каждой проектной группы должен быть свой BIM-менеджер. При необходимости (размеры организации, сложность выполняемой работы) могут быть BIM-менеджеры более высокого или более низкого уровня (BIMкоординаторы), в том числе и BIM-менеджер всей организации. Особенностью положения BIM-менеджера (менеджеров) в кадровой структуре проектной организации является то, что они существуют как бы параллельно с руководителями проектов, но последним, естественно, подчиняются на соответствующих уровнях. Другими словами, BIM-менеджер – это заместитель ГИПа (ГАПа) по моделированию. И при работе в технологии BIM во главе проекта теперь должны стоять два человека: ГИП (ГАП) и BIM-менеджер. Список обязанностей BIM-менеджера варьируется от организации файла проекта до разработки общей стратегии моделирования и дополнительного обучения (консультирования) сотрудников работе с программой. В него входит обширный перечень мероприятий по обеспечению комфортной и эффективной работы команды специалистов. И всё же основная задача BIM-менеджера – работа над успешностью проекта в целом. От BIM-менеджера требуется понимание логики BIM-программы, сути технологии и процесса проектирования, а также достаточный опыт по моделированию, позволяющий принимать в процессе работы оптимальные решения. Попытаемся более конкретно перечислить основные обязанности и функции BIM-менеджера проекта:

3.1. Внедрение BIM в организации

221

• разработка стратегии создания модели (от общего до частного, предусматривая наиболее вероятную дальнейшую работу с моделью); • создание шаблонов файлов для работы над проектами различных типов; • подготовка файла для совместной работы; • создание основных рабочих наборов, создание основных и дополнительных видов, листов, настройка вида диспетчера проекта (с сортировкой всех листов и видов); • разработка внутренних правил работы с моделью (частота синхронизации, частота создания новых локальных копий и т. п.); • разработка стандартов моделирования и оформления, унификация различных элементов для работы с моделью; • организация хранения связанных файлов; • настройка программы для каждого пользователя (настройка подключения к дополнительным библиотекам, например к созданной базе дополнительных текстур, и т. д.); • организация хранения файлов исходных данных и других документов, относящихся к проекту; • отслеживание правильной детализации элементов модели (наполнение модели информацией); • оптимизация размера файла проекта (принятие мер по оптимизации файла: удаление неиспользуемого, разделение файла на связанные части и т. п.); • управление созданием необходимых библиотечных элементов (основной акцент при создании индивидуальных семейств на основе формообразующих делается на целесообразность способа размещения семейства в проекте, а также на гибкость создаваемой геометрии, что обеспечивает высокую скорость внесения изменений в геометрию семейства); • управление моделью, отслеживание аккуратности работы в модели (меры по администрированию и упорядочиванию информации в модели); • координация работы специалистов, в том числе и с помощью информационной матрицы выполнения проекта, активное участие в разработке этой матрицы; • дообучение сотрудников работе с программами, консультирование на всех этапах работы; • распределение задач и меняющихся ролей между участниками проекта (BIM-менеджер внутри группы знает сильные и слабые стороны каждого специалиста, что позволяет более эффективно распределять задачи); • решение некоторых технических проблем, возникающих у пользователей при работе; • анализ выполненных проектов; • обмен опытом с другими BIM-менеджерами и специалистами в организации (обмен опытом необходим для поиска и разработки новых решений и инновационных идей);

222

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

• отслеживание появляющихся обновлений программы, изучение и внедрение новых программ и приложений, помогающих в работе над проектом; • и ещё многое другое. По сложившейся практике перед началом реализации проекта коллективом исполнителей определяется общая стратегия разработки модели, после чего BIMменеджер готовит файл проекта для совместной работы на основе созданного шаблона. Другими словами, именно BIM-менеджер «запускает» компьютерную работу над проектом (процесс моделирования). Возникает естественный вопрос: «Это какую же надо иметь голову, чтобы быть BIM-менеджером?» Да, именно так дело и обстоит: BIM-менеджеры – это особые люди, которых надо искать, кормить и беречь. BIM-менеджеры на дороге не валяются (рис. 3.1.18)!

Рис. 3.1.18. BIM-менеджеры – существа в основном инопланетные, хотя среди них временами встречаются и наши соотечественники

Ещё несколько слов по теме. В наше смутное время, когда почти все уже понимают, что BIM нужен, но почти никто его толком не внедрил, понятие «BIMменеджер» становится модным, но допускает разные, порой весьма далёкие друг от друга трактовки.

3.1. Внедрение BIM в организации

223

Например, некоторые считают, что BIM-менеджер нужен только на период внедрения BIM в организации. Он должен всех учить, разрабатывать библиотеки, шаблоны, стандарты и многое другое. Но после внедрения ему придётся уйти за ненадобностью. В таком случае получается, что век BIM-менеджера даже короче, чем у кавалергарда (а у тех он, как известно, был «не долог»)! Другое заблуждение: BIM-менеджер руководит всем информационным моделированием в организации. Но если организация крупная, то у неё обычно существует отдел САПР (IT-отдел и т. п.), который и во времена CAD решал все вопросы компьютерного проектирования, в том числе организацию хранения файлов, совместной работы, создания библиотек и шаблонов, обучения или консультаций по новым программам, закупки и установки этих программ и т. п. Так что у отдела САПР при переходе на BIM ничего принципиально не меняется, и новый человек туда не нужен. Другое дело, если такого человека (отдела САПР) вообще не было, – тогда в большой организации его надо обязательно создавать. Но непосредственно с BIM это никак не связано. А вот внутри проектной группы (команды исполнителей) внедрение BIM ситуацию принципиально меняет, и выше было объяснено, почему. Поэтому BIM-менеджер появляется именно там. Конечно, никто не запрещает ему вести несколько проектов, либо функции BIM-менеджера по совместительству можно выполнять кому-то из имеющихся проектировщиков. Важно другое – новые функции появились – кто-то должен их выполнять, и это при переходе на BIM обязательно надо учитывать.

3.1.3. Роль пилотных проектов во внедрении BIM Как уже говорилось, для полноценного внедрения BIM в проектной организации потребуются 3–4 пилотных проекта. Сформулируем основные задачи, решаемые пилотными проектами: • продолжение обучения сотрудников; • практическое освоение технологии BIM; • практическое освоение BIM-программ; • приобретение специалистами опыта взаимодействия (совместной работы) при выполнении общего проекта; • определение лидеров (будущих BIM-менеджеров); • определение «слабых звеньев» в коллективе (будущих сотрудников CADподразделения); • совершенствование организационной структуры коллектива; • наработка библиотечных элементов и шаблонов проектов; • совершенствование технологии оформления проектной документации; • наработка основы для BIM-регламента организации.

224

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Часто руководители организаций, «преследуя свои корыстные цели», стараются в качестве первого (и часто единственного) пилотного проекта взять какой-то из предстоящих к выполнению или уже выполняемых (что ещё хуже) реальных проектов. Это очень плохая идея, поскольку груз ответственности, который неизбежно давит на коллектив и каждого в отдельности при реальной работе, мешает людям спокойно разобраться во всех хитросплетениях новой технологии, а допускаемые при моделировании ошибки (на этапе освоения они всегда будут, причём в немалом количестве) могут привести и к плохим финансовым результатам. К тому же на ранней стадии внедрения необходимость решать чисто проектные задачи мешает коллективу сосредоточиться на вопросах использования BIM и методике применения новых программ. И какие бы заверения руководители организации в такой ситуации не давали, на практике вопросы выполнения конкретного проекта (зарабатывания денег) будут доминировать над всем остальным. С таким же успехом можно, например, учиться пилить в должности сборщика итальянской мебели, или учиться играть на музыкальном инструменте, устроившись пианистом в ковбойский бар. Лучше идти к успеху продуманно и последовательно (рис. 3.1.19). Опыт показывает, что первые пилотные проекты должны быть: 1. небольшими по объему (главное – работа в BIM, а не проектные решения); 2. комфортными по срокам (цель – научиться работать, а не просто выполнить проект); 3. комплексными (важно отработать взаимодействие всех специалистов); 4. многопользовательскими (всех задействованных специалистов желательно как минимум дублировать); 5. доведёнными в BIM до конца («дочерчивание» в AutoCAD лишает пилотный проект всякого смысла). Для достижения поставленных целей (внедрения BIM в организации) уровень сложности пилотных проектов должен неуклонно возрастать, но удовлетворять следующим условиям: • первый проект – повторение в BIM ранее уже выполненного проекта (рис. 3.1.20); • второй проект – небольшой реальный с комфортными сроками; • третий проект – реальный и более крупный; • четвертый проект – уже может быть полноценным проектом. Кстати, как уже говорилось, в качестве первых пилотных проектов рекомендуется использовать свежие реальные проекты, выполненные в это же время соседним CAD-подразделением. Это позволяет не только учиться BIM, но и очищать CAD-проекты от ошибок, экономя деньги организации и убеждая других в пользе информационного моделирования (более подробно об этом будет сказано в следующей главе).

3.1. Внедрение BIM в организации

225

Рис. 3.1.19. Пример комплексного пилотного проекта: здание оздоровительновосстановительного комплекса. Работа выполнена в Autodesk Revit уже «зрелыми» специалистами. ОАО «Иркутскжелдорпроект», 2014 год

3.1.4. Уровни детализации и информативности элементов модели Мы уже затрагивали тему уровней детализации (проработки) элементов модели, когда обсуждали семейства библиотечных элементов (см. рис. 2.3.26). Вообще, тема степени (глубины) проработки модели – исключительно важная как по причине формализации требований к модели со стороны заказчика, так и

226

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

для организации правильного взаимодействия исполнителей и обмена проектной (модельной) информацией между ними. А также для рационального использования имеющихся компьютерных ресурсов (которых всегда не хватает).

Рис. 3.1.20. Пример пилотного проекта первого уровня: типовой пешеходный мост. Работа выполнена в Autodesk Revit. ОАО «Сибгипротранспуть», 2013 год

По результатам различных опросов выясняется, что примерно 70% заказчиков считают, что в результате моделирования они получили не совсем то, что хотели. Одна из основных причин такого явления – отсутствие формализованных (хорошо проработанных) требований со стороны заказчиков к исполнителям. Можно, например, вспомнить, что сравнительно недавно у заказчиков было модно требовать от исполнителей передачи проекта «в электронном виде», правда, при этом довольно плохо представлялось, о чём идёт речь. В результате тогда «недовольных» было не меньше. Сейчас с «электронным видом» вроде бы разобрались, но проблема точного выражения требований заказчика переместилась на более высокий уровень – уровень детализации модели. Первые попытки формализации степени проработки модели восходят к 2004  году, когда усилиями компании Vico Software появилось описание уровней детализации (Level of Detail) элементов модели, сокращенно LOD. Затем, в 2008  году, Американский институт архитектуры (AIA) развил эту концепцию, введя в оборот термин уровень проработки (Level of Development), но сохранив

3.1. Внедрение BIM в организации

227

(видимо, «из вредности») прежнюю аббревиатуру LOD. Поскольку в русском языке эта терминология еще не установилась окончательно, да и её общемировое содержание продолжает развиваться, мы далее часто будем использовать термин уровень детализации, придавая ему более широкий смысл, вплоть до уровня проработки. На сегодняшний день существует шесть более-менее хорошо специфицированных уровней проработки элементов модели, за которыми закрепились обозначения: LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 350, LOD 400 и LOD 500. Ниже мы дадим лишь краткое их описание. • LOD 100: элемент модели может быть представлен в виде объемных формообразующих элементов с приблизительными размерами, формой, пространственным положением и ориентацией либо в виде символов. • LOD 200: элемент модели представлен в виде объекта или сборки как характерный представитель системы здания с приблизительными размерами, формой, пространственным положением, ориентацией и необходимой неграфической информацией. • LOD 300: элемент модели представлен в виде объекта или сборки с принадлежностью конкретной системе здания с точными размерами, формой, пространственным положением, ориентацией, связями и необходимой неграфической информацией. • LOD 350: промежуточный уровень между LOD 300 и LOD 400 с информацией, необходимой для подрядных торгов на строительство (этот уровень появился в 2011 году). • LOD 400: элемент модели представлен в виде конкретной сборки с детальными размерами, формой, пространственным положением, ориентацией, четкими связями, данными по изготовлению, монтажу, а также другой необходимой неграфической информацией. • LOD 500: элемент модели представлен в виде конкретной сборки с фактическими размерами, формой, пространственным положением, ориентацией и неграфической информацией, достаточной для передачи модели в эксплуатацию (рис. 3.1.21). Не вдаваясь в подробности, отметим, что общепринятому уровню проектирования соответствуют LOD 300, LOD 350 и LOD 400. В дальнейшем уровни детализации можно повышать. Например, после завершения строительства и проведения обследования разумно довести (уточнить) элементы проектной модель до уровня LOD 500, необходимого для эксплуатации здания. При этом, естественно, уточнять надо лишь те элементы, которые в этой эксплуатации задействованы, а не все вообще. Более подробно с уровнями детализации можно познакомиться в статье Сергея Бенкляна [18]. Конечно, введение LOD понизило количество недовольных заказчиков, возможно, их теперь уже не 70%, а примерно 50%, а то и меньше. Но проблему со стороны заказчика это полностью не решает. Почему?

228

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.1.21. Валерий Деревягин, Екатерина Шушарина, Юлия Курнаева. Проект котельной. Уровень детализации модели LOD500. Работа выполнена в Autodesk Revit. ОАО «СИАСК», 2014 год

Во-первых, процесс формализации требований к модели – процесс длительный и сложный. Он вполне может продолжаться и совершенствоваться ровно столько, сколько будет существовать само информационное моделирование. Практически с таким же успехом можно пытаться описать требования к картинам: первый уровень – краски не размазаны, второй уровень – краски не размазаны, а контуры фигур узнаваемы, третий уровень – даже лица видны, и т. д. Думаю, заказчик всё равно будет недоволен, потому что он хотел видеть «не это», а картину! Он плохо представляет, что он рассчитывал увидеть (раз не может формально выразить свои требования), но точно «не это»! И «заказчик всегда прав».

3.1. Внедрение BIM в организации

229

Во-вторых, уровни LOD – это минимальные и весьма упрощенные требования к элементам модели, в основном к их геометрической части, сильно превышать которые тоже не стоит, чтобы не перегружать модель. Про неграфическую информацию пока говорится лишь в общих чертах, хотя такая информация должна в информационной модели играть основную роль. Отдельно отметим, и это очень важно, что уровни LOD не применяются к описанию всей модели, они определяются только для её элементов. Представляете, если применить подобный подход для оценки больниц: первый уровень – больные не чихают, второй уровень – больные не чихают и не кашляют, третий уровень – точно не чихают и не кашляют, самостоятельно передвигаются, пьют таблетки и т. д., но при этом – ничего конкретного про сами заболевания. Так что надо понимать, что с помощью «минимальных требований» всего учесть просто невозможно, реальная жизнь гораздо разнообразнее (рис. 3.1.22).

Рис. 3.1.22. Уровни детализации элементов модели (фактически уровни проработки геометрии) могут сочетаться с разными уровнями информативности этих же элементов. Фрагмент доклада Алека Ньюинга (UK BIM Task Group) на конференции «BIM Региональное развитие», Вильнюс, 2014 год

Например, для составления смет или спецификаций геометрия элемента практически не нужна, ключевое значение имеет атрибутивная информация. А вот для строителей или технологов габариты и внешняя форма объектов очень важны, в том числе для определения коллизий. Более того, в случае комплексного объекта (например, промпредприятия) разные его составляющие (технологические линии, коммуникации, здания) в зависимости от этапа работы будут нуждаться в разных уровнях детализации. Так что возникает ещё одна проблема – всё в один уровень LOD «загнать» трудно, всегда какая-то информация будет лишней, а чего-то может не хватать. К тому

230

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

же LOD должны сочетаться с разными уровнями информативности элементов, а эти уровни ещё предстоит формализовать. Поэтому представляется вполне логичным, что в ближайшее время состоятся пересмотр уже имеющихся в BIM взглядов в сторону уточнения нынешнего понимания уровней детализации и их замена (дополнение) сочетанием нескольких уровней детализации и нескольких уровней информативности LOI (Level of Information) элементов модели. Во всяком случае, уже сейчас появился термин Level of Model Definition (уровень определения модели), который, видимо, и будет включать в себя эти (и другие) понятия. Однако, несмотря на описанные проблемы «развития», хорошо проработанные уровни LOD постоянно нужны: заказчику – чтобы чётко выражать свои желания, государству – чтобы четко формулировать требования ко всей отрасли в соответствующих BIM-стандартах. Теперь перейдем к организации, внедряющей у себя BIM. Нужны ли ей уровни LOD? Конечно, нужны: чтобы знать, чего хочет заказчик, и чтобы выдавать ему «по минимуму» то, чего он хочет (он ведь обычно платит тоже «по минимуму»). А нужны ли LOD для внедрения BIM (для работы в BIM) в самой организации? В принципе, да. Но здесь у LOD появляются некоторые особенности «внутреннего» использования: 1. модель желательно сразу строить точно, и информацию от одного исполнителя к другому тоже передавать точную, а не «по минимуму»; 2. как мы уже отмечали (см. рис. 2.3.26), в процессе работы над моделью один и тот же элемент на разных, в том числе и параллельно выполняемых, этапах работы может требоваться с разным уровнем детализации (проработки), что невозможно в рамках одного LOD. Поэтому каждый раз перед началом проекта на этапе определения уровня детализации модели надо руководствоваться проектной (модельной) целесообразностью (определять свои уровни проработки элементов), а не ориентироваться на минимально востребованный со стороны заказчика уровень LOD. И «внутренний» уровень детализации при необходимости может корректироваться в процессе выполнения проекта. Для решения подобных проблем наиболее «продвинутые» организации на практике уже начали применять специальный механизм управления проектом, который пока имеет много названий (мы их все не будем перечислять), но, по сути, представляет из себя матрицу информационных связей между различными частями BIM-проекта (информационную матрицу проекта). В этой матрице (может иметь форму таблицы, графика выполнения работ и т. п.) прописывается (заранее), кто, кому и на какой стадии какую информацию передаёт, а также оговариваются уровни LOD-элементов и другие параметры на каждой из этих связей. Создание такой таблицы перед началом выполнения проекта – это «высший пилотаж» информационного моделирования, свидетельствующий об определен-

3.1. Внедрение BIM в организации

231

ной зрелости BIM в организации. Он приходит только с опытом, поэтому на ранних стадиях использования BIM информационная матрица проекта неизбежно будет постоянно корректироваться, на простых проектах она вообще может не появляться. Но пользу от информационной матрицы проекта, особенно при сложном (комплексном) моделировании, невозможно переоценить! Совершенно логично, что и создаваемые в организации библиотеки элементов должны допускать несколько уровней детализации (детальной проработки) как геометрии, так и атрибутивной информации. Если BIM-программа основного моделирования допускает переключение таких уровней детализации, то целесообразно иметь одну библиотеку с несколькими уровнями проработки элементов. Если же такой возможности в программе нет (кстати, это один из параметров, по которым надо выбирать используемое программное обеспечение), то придётся иметь несколько библиотек элементов с разным уровнем проработки и заменять их в модели при необходимости. Но не надо сильно переживать – это всё не сложно. К тому же библиотеки элементов создаются один раз – и надолго!

3.1.5. BIM-регламент организации Регламент проектной организации – это совокупность правил взаимодействия всех участников процесса проектирования с указанием последовательности и сроков выполнения этапов (шагов), а также характера и вида передаваемой на каждом шаге информации. По оценкам экспертов, введение в проектной организации правильного регламента может повысить эффективность работы в среднем на 20%. Удивительно, но большинство наших организаций, работающих кто в CAD’овских программах, кто просто непонятно в чём, вообще никакого регламента не имеют. Всё управление технологическим процессом отдано «воле волн» или умного специалиста (начальника) отдела САПР, который что-то пытается организовать. Причем последняя ситуация считается довольно хорошей. Для внедрения BIM, когда работа идёт уже с единой моделью, правильный регламент приобретает исключительно важное значение, без него успеха просто не будет (рис. 3.1.23). Лучше всего, если за разработку регламента проектной организации отвечают: заместитель директора по проектированию, руководители отделов, BIMменеджер(ы). При этом крайне желательно (обязательно) привлечение для разработки регламента и широкого круга инициативных проектировщиков. Некоторые руководители проектных организаций питают иллюзию, что кто-то со стороны может принести им готовый регламент (иногда почему-то называемый корпоративным BIM-стандартом). На самом деле регламент организации  – документ настолько индивидуальный, что использование чужого, уже кем-то разработанного, можно сравнить разве что с покупкой в магазине готовых очков без проверки зрения или зубных протезов «общего назначения». Думается, будет са-

232

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

мым правильным создавать свой BIM-регламент через серию своих же пилотных проектов. В этом случае на завершающем этапе внедрения организация получает и технологию BIM, и отработанный, опробованный и освоенный всеми регламент.

Рис. 3.1.23. Информационное моделирование – это управление потоками информации, и пути движения этой информации должны быть хорошо продуманы и организованы

Основные задачи BIM-менеджера при разработке регламента можно сформулировать следующим образом: • определение взаимосвязей исполнителей при различных вариантах работы с единой моделью; • создание соответствующих этим вариантам наборов шаблонов; • формализация для исполнителей зон ответственности в модели и разграничение уровней доступа. В общей части BIM-регламента проектной организации обязательно должны быть следующие основные разделы: 1. общие используемые термины и определения; 2. определение, к каким разделам проекта и на каком уровне применяется BIM; 3. утверждение зон ответственности участников проекта с форматами данных на входе/выходе; 4. уровень BIM-квалификации участников проекта; 5. разработка общей стратегии моделирования; 6. разработка схем совместной работы; 7. определение задействованного ПО и форматов файлов на входе/выходе; 8. создание стандартных шаблонов для файлов проекта; 9. определение правил хранения данных и ведения архива; 10. единые правила именования файлов и объектов модели; 11. утверждение общей системы координат проекта;

3.1. Внедрение BIM в организации

233

12. утверждение уровней детализации и информатизации элементов модели в общей матрице проекта; 13. определение процедуры проверки и устранения коллизий; 14. способы реализации контроля качества проектной продукции. Очень важно также понимать, что регламент работы является неким «рамочным» документом, поэтому перед началом каждого конкретного проекта он должен уточняться согласно специфике этого проекта. Почему? Дело в том, что каждый раз на начальной стадии проекта происходит следующее: • уточняются состав проекта и условия заказчика; • происходят изменения в составе участников проекта; • уточняются схемы работы с единой моделью, которые могут меняться; • появляются особенности работы со смежниками (они, например, могут вообще в BIM не работать); • уточняется используемое программное обеспечение (например, какие-то иные расчетные программы). Особую значимость при работе в BIM имеют настройка и оптимизация модели на ранних этапах проектирования: создание необходимых видов, листов, рабочих наборов, семейств, настройка стилей и т. п., поскольку на завершающих этапах такие заготовки, а также верный выбор стратегии моделирования экономят колоссальное количество времени. Вся эта информация задается и накапливается в шаблонах файлов проекта, прилагаемых к регламенту и являющихся его составной частью.

3.1.6. Как подбирать BIM-программы Однажды во время шахматных соревнований я слышал довольно простой (на первый взгляд) разговор начинающего шахматиста с мастером: Школьник: «У меня есть шахматная доска с набором очень хороших фигур, и я знаю, как все они ходят. Что мне надо делать, чтобы выигрывать у соперников?» Мастер: «Думать, мальчик, надо много думать. Изучать шахматную теорию. И играть!» Кроме шахмат, есть и другие умные игры, например бильярд. Первое знакомство с правилами бильярда показывает, что главная цель игры – загонять шары в лузы. В результате начинающие игроки именно так и поступают. Однако профессионалы или просто опытные бильярдисты объяснят вам, что нацеливать каждый удар надо не на то, чтобы шар оказался в лузе, а на то, чтобы отскочивший при этом шар занял позицию, удобную для закатывания в лузу следующего шара. Другими словами, надо думать не об отдельном шаре, а об игре в целом. Руководствуясь таким принципом, опытный игрок может закончить партию «с кия», так и не передав хода сопернику.

234

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Спросите, какое это имеет отношение к компьютерным технологиям проектирования? Да самое непосредственное! Мы уже касались этой темы, но не будет лишним напомнить некоторые весьма важные мысли еще раз: компьютерное проектирование – это как минимум игра в бильярд, а если более точно, то даже игра в шахматы, с продумыванием действий на множество шагов вперед. Особенно это относится к BIM. При «классическом» проектировании каждый раздел выполняют соответствующие специалисты, руководствуясь принципом «работать в том, что лучше». Для них такой принцип вполне оправдан, поскольку каждый чертит «своё», не сильно заботясь о стыковке с коллегами (эта стыковка осуществляется довольно просто). На практике же у исполнителей слово «лучше» может просто означать «что есть в наличии» (не забывайте, что программы надо покупать) либо «в чём умею работать» (реально повышать квалификацию сотрудников у нас почему-то не принято), а то и просто «чтобы не париться». В результате выполненный таким образом «по компьютерным технологиям» проект состоит из множества самостоятельных частей. Если этого достаточно для достижения цели, как это, например, происходит при работе в CAD-программах (сложили вместе и отдали), то очень хорошо. Если же возникнет необходимость собрать все разрозненные куски в единую модель, то возникает масса проблем со стыковкой, причем далеко не всегда разрешимых. Другими словами, если вы хотите получить BIM склеиванием в единое целое предварительно созданных независимых частей, то вы заранее обрекаете себя на дополнительные трудности, поскольку изначально о единой модели вы не подумали. Если теперь вернуться к терминам бильярда, то можно сравнить такой подход в проектировании с поставленной перед собой целью просто загонять каждым ударом один шар в лузу. Конечно, в принципе, так можно выиграть партию. Но, во-первых, это если повезёт, а во-вторых, если соперник позволит (рис. 3.1.24).

Рис. 3.1.24. Загоняя шары в лузу, всегда думайте о последствиях

3.1. Внедрение BIM в организации

235

Теперь о BIM. Казалось бы, при (правильном) использовании этой технологии вы сразу нацелены на единую модель, все задействованные программы хорошо стыкуются, так что проблем по «сшиванию» кусков в единое целое нет. К сожалению, это не так. На самом деле проблемы, требующие «многоходового мышления», остались, но они уже не со «сшиванием» кусков, трудности работы перешли на другой уровень, они теперь находятся внутри процесса моделирования. В этом случае одно из слагаемых решения возникающих задач – появление BIM-менеджеров, другое – правильный подбор программного обеспечения для создания и работы с единой моделью. Внедрение BIM в последнее время становится все более популярным занятием, однако пути реализации этой технологии бывают на практике совершенно разными. Поэтому и результат часто резко различается: у одних все успешно идет вперед, а у других – топчется на месте, вызывая раздражение и принося немалые убытки. Думается, многие причины этого явления заключаются в правильном (или неправильном) подборе компьютерных программ.

Стоит ли для получения нового костюма сшивать старые вещи? Всегда и практически в любой области человеческой деятельности, когда мы имеем дело с новыми технологиями, вступающими в соперничество со старыми, уже сложившимися производственными отношениями, возникают «заманчивые» предложения сильно не утруждать себя новыми разработками, а просто соединить «всё лучшее, что было создано ранее». Объединение «существующих практик» – вопрос не новый, это своеобразное развитие на основе консерватизма. Еще в 1912 году (то есть сто лет назад) в Пскове решался вопрос о путях перехода на новый городской транспорт. Как видно из дошедших до нас фотографий, рассматривались разные варианты, в том числе и лошадь с вагоном. Последний вариант имел весьма серьезные плюсы: уже имевшиеся лошади и подготовленные извозчики, созданная «инфраструктура» конюшен и заготовки сена, просто привычнее и т. п. Но в итоге все же победила принципиально новая технология – электрические трамваи (рис. 3.1.25). История информационного моделирования зданий – не исключение. Первое, что может прийти в голову для перехода на BIM, – собрать в один комплекс всё, что уже имеется в AEC. Другими словами, делать проект, как и прежде, по независимым частям, а потом попробовать собрать эти части вместе и сделать зависимыми и ассоциированными, то есть каким-то способом «слепить» или «сшить» все это в единую модель. Фактически это означает, что мы не хотим менять сложившуюся технологию проектирования (к примеру, мы можем с гордостью считать, что у нас в CAD все разделы проекта хорошо организованы и проработаны), но в конце, кроме самого бумажного проекта, желаем получить ещё и общую (информационную) модель здания.

236

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.1.25. В 1912 году в Пскове победили новые технологии

Ранее уже писалось о том, что этот путь неэффективен. Но он гораздо легче, поэтому не теряет своей привлекательности! Ведь легче искать предмет там, где светло, а не там, где ты его потерял, – с этим никто не спорит. Всё зависит от того, какая цель поставлена: у одних – «искать», у других – «найти». Другой, более близкий к нам пример, когда метод соединения лучших в своем классе решений не всегда дает лучший результат. В своё время, на заре реактивной авиации, был взят один из наиболее эффективных истребителей Второй мировой войны Як-3, который после замены на нём поршневого двигателя на реактивный стал новым самолетом Як-15. Но он не достиг успеха. А лучшим в мире реактивным истребителем был признан созданный в то же время, но на

3.1. Внедрение BIM в организации

237

принципиально новых идеях и без «сшивания» старых компонентов, легендарный МиГ-15 (рис. 3.1.26).

Рис. 3.1.26. Слева: поршневой Як-3 и реактивный Як-15, справа: легендарный истребитель МиГ-15

Подведем итог: лепить BIM из старых, не предназначенных для этого программ неэффективно – хорошего информационного моделирования не получится. Для внедрения новой технологии надо переходить на современные BIM-программы. Но их уже много. На какие именно переходить? Попробуем в этом разобраться. Существующие программы, участвующие в информационном моделировании, можно условно разделить по важности и предназначению на четыре группы: 1. программы, создающие основную модель; 2. специализированные программы, дополняющие и уточняющие основную модель; 3. программы, только получающие информацию из модели для расчётов и анализа, но не меняющие саму модель; 4. программы, объединяющие модели и (или) управляющие проектными данными. Конечно, формирование комплекса программ должно начинаться со средств создания основной модели, оно же этими средствами и определяется. Мы не будем приводить перечень и сравнительные характеристики BIMпрограмм, доступных в нашей стране. Причины: этот список постоянно меняется, а данные быстро устаревают. Да и саму информацию по конкретным программам сейчас легко найти. И всё же некоторые рекомендации дадим: 1. Опыт показывает, что будущее – за одноплатформенными решениями. Другими словами, основная модель создаётся одной программой, все остальные программы с ней хорошо интегрируются на уровне производителей. Лучше всего, когда это вообще программы одного вендора.

238

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

2. Для комплексного внедрения BIM в наших условиях сегодня лучше всего подходят Autodesk Building Design Suite (на основе Revit) и Bentley AECOsim Building Designer (на основе Microstation). Эти комплекты программ практически равны по своим общим возможностям, перекрывают основную часть проектно-строительной проблематики, отлично зарекомендовали себя в работе, хорошо стыкуются с другими программами, да и между собой «дружат». 3. Если организация занимается лишь отдельными разделами проектирования, то хороших специализированных программ намного больше. Но при их подборе стоит обращать особое внимание на стыковку этих программ со средствами основного моделирования, особенно перечисленными выше. А также со средствами ваших партнеров. Поскольку в этой книге уже приведено много иллюстраций использования Autodesk Revit, то приведём и пример применения программ компании Bentley Systems: AECOsim Building Designer(архитектура, конструкции, инженерные сети, поиск коллизий), ProStructures (детализация конструкций КМ, КЖ, КМД), STAAD.Pro (расчёт конструкций), Promise*e (электротехника), PowerCivil (линейная часть, генплан, ПОС). Вся работа в ходе указанного проекта координировалась с помощью единой платформы (системы управления и хранения информации) ProjectWise (рис. 3.1.27).

3.1.7. Общий план внедрения BIM Конечно, план внедрения BIM – это внутреннее дело самой организации. Но: • BIM внедряется один раз, так что опыта перехода на эту технологию никто в организации не имеет; • часто главный руководитель требует от ответственных исполнителей некий документ, на котором он может написать «Утверждаю» и расписаться, а отсутствие этого документа тормозит все связанные с внедрением BIM процессы и создаёт у главного руководителя впечатление, что никто ничего не делает. Поэтому представляется вполне разумным привести для читателей некий шаблон «Плана внедрения BIM», который должен облегчить жизнь энтузиастам информационного моделирования. Изложенный здесь план основан на первоначальном создании пилотной группы и дальнейшем распространении её опыта на всю организацию (либо, согласно второй заповеди, её BIM-часть). При этом обучение сотрудников может вестись как своими силами, так и в специализированных учебных центрах (это более эффективно). Руководство пилотными проектами также может вестись как своими силами, так и специалистами консалтинговых организаций (эффективность проверена). Но руководство пи-

3.1. Внедрение BIM в организации

239

лотными проектами на стадии общего внедрения желательно осуществлять уже своими силами из специалистов пилотной группы. Кому-то может показаться, что в предложенном плане много внимания уделяется совещаниям. Отвечу – да, и это сделано сознательно. Дело в том, что человеческий фактор при внедрении BIM играет исключительно большую роль, поэтому цель совещаний – довести решаемую задачу до сознания сотрудников, «включить им голову». Также это относится к руководителям – без их понимания и активной поддержки внедрение BIM в организации вряд ли получится вообще.

Рис. 3.1.27. Пилотный проект: наземная часть вестибюля и подземный участок одной из станций Московского метрополитена. Особенностью пилотного проекта была возможность расчёта стоимости объекта на любом этапе (от ТЭО до РД) через пользовательские атрибуты элементов

240

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

План внедрения BIM в проектной организации Этап 1. Обследование организации. 1. Постановка задачи на внедрение. 2. Характер и уровень решаемых организацией задач, величина и надежность портфеля заказов. 3. Структура организации, изучение имеющейся системы взаимодействия подразделений при выполнении проекта, включая электронный (бумажный) документооборот и систему оплаты труда. 4. Использующиеся сегодня технические и программные средства. 5. Кадровый состав, его квалификация, тестирование (в разных формах). 6. Уровень понимания проблемы внедрения руководством, определение (предварительное назначение) реально управляющего звена (отдельных лиц). 7. Совещание с руководством по методологии и современным возможностям BIM. 8. Смежники и их уровень. 9. История и опыт прежних внедрений. 10. Финансовые возможности организации. 11. Совещание с руководством по итогам обследования. 12. Итог совещания – уточнение поставленной задачи. Этап 2. Разработка плана и тактики выполнения пилотных проектов для внедрения BIM. 1. Определение количества пилотных проектов и их содержания. 2. Определение необходимого количества и уровня обучений. 3. Определение места проведения обучения и необходимых кадровых и временных ресурсов. 4. Изучение возможности использования в целях BIM имеющегося в организации ПО. 5. Разработка графика закупок нового ПО и оборудования для выполнения пилотных проектов. 6. Подбор шаблонов и библиотек. 7. Разработка общего плана выполнения пилотных проектов. Этап 3. Согласование плана и тактики выполнения пилотных проектов для внедрения BIM. 1. Представление руководству плана выполнения пилотных проектов, его обсуждение и защита. 2. Корректировка плана с учетом пожеланий и возможностей организации. 3. Подбор материала для пилотных проектов. 4. Подбор исполнителей из числа сотрудников организации или дополнительно привлеченных лиц.

3.1. Внедрение BIM в организации

241

5. Итоговое совещание с руководством по плану и тактике пилотных проектов для внедрения BIM. 6. Утверждение плана выполнения пилотных проектов для внедрения BIM. Этап 4. Реализация плана выполнения пилотных проектов: первый проект. 1. Совещание с сотрудниками по методологии и современным возможностям BIM, доведение до них решаемых задач внедрения. 2. Обучение сотрудников пилотной группы. 3. Определение BIM-менеджеров и их первоначальное обучение. 4. Совещание с сотрудниками по организации взаимодействия при выполнении первого пилотного проекта (возможно, деловая игра). 5. Выполнение первой части первого пилотного проекта. 6. Совещание по итогам первой части первого пилотного проекта. 7. Выполнение второй части первого пилотного проекта. 8. Совещание с исполнителями по итогам выполнения первого пилотного проекта, анализ результатов и ошибок, выработка рекомендаций. 9. Представление руководству организации результатов выполнения первого пилотного проекта. Этап 5. Выполнение второго и последующих пилотных проектов. 1. Совещание по уточнению содержания проекта и организации взаимодействия (возможно, деловая игра). 2. Необходимое дообучение сотрудников по результатам первого проекта, в частности по созданию семейств. 3. Дополнительное обучение BIM-менеджеров. 4. Выполнение первой части пилотного проекта. 5. Совещание по итогам первой части пилотного проекта. 6. Выполнение второй части пилотного проекта. 7. Совещание с исполнителями по итогам выполнения пилотного проекта, анализ результатов и ошибок, выработка рекомендаций. 8. Представление руководству организации результатов выполнения пилотного проекта. 9. Выполнение следующего пилотного проекта по этой же схеме. Этап 6. Предварительная работа по разработке общего плана внедрения BIM в организации. 1. Совещание с руководством по анализу итогов выполнения пилотных проектов и постановке задачи общего внедрения BIM. 2. Определение привлекаемых сотрудников и их квалификации. 3. Определение закупок необходимого ПО. 4. Уточнение финансовых возможностей организации. 5. Смежники и их уровень участия в проектах.

242

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

6. Итоговое совещание – уточнение поставленной задачи по внедрению BIM. Этап 7. Разработка плана и методики внедрения BIM. 1. Определение необходимого количества и уровня обучений. 2. Определение методики «тиражирования» опыта работы в BIM. 3. Определение необходимых технических, кадровых и временных ресурсов. 4. Разработка графика закупок нового ПО и оборудования. 5. Разработка и уточнение необходимых шаблонов и библиотек. 6. Разработка общего регламента взаимодействия участников проектирования в BIM (подразделений в организации). 7. Разработка регламента взаимодействия участников проектирования в BIM с подразделениями, оставшимися в старой технологии. 8. Предложения по улучшению работы подразделений, оставшихся в старой технологии. 9. Разработка общего плана внедрения BIM в организации. Этап 8. Согласование плана внедрения BIM. 1. Представление руководству плана внедрения BIM, его обсуждение и защита. 2. Корректировка плана с учетом пожеланий и возможностей организации. 3. Подбор сотрудников организации или дополнительно привлеченных лиц для перехода на BIM. 4. Обсуждение мероприятий по организации и регламентам общего взаимодействия внутри организации. 5. Обсуждение мероприятий по улучшению работы тех, кто остался в старой технологии. 6. Итоговое совещание с руководством по плану внедрения BIM. 7. Утверждение плана внедрения BIM. Этап 9. Реализация плана внедрения BIM в проектной организации. 1. Совещание с сотрудниками по методологии и современным возможностям BIM, доведение до них решаемых задач внедрения. 2. Обучение сотрудников BIM-программам. 3. Формирование консультативной группы из числа исполнителей пилотных проектов по разным видам деятельности. 4. Определение дополнительных BIM-менеджеров и их обучение. 5. Совещание с сотрудниками по организации взаимодействия и регламенту при выполнении проекта (возможно, деловая игра). 6. Работа по плану внедрения. 7. Регулярные рабочие совещания с исполнителями по итогам работы, анализ результатов и ошибок, выработка рекомендаций. 8. Регулярное представление руководству организации поэтапных результатов выполнения проекта внедрения BIM.

3.1. Внедрение BIM в организации

243

9. Подведение итогов внедрения, награждение отличившихся и примазавшихся к ним. 10. Завершающий банкет. В принципе, если всё делать так, как здесь написано, то внедрение BIM должно получиться. При плотной работе срок реализации плана – один год.

3.1.8. Особенности внедрения BIM в крупной организации Для крупной организации при внедрении BIM также верно всё то, о чём говорилось выше. Но появляются и особенности, вызванные прежде всего тем, что «всего становится больше»: 1. Увеличивается объем выполняемой работы (больше сотрудников, рабочих мест, различных программ, тематик работы, проектов, производственных связей, расходов и рисков). Это влечет за собой увеличение срока внедрения. 2. Работа идет медленнее, поскольку увеличивается число инстанций для согласования и принятия решений. 3. Рост объема «бумажной» работы, поскольку каждая инстанция требует документального обоснования. Отсюда появляется необходимость в специальных сотрудниках, занимающихся только сопровождением внедрения. 4. Необходимость юридической проработки многих внутренних нововведений (в «маленьких» организациях это может решаться в текущем режиме). 5. Большой срок реакции на необходимость каких-то корректировок запланированных действий. 6. Высокая цена ошибок. Отсюда необходимость очень хорошо всё продумывать. Отсюда же и частое нежелание (боязнь) у ответственных сотрудников рисковать и принимать какие-то «смелые» решения, «пусть лучше все сначала утвердят и распишутся», «пусть мне сверху дадут команду». Внедрение BIM идёт в более «консервативном» режиме. 7. Резко возрастает значение решений, принимаемых «на самом верху», – если оттуда пошла команда, она обречена на выполнение. Поэтому внедрение BIM в больших организациях почти всегда идёт «сверху». 8. При удачном внедрении BIM суммарный эффект может быть гораздо выше, чем в небольшой организации. Можно, конечно, еще перечислять много таких особенностей внедрения, но лучше прочитать очень интересные и более подробные статьи на эту тему известного специалиста Аркадия Казанцева [19–22]. Сейчас же хочется отметить два обстоятельства, особо важных для внедрения BIM в крупной организации. Во-первых, хорошо себя зарекомендовала практика создания консалтингового подразделения (отдела), куда подбираются особо одарённые и специально под-

244

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

готовленные сотрудники. В их задачу на период внедрения, да и на последующее время тоже, входят обучение остальных специалистов и оказание им консультативной помощи в работе. Во-вторых, разработка регламента предприятия и библиотек элементов фактически дополняется созданием корпоративного BIM-стандарта. Последнее уже сближает проблематику перехода на информационное моделирование в крупной компании с внедрением BIM во всей стране. Мировая проектно-строительная отрасль знает немало примеров успешного и достаточно быстрого внедрения BIM в крупных компаниях. Одним из самых ярких примеров подобного рода является проект Crossrail в Великобритании, о котором будет рассказано в разделе 4.2.

Вопросы для самоконтроля 1. Надо ли при переходе на BIM всем покупать новые компьютеры? 2. Можно ли внедрять BIM сразу во всей проектной организации? Что для этого надо? 3. Можно ли внедрять BIM только у архитекторов? Конструкторов? Инженеров? Сметчиков? 4. Можно ли внедрять BIM без понижения производительности труда? Что для этого надо? 5. Может ли ГИП быть BIM-менеджером? Или ГАП? 6. Где брать BIM-менеджеров? 7. Можно ли обойтись без BIM-менеджера? Что для этого надо? И чем это может закончиться? 8. Нужен ли регламент организации, если она не внедряет BIM? 9. Можно ли при внедрении BIM брать в качестве пилотного проект, уже выполненный в CAD десять лет назад? Или выполненный на бумаге 20 лет назад? 10. Всегда ли нужна информационная матрица проекта? 11. Что правильнее: установить общий уровень детализации проекта или оговорить эти уровни для его отдельных частей? Может ли вообще быть общий уровень детализации проекта (модели)? 12. Для чего нужны совещания с руководством при внедрении BIM? Что делать, если руководство не может присутствовать на этих совещаниях? 13. Что делать, если сотрудники говорят, что им BIM не нужен, они «эти две линии» в AutoCAD быстрее нарисуют? 14. Что делать, если сотрудники, прошедшие обучение BIM-программам, уходят потом работать в другие организации? 15. Можно ли при внедрении BIM использовать сотрудников «старой гвардии», которые с компьютером знакомы очень плохо? 16. Надо ли обучать BIM новых сотрудников, если к моменту их появления BIM в организации уже внедрили?

3.1. Внедрение BIM в организации

245

17. Можно ли для новых сотрудников просто написать инструкцию, как работать в BIM? Можно ли вообще написать такую инструкцию? 18. Надо ли при внедрении BIM изучать опыт других организаций? Делиться с ними своим опытом? 19. Надо ли внедрять BIM в организации, если там всё хорошо и все положением дел довольны? 20. Можно ли внедрять BIM в период, когда организация «завалена» работой, или надо подождать наступления кризиса?

246

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

3.2. Какие доходы приносит BIM Часто от руководителей проектных (и не только) организаций можно услышать фразу: «Вот когда заказчик будет платить нам за то, что мы работаем в BIM, мы будем переходить на технологию информационного моделирования». Думается, такая постановка вопроса абсолютно неверна, – на самом деле заказчик никогда не будет платить за то, что кто-то работает в BIM. Будь полностью его воля, он бы вообще ни за что не платил. Есть ли тогда экономическая польза от BIM? Конечно! Но надо ясно понимать, что: • само по себе информационное моделирование доходов не приносит. Доходы приносит деятельность, осуществляемая с помощью BIM; • прежде всего польза от BIM содержится в совершенствовании и оптимизации технологических процессов, происходящих в самой организации, и контроле их качества, а ускорение или удешевление этих процессов при сохранении общей стоимости проекта и есть дополнительная прибыль предприятия. Ещё надо помнить, что технология BIM – это намного больше, чем просто проектирование. Информационная модель объекта – это его виртуальная копия на протяжении всего жизненного цикла (рис. 3.2.1).

Рис. 3.2.1. Информационная модель здания всегда приносит пользу своим обладателям

И на каждой стадии жизненного цикла объекта BIM увеличивает прибыль тех, кто эту технологию использует. В результате наибольший эффект получается в случае комплексного применения BIM, но прибыль имеется и на каждом отдельном этапе работы с информационной моделью. Теперь рассмотрим каждый из этих этапов более подробно.

3.2.1. Проектирование здания Сокращение общего времени проектирования Как уже отмечалось, при внедрении BIM сокращается общее время проектирования (рис. 3.1.8). По некоторым оценкам со стороны российских проектиров-

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

3.2. Какие доходы приносит BIM

247

щиков, после обучения специалистов и получения ими определенного опыта использования BIM их дальнейшая работа ускоряется на 30–40%. Автору известны случаи (в нашей стране), когда внедрение BIM сокращало сроки проектирования на 90%! Но это были фирмы с очень узкой проектной специализацией – в этом случае BIM быстрее выходит на уровень комплексного использования. Увеличение производительности труда, в частности, происходит и за счёт более быстрого и точного получения чертежей и спецификаций для проектной документации. По некоторым данным, наши проектировщики тратят до 40% рабочего времени на переделки уже созданной документации. В качестве примера можно привести извечную проблему несоответствия друг другу чертежных видов. Поскольку в BIM все планы, фасады, разрезы, фрагменты и прочее – это виды общей модели, то несоответствия между этими видами принципиально устраняются раз и навсегда самой технологией информационного моделирования. Если же возникает необходимость переделок, то изменять надо лишь саму модель, а документация затем заново распечатывается уже в обновлённом виде (рис. 3.2.2).

Рис. 3.2.2. Разрез 1-1 по лестнице выполнен абсолютно неверно, он не соответствует плану здания (слева – фрагмент плана, справа – фрагмент разреза). При работе в BIM такое невозможно в принципе

Также информационное моделирование устраняет расхождение данных чертежей со спецификациями и ведомостями, несоответствие аннотационных обозначений реальным проектным данным, «разбегающиеся» вентиляционные шахты и кабельные каналы, расположение которых не совпадает от этажа к этажу, а также многие другие откровенные «ляпы» ручного (сейчас уже ручного на компьютере) черчения, допущенные по невнимательности (или некомпетентности) исполнителя. Но самое главное – при использовании BIM эти «ляпы» не дойдут до стройплощадки (рис. 3.2.3). Представим, что рис. 3.2.3 как фрагмент документации попал на стройку. Конечно, увидев такое «окно» на чертеже, строитель попытается выяснить истину – какое же окно должно быть на самом деле, но в определенных ситуациях он может этого не делать (например, уже завезены окна 600×600) и просто «работать по проекту», и тогда вполне реально получится то, что изображено на рис. 3.2.4.

248

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.2.3. Несоответствие аннотации и размера передаточного окна на плане

Рис. 3.2.4. Проектные ошибки, не замеченные вовремя и реализованные в конкретных сооружениях, несмотря на имеющийся контроль внутри всех проектных организаций. Таких курьезов в Интернете довольно много

3.2. Какие доходы приносит BIM

249

Выявление проектных ошибок Всё было бы очень хорошо, если бы ошибки могли случаться только в оформлении документации, но, к сожалению, есть ещё и чисто проектные «грехи». Если ошибка не вышла за рамки проекта – это внутреннее дело проектной организации, характеризующее её уровень работы и самоконтроля. Хуже, когда ошибка всплыла на стройплощадке, совсем плохо – в процессе эксплуатации. Какие-то из этих ошибок можно с легкой улыбкой просто не заметить, какие-то – исправить переделкой фрагментов здания, но есть ошибки неустранимые – они, говоря фразой из известного фильма, «не исправляются, а смываются кровью». Каждая такая ошибка – это конкретные деньги, которые будут потрачены на её исправление (если это, конечно, возможно), и замедление общих сроков строительства, которое тоже приводит к потере денег (рис. 3.2.4). Сколько существует проектирование, столько же проектировщики ведут борьбу с проектными ошибками. Но поскольку сами проектировщики эти ошибки и совершают, то возникает ощущение, что такая борьба носит перманентный характер, и явной победы в ней одержать невозможно. А очень хотелось бы! Главный виновник всего описанного – пресловутый «человеческий фактор», причем как субъективный (низкая квалификация специалистов), так и (в гораздо большей степени) объективный, поскольку не может ручной труд, даже если его дополнять с помощью CAD-программ, справиться сегодня с нахлынувшим на человека объёмом работы. К счастью, появление BIM вселяет надежду, что проектировщикам всё-таки удастся одержать победу «над самими собой». Какой же вклад в эту победу может внести BIM? Сначала рассмотрим ситуацию, когда BIM ещё не внедрили в проектной организации, там идёт «классическое» CAD-проектирование в 2D. В этом случае самое простое и эффективное средство борьбы с проектными ошибками – самим, до передачи документации заказчику, построить трёхмерную модель здания. Ещё лучше – построить BIM-модель. Конечно, для проверки на соответствие планов и фасадов достаточно простого 3D-моделирования, но ведь есть ещё спецификации, ведомости отделки, инженерное оборудование со всеми расчётами, сметы, календарные планы и т. п., так что информационная модель – это лучшая проверка вашего 2D-проекта перед тем, как он попадёт на стройплощадку. Напрашивается первый вывод: даже те фирмы, которые всё ещё вычерчивают свои проекты в 2D и скептически относятся к BIM, могут получать от информационного моделирования немалую пользу, если просто наймут человека (группу лиц), владеющего BIM-программой, и посадят его для моделирования своих проектов с целью их проверки. Напрашивается и второй вывод: если фирма начала внедрять BIM, то в качестве первых пилотных проектов можно брать текущие работы CAD-подразделения. Таким способом решаются сразу две задачи: обучение сотрудников работе в BIM и

250

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

проверка выполненных проектов. Результат не заставит себя ждать – ошибки при такой проверке находятся десятками или даже сотнями, а наутро изобличённые и замученные совестью проектировщики-неудачники будут писать заявления, полные раскаяния, с просьбой принять их в BIM. Такая «проверочная» работа, кстати, будет отлично убеждать начальство и BIMскептиков в правильности курса на информационное моделирование (рис. 3.2.5).

Рис. 3.2.5. Построение информационной модели здания по разработанным ранее чертежам – лучшая форма проверки проекта, причем многие ошибки выявляются уже на самой первой стадии совмещения планов и фасадов

Теперь рассмотрим ситуацию, когда проектировщики уже работают в BIM. В  этом случае простых ошибок на уровне документации или модельных нестыковок у них нет. Но на практике часто встречаются коллизии более высокого, трехмерного уровня. Прежде всего они связаны с недопустимыми пересечениями различных элементов и систем здания либо с нарушением технологических расстояний между ними и обычно возникают из-за большого количества исполнителей на сложном проекте, особенно если эти исполнители-смежники работают автономно. При визуальном определении таких коллизий времени на проверку может уйти в несколько раз больше, чем на само проектирование, при этом всё равно

3.2. Какие доходы приносит BIM

251

всего можно не заметить. Поэтому предусмотренные во многих BIM-программах средства автоматического определения подобных нестыковок значительно повышают производительность труда проектировщиков и стопроцентно исключают такие коллизии (рис. 3.2.6).

Рис. 3.2.6. Настройка проверки коллизий для оборудования котельной в программе Autodesk NavisWorks

В принципе, проверку коллизий у сложного проекта можно организовывать на регулярной основе. Для этого специально выделенный сотрудник или BIMменеджер периодически обновляет соответствующие части (разделы) модели и запускает поиск нестыковок, не отвлекая остальных проектировщиков от работы. При обнаружении коллизий сообщение о них передаётся соответствующим специалистам для исправления, а после устранения коллизий для надежности проводится повторная проверка. Регулярность проверок может быть любой и зависит только от внутренней организации проектного коллектива и целесообразности, а результаты самих проверок и исправления коллизий могут автоматически специфицироваться и контролироваться. Такие автоматические проверки позволяют своевременно находить ошибки, начиная с самой ранней стадии проектирования, когда их легче всего исправить, и не мешают ритмичной работе коллектива. Кроме того, как было в предыдущем случае, когда рекомендовалось создавать BIM-модель для проверки CAD-проекта, после формирования проверочной модели появляются все условия и для автоматического выявления коллизий (рис. 3.2.7).

252

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.2.7. Типичная ситуация: несущие элементы проектировали одни специалисты, а вентиляцию – другие, причем уже «вдогонку» к проекту. Проблемы «всплыли» при совмещении частей проекта в единой модели

Откуда берутся ошибки в проекте? Если не ставить под сомнение квалификацию проектировщиков, то, как правило, они появляются на завершающей стадии проектирования, когда «по закону подлости» в проект вносится наибольшее количество изменений, чаще всего со стороны заказчика. При сохранении неизменным времени проектирования (обычная практика) это означает, что люди просто физически не могут справиться с таким объемом работы, поскольку не успевают внести изменения во все чертежи, спецификации и другую документацию. А если изменения идут по нескольким направлениям, то ещё и не успевают их как следует согласовать. Это – источник львиной доли ошибок. В такой ситуации в полной мере проявляется одно из основных преимуществ BIM – в единой модели с согласованной информацией все изменения производятся быстро и точно. И это – третий барьер от ошибок, который устанавливает BIM в проектировании. Но есть и четвёртый барьер, более «интеллектуальный», который ловит уже не коллизии, а проектные ошибки содержательного уровня. Например, можно проверить, все ли помещения в здании имеют вход или выход. Возможно, кто-то будет над такой проверкой смеяться, но автор, например, лично видел проект подземной парковки, у которого вообще не было заезда для автомашин! Другой пример: проверка соответствия парковочных мест составу квартир жилого дома. Или: соответствие ширины эвакуационной лестницы противопожарным нормам. Любое требование к проекту, которое может быть формализовано в виде четкого правила (соотношения), можно запрограммировать и затем автоматически проверять на выполнение. Такие программы уже есть (например, Solibri), но скоро

3.2. Какие доходы приносит BIM

253

их будет ещё больше. Однако общее требование одно – подобная автоматическая проверка формализуемых проектных решений возможна только по информационной модели здания. Такое направление использования BIM в качестве «интеллектуальной экспертизы», несмотря на имеющиеся заделы, фактически только начинает развиваться, но у него огромные перспективы. В Сингапуре, например, планируют ввести автоматизированную проверку проектов на государственном уровне. Теперь подведём некоторый итог: технология BIM позволяет резко сократить число ошибок как в самом проекте, так и в проектной документации. Какие деньги это экономит исполнителю? Если исполнитель за свои ошибки не платит (например, работает через фирмы-однодневки), то ему никакой BIM не нужен, он и так хорошо живёт. Конечно, пока не поймают. А если поймают, то к неизбежным в этом случае судебным «издержкам» добавляются ещё и среднестатистические расходы на устранение проектных ошибок на стройплощадке. Какова их величина? В Китае, например, такие затраты по статистике составляют 3–5% от стоимости здания. В США аналогичные показатели близки к 10%. У нас такой статистики нет, но называемые в частном общении специалистами цифры в разы больше. Суммы получаются немалые. Добавьте к этому бесспорную выгоду от сокращения, пусть даже на 20% (хотя возможно гораздо больше), сроков проектирования, и вы получите реальный и весьма ощутимый экономический эффект от внедрения BIM в проектной организации. Причем эффект только по двум показателям: сокращение времени работы и количества проектных ошибок. Еще интереснее описанная ситуация может получиться не со зданиями, а с объектами инфраструктуры. Там «сэкономленные» объёмы от «выловленных» ошибок могут просто завораживать (рис. 3.2.8).

Рис. 3.2.8. Ошибки в CAD-проекте при проектировании откосов и выемок грунта, выявленные в результате построения информационной модели

254

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

При этом схема работы с объектами инфраструктуры остаётся такой же: средствами информационного моделирования по точным координатам воссоздаётся сооружение вместе с задействованным в проекте рельефом. Это позволяет проверить не только правильность привязок, но и точность расчетов по перемещению грунта, спецификаций и многое другое. Для более детального ознакомления рекомендую статью Сергея Кирьякиди [23], из которой мы привели здесь всего лишь один пример (рис. 3.2.9).

Рис. 3.2.9. Ошибки в проекте откосов и выемок грунта исправлены в результате информационного моделирования в программе AutoCAD Civil 3D

Но BIM не надо идеализировать. Информационное моделирование – это мощный, но всего лишь инструмент в руках проектировщика, который не заменяет ему (проектировщику) голову, ум, знания и опыт. И если проектировщик замыслил что-то «не то», то компьютерная модель вынуждена будет «помогать» в реализации этих планов (рис. 3.2.10).

Рис. 3.2.10. Это – уже не ошибки проектирования, а замыслы «зодчего»

3.2. Какие доходы приносит BIM

255

3.2.2. При проектировании здания закладываются его эксплуатационные характеристики и расходы Другая, не менее важная польза от BIM связана с правильным определением экологических, энергетических, экономических и многих других параметров будущего здания еще на стадии эскизного проекта или даже просто поиска внешней формы объекта. Идейно тут всё очень просто: например, как уже отмечалось, если вы подобрали форму здания с хорошим коэффициентом компактности, то таким образом вы уменьшите расходы на его строительство и эксплуатацию, а также сократите сроки строительства. А коэффициент компактности можно автоматически вычислять в BIM-программах еще на стадии формообразования (рис. 2.3.32). Проще говоря, архитектор может ничего не знать про то, как коэффициент компактности вычисляется, он может даже (чисто теоретически, конечно) про сам коэффициент ничего не знать, его задача – делать эскизные наброски для будущего здания. Но эскизировать надо не на салфетках, листах бумаги или корочках апельсина, а сразу в объёме в соответствующей компьютерной программе. Последнее не сложно, но каждый раз при подборе новой формы архитектор видит в соседнем окне и коэффициент компактности, который при этом получается. Затем надо лишь остановиться на тех вариантах, которые хороши сразу с двух точек зрения – внешнего облика и упомянутого коэффициента. Если же красота будущего здания с точки зрения его автора будет доминировать над всем остальным, в том числе и над маленьким коэффициентом компактности, то желательно об этом сказать заказчику. Если он готов за такую красоту в будущем при эксплуатации регулярно платить на 5–10% больше, то всё замечательно. Если нет – надо посмотреть более рациональные варианты. Ещё лучше – эти более рациональные варианты рассмотреть сразу (рис. 3.2.11). Другой пример: давно известно, что если здание правильно сориентировано по солнцу, то вы будете всю оставшуюся жизнь тратить меньше денег зимой на его отопление, а летом – на кондиционирование. Особенно важен такой анализ воздействия солнца при проектировании объектов с большой площадью остекления, например спортивных комплексов. Подобные здания из-за их большой насыщенности различным инженерным оборудованием выделяются повышенным энергопотреблением, борьба с которым давно уже определяет главные идеи современных проектов. В таких случаях экономический эффект от правильных первоначальных решений по размещению здания будет просто огромен. При этом расчёт эскизной модели даёт не только качественное положение здания, но и количественные характеристики поступающей солнечной энергии, весьма важные для подбора и правильного проектирования оборудования для отопления и вентиляции (рис. 3.2.12).

256

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.2.11. Наталья Гришина. Поиск оптимальной формы экодома для небольшой семьи по коэффициенту компактности. Итоговый коэффициент получился весьма высокий – 0.85. Работа выполнена в Autodesk Revit. НГАСУ (Сибстрин), 2014 год

Рис. 3.2.12. Илья Беленький. Анализ солнечной радиации при проектировании многофункционального спортивного комплекса. Работа выполнена в Autodesk Revit и Autodesk Project Vasari. НГАСУ (Сибстрин), 2013 год

3.2. Какие доходы приносит BIM

257

На эскизной стадии проекта можно проводить и анализ расходов на отопление. Это важно для всех, но в последнее время наконец-то стало особенно интересным и для госбюджетных объектов (рис. 3.2.13).

Рис. 3.2.13. Константин Дьяков. Передача модели из Autodesk Revit в Autodesk Ecotect Analysis для определения нагрузки на отопление или охлаждение здания детского сада, а также тепловых потерь и поступления энергии по месяцам. НГАСУ (Сибстрин), 2013 год

Анализ поступления солнечной энергии и возникающих ветровых потоков можно вести и для существующей застройки. Это позволяет, в частности, располагать здание с наименьшим сопротивлением к ветру и минимизировать турбулентность в зонах пребывания человека. Также можно определять, насколько хорошо будут прогреваться отдельные части здания в тот или иной промежуток времени, и выявлять зоны на прилегающей территории, благоприятные или неблагоприятные для зеленых насаждений. Конечно, точность такого анализа не сравнится с расчётом аэродинамики летательного аппарата, она, по сравнению с самолётостроением, просто «детская», но её вполне хватает для концептуального решения архитектурных задач. А возможность ценой минимальных затрат проводить быстрый и недорогой анализ на самой ранней, эскизной стадии проработки идеи должна сделать информационное моделирование основным инструментом современного архитектора (рис. 3.2.14). Однако у этой замечательной «сказки» про роль BIM в улучшении нашей жизни есть одно «но»: проектировщики от такого высокоинтеллектуального подхода к проработке идеи никакой непосредственной пользы не получают. Выгоду по-

258

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

чувствуют владельцы зданий и те, кто в них заселится, при последующей эксплуатации.

Рис. 3.2.14. Константин Дьяков. Анализ воздействия солнца при проектировании детского сада в существующей застройке. Работа выполнена в Autodesk Revit и Autodesk Project Vasari. НГАСУ (Сибстрин), 2013 год

Как видим, ситуация существенно отличается от того, что было с устранением с помощью BIM проектных ошибок. Там проектировщик внедряет BIM, уменьшает свои расходы и получает, таким образом, дополнительную прибыль, причём сразу получает. Заказчик при этом про BIM может вообще ничего не знать. В нашем же случае прибыль будет потом, причем у заказчика, а не у проектировщика. Что же делать? В принципе, всё просто – надо об этом сказать заказчику и предложить ему, говоря простым языком, выплатить часть денег исполнителю сейчас (включить это в стоимость договора) за высокое качество проработки проекта, а самому получить прибыль потом, но в большем размере. И ключевая роль BIM здесь проявляется в том, что информационное моделирование, во-первых, позволяет сделать так, что потом будет вполне конкретная прибыль, и, во-вторых, помогает убедить в этом заказчика. Ещё раз обратим внимание: в этом случае заказчик платит проектировщику не за то, что тот работает в BIM, а за то, что проект будет лучше и качественнее. А исполнитель уже сам решает, что он будет работать в BIM. А заказчик не будет заключать договор с тем, кто обещает ему качественный проект, но в BIM не работает, и найдёт другого, не менее умного, но ещё и информационно моделирующего. Поэтому во многих странах мира BIM особенно хорошо внедряется либо в комплексных компаниях, где есть цепочка «проектирование – строительство – эксплуатация», либо через заказчиков (собственников) по их требованию, либо совместно с системой интегрированного выполнения проекта IPD, задача которой – объединять интересы всех участвующих в проекте сторон.

3.2. Какие доходы приносит BIM

259

3.2.3. Строительство, капитальный ремонт и снос здания Прежде всего в строительстве BIM позволяет получать деньги «прямо из воздуха», то есть из правильного расчёта и организации самого процесса возведения здания. Например, по данным зарубежной статистики, при информационном моделировании время разработки смет уменьшается в среднем на 80%, а их погрешность не превышает 3%. Конечно, люди и раньше могли оптимально строить (хотя получать сметы так быстро и точно – вряд ли), но с появлением информационного моделирования зданий процесс организации строительного производства стал более информативным, то есть более эффективным. Выигрыш получается как в точности сроков, так и в правильной логистике (любой простой на стройке – это потери денег в чистом виде), а также в рациональном поэтапном финансировании (кредитовании) строительства, ибо чрезмерный или недостаточный кредит – это тоже потеря денег. Опять же, зарубежный опыт показывает, что сейчас в мире ни один важный, особенно комплексный объект без BIM не возводится (рис. 3.2.15).

Рис. 3.2.15. Строительство олимпийских объектов в Лондоне стало ярким примером использования BIM как на каждом конкретном объекте, так и при работе со всем комплексом сооружений

260

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Правильная организация строительства предполагает и оперативный контроль выполнения на всех стадиях, при котором также активно используется BIM. Причём здесь информационное моделирование всё больше проявляется в мобильном исполнении, когда сама модель «остаётся в офисе», а со стройки идут лишь обращения к ней. Основная роль BIM на стройплощадке – организация производства и контроль исполнения: графика выполнения работ, осуществления материальнотехнического снабжения, расходования средств и многого другого. При этом для решения поставленных задач не требуется держать большой штат сотрудников: у китайских специалистов, занимающихся возведением Шанхайской башни и использующих BIM, всем строительством этого грандиозного сооружения управляют чуть больше десяти человек [24]. По их мнению, только благодаря использованию информационного моделирования на стадиях проектирования и строительства возведение этого небоскрёба высотой 632 метра идёт точно по графику при полном соблюдении строительной сметы (рис. 3.2.16).

Рис. 3.2.16. «Шанхайская башня» на разных стадиях возведения

Особый вид контроля при реализации строительства, в котором технология BIM играет ключевую роль, – проверка точности возведения строительных конструкций. Например, все конструкторы отлично знают, что проектная точность остаётся на бумаге, а на стройплощадке в результате множества причин выстраивается свой каркас здания, где могут возникать дополнительные провисания, напряжения, отклонения от вертикали и прочие «вольности», порой существенно меняющие расчетные характеристики объекта. Другой пример: навесные элементы отделки или технологическое оборудование, которое изготавливается на предприятиях на основе проекта, на стройпло-

3.2. Какие доходы приносит BIM

261

щадке из-за неточности возведения каркаса здания может потребовать весьма трудоёмкого «допиливания». Наконец, крупнопанельное домостроение. Здесь процессы проектирования, создания элементов здания (производство панелей и других блоков) и возведения самого здания (сборка готового изделия из этих элементов) фактически представляют единое целое. Поэтому ввиду комплексности процесса внедрение BIM в КПД способно приносить наибольший экономический эффект по отрасли (рис. 3.2.17).

Рис. 3.2.17. Серия крупнопанельного домостроения КПД-330Э разработки ОАО «Барнаулгражданпроект». Начало внедрения BIM в 2013 году

262

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Что касается капитального ремонта или сноса здания, то здесь применение BIM идет практически по той же схеме, что и в строительстве, и с тем же успехом. Но есть и особенность: старые объекты не имеют информационной модели, её надо создавать, а для этого потребуется детальное обследование здания. Однако такие затраты оправданы открывающейся возможностью применять в дальнейшем к объекту всю мощь технологии BIM. Кстати, подобная ситуация может возникать и в строительстве, если проектирование шло «по старинке» в CAD либо по каким-то причинам строители информационную модель от проектировщиков не получили. В этом случае специальное изготовление информационной модели на основе проекта для чисто строительных целей и дальнейшая работа с этой моделью вполне оправданы (рис. 3.2.18).

Рис. 3.2.18. Использование информационной модели вместо бумажной документации, причём «в вагончике» на стройплощадке – это не фантастика, а реальность в работе лидеров мировой проектно-строительной индустрии

Обо всём этом в той или иной степени уже шла речь в разделе 2.2. Но это всё – качественные оценки. Если же говорить о конкретных цифрах, то их немного (статистика здесь пока «слаба»), хотя они впечатляют. Например, в Великобритании (это мировой лидер во внедрении BIM) после перехода на технологию информационного моделирования общая стоимость (проектирование + строительство) новых школ уменьшилась на 30%. По другим госбюджетным объектам там получились примерно такие же показатели.

3.2. Какие доходы приносит BIM

263

В нашей стране с её традиционной «расхлябанностью» эффект от использования BIM при возведении зданий может быть гораздо больше. Особенно если будет разработан единый общероссийский классификатор строительных элементов. Но об этом речь пойдет в следующей главе.

3.2.4. Эксплуатация зданий Основные доходы своему владельцу здание приносит именно в период эксплуатации, которая растягивается на многие десятилетия. Как мы уже отмечали в разделе 2.2, информационная модель в этом случае позволяет проводить эффективное управление объектом, организовать учёт расходуемых ресурсов и поступающих платежей, качественно и своевременно проводить текущие и экстренные ремонтные работы, вносить необходимые коррективы в зонирование и конфигурацию помещений, планировать капитальный ремонт и многое другое, что необходимо для обеспечения коммерчески успешного использования здания. Учитывая общий срок жизни объекта капитального строительства, можно утверждать, что основной доход технология BIM приносит именно на стадии эксплуатации здания (рис. 3.2.19).

Рис. 3.2.19. Работа с информационной моделью здания в аварийных ситуациях на основе программного обеспечения компании EcoDomus

264

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Отдельно отметим, что при управлении объектом недвижимости информационная модель становится и серьезной защитой от воровства – в наших условиях это сопоставимо с самими расходами на ремонт и обслуживание здания. В последнем всегда заинтересованы собственники объекта недвижимости, а в случае жилых домов – как сами жильцы, так и управляющие компании. Мировая статистика в области эффективности BIM при эксплуатации зданий пока также небольшая, но она отмечает общее снижение расходов примерно на 25%. В условиях России эта цифра может быть (должна быть) намного больше. Всё это хорошо, но возникает резонный вопрос: откуда владельцу здания взять его информационную модель? Ответ прост: как и в ситуации со строителями, в большинстве случаев модель придётся специально создавать (заказывать) на основе сохранившихся чертежей и обязательно результатов обследования (кстати, расходы будут меньше, если модель делается по уже имеющейся документации). Если же модель уже была создана ранее, то всё проще – такую модель надо просто скорректировать по результатам обследования и дополнить нужной информацией.

3.2.5. Польза от BIM для заказчика (собственника) Заказчика или собственника, к числу которых относится и государство, всегда интересуют категории «что», «сколько» и «когда», которые они традиционно объединяют в один вопрос: «Сколько это стоит?» Исполнитель или подрядчик каким-то образом (в меру своего умения) отвечает на этот вопрос, после чего у заказчика или собственника, к которым относится и государство, возникает уже другой, внутренний вопрос: «Как это всё проверить?» Особенно сложно становится, если предложений от исполнителей много (проводится конкурс), а времени мало. Наиболее эффективное решение возникающих проблем – это опять BIM. 1. Информационное моделирование обеспечивает прежде всего прозрачность в крупных, особенно государственных, проектах. Ведь «цифровая» информация и «цифровая» организация владением (использованием) этой информации достаточно легко и быстро проверяемы, особенно если сравнивать с используемыми сейчас грудами папок, текстов и чертежей. В ворохе бумаг всегда можно спрятать путь наращивания стоимости и расходов, мотивы подбора подрядчиков и поставщиков и многое другое, причём самый простой приём сокрытия истинных замыслов – сделать бумаг столько, что разбираться в них заказчику будет некогда и станет дороже, чем просто согласиться с предложенными цифрами. Кстати, при необходимости и целесообразности «цифровую» информацию легко публиковать, делая её доступной для широкой общественности, что весьма важно, в первую очередь для государства.

3.2. Какие доходы приносит BIM

265

2. Предварительно созданная заказчиком «эскизная» информационная модель позволяет быстро и весьма точно оценить финансово-экономическую сторону будущего проекта и точно сформулировать условия, выставляемые на конкурс. Эта же модель поможет правильно сформулировать формат предоставления информации от участников, что облегчит изучение предложений и подведение итогов конкурса. 3. Дальнейшая передача «цифровой» информации в службы эксплуатации создаёт неоценимый информационный багаж для эффективного управления объектом. А ведь именно в эксплуатации аккумулируется наибольшая часть расходов собственника. По информационной модели можно формировать практически любые «комбинированные» запросы и быстро и точно получать на них ответы и принимать на их основе решения. При «бумажном» же подходе на обработку запросов опять уйдёт много времени, а сами запросы должны соответствовать тем форматам данных, которые в эту «бумагу» заложены.

3.2.6. Общие выводы Технология BIM экономит средства на всех стадиях жизненного цикла здания, но наибольшую эффективность она приносит тогда, когда речь идёт о комплексном подходе в работе с объектом. В этом случае информационную модель изначально можно создавать «правильнее», учитывая не только сиюминутно решаемые задачи, но и перспективу использования. Это лучше всего проявляется в вертикально интегрированных компаниях. Теперь давайте подведём итог и сформулируем несколько основных выводов, которые естественно напрашиваются после прочтения этого раздела: 1. При внедрении BIM не надо дожидаться команды сверху и поступления средств для оплаты полного внедрения, поскольку, как было показано выше, на каждом этапе работы со зданием BIM экономит средства, которые бы неизбежно расходовались, то есть даёт достаточно быструю отдачу. Хотя первоначальные средства на внедрение всё равно нужны. 2. Наилучший результат BIM даёт при комплексном внедрении, поскольку часть выгоды закладывается на одних этапах работы с моделью, а получается на других. В этом наиболее заинтересованы собственники здания (заказчики), самый большой из которых – государство. 3. По этой же причине комплексное внедрение BIM должно сопровождаться организацией отношений между исполнителями на взаимовыгодных принципах (например, IPD). 4. В любом случае (есть взаимовыгодные отношения или их нет), внедрение BIM выгодно и для каждого участника процесса работы со зданием в отдельности, только эта выгода будет меньше.

266

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

5. Информационное моделирование можно внедрять поэтапно, начав с наиболее проблемных мест в работе организации, – тогда и первая отдача будет быстрее и больше. 6. Внедрять надо правильно – сама по себе аббревиатура BIM успеха не гарантирует (рис. 3.2.20).

Рис. 3.2.20. Проведенный в Северной Америке анализ показал, что примерно в трети случаев инвестиции в информационное моделирование не возвращаются, что явно свидетельствует о неправильном внедрении BIM

7. Если в компании при «традиционном» подходе к работе всё получается хорошо и эффективно, то напрашивается вывод, что BIM можно не внедрять – лучше уже не будет! Но автору такие компании не известны. 8. С другой стороны, может появиться мысль, что чем хуже и «расхлябаннее» компания, тем больше в ней получится эффект от внедрения BIM, так что информационное моделирование надо внедрять в первую очередь в «плохих» организациях. На самом деле и это не так: чем хуже компания работает в «обычных» условиях, тем меньше у неё шансов справиться и с внедрением BIM. С другой стороны, думается, что никого не стоит лишать надежды Конечно, всем хотелось бы иметь некоторые простые формулы, показывающие, что внедрение BIM даёт такую-то прибыль на таких-то этапах работы. Но нам придётся разочаровать читателей – таких формул (методик подсчёта) нет. Поскольку BIM для каждой организации – это многосложно, многопланово и достаточно индивидуально. Как уже отмечалось, успех внедрения BIM на 20% зависит от правильности выбора комплекса компьютерных программ моделирования и на 80% – от совершенствования внутренних технологических процессов в организации. Простая же методика подсчёта эффекта от внедрения BIM тем не менее существует: надо сравнить то, что было раньше, с тем, что получается теперь.

3.2. Какие доходы приносит BIM

267

При этом можно выделить еще один «неколичественный» фактор, говорящий в пользу BIM, который никакими процентами не оценить. Как отмечают некоторые компании, поднявшись после внедрения BIM на более высокий технологический уровень, они стали браться за проекты, которые раньше в силу их сложности и ответственности даже не рассматривали. И стали выигрывать конкурсы на такие проекты. А заказчики, увидев возросший технологический уровень компаний, начали им такие проекты предлагать.

Вопросы для самоконтроля 1. Почему при переходе на BIM сокращается общее время проектирования? 2. Почему на начальном этапе внедрения BIM почти все проектировщики говорят, что работать им теперь приходится больше? 3. Могут ли переделки проекта быть выгодны проектировщикам? Кому тогда они не выгодны? 4. Кто платит за проектные ошибки, выявленные на стройплощадке? 5. Выгодно ли использование BIM заказчику (владельцу) будущего объекта? 6. Можно ли осваивать BIM-программы и приносить финансовую пользу организации одновременно? 7. Надо ли проектировщику думать об эксплуатационных качествах будущего здания? 8. Почему строителям может потребоваться «своя» модель? Чем она отличается от «обычной» модели? 9. Почему так важно строго соблюдать график строительства? 10. Можно ли работать с моделью на стройплощадке или для этого надо сидеть в офисе? 11. Нужна ли «своя» модель при эксплуатации здания? 12. Как посчитать общий экономический эффект от внедрения BIM? 13. Для чего нужна интеграция всех исполнителей проекта? Возможно ли это? 14. Какая польза от BIM при сносе здания? 15. Может ли внедрение BIM закончиться убытками для компании?

268

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне Два предыдущих раздела были посвящены вопросам внедрения технологии информационного моделирования зданий в организациях, или, как говорят специалисты, внедрению BIM «снизу». А есть еще внедрение BIM «сверху», когда государство, понимая свою ответственность за развитие проектно-строительной отрасли и видя перспективность новой технологии, берёт на себя инициативу (и расходы) по созданию благоприятных условий (решению ряда общих вопросов) для такого внедрения. Уже имеющийся мировой опыт показывает, что внедрение «снизу» идёт «само», а вот когда начинается ещё и внедрение «сверху», то вся страна делает в BIM резкий рывок вперед. Другими словами, если говорить про нашу страну, то без внедрения «сверху» строительная отрасль России в сторону BIM не сдвинется. Почему? И как обстоит дело в других странах? Постараемся ответить на эти вопросы. Но сначала – некоторые сравнения.

3.3.1. Из истории внедрения картофеля в Европе и России В этом подразделе будет описана краткая, но полная драматизма история, которую, как мне кажется, многие неплохо знают. Это история появления у нас всеми любимого картофеля. Думается, что к BIM, как это ни странно, она имеет прямое отношение. Чтобы в этом убедиться, достаточно, по мере чтения, заменять слово «картофель» на слово «BIM». Есть предположение, что таким способом может получиться (пока еще гипотетическая) история внедрения BIM в России, причем с эмоциями и раскладкой по времени. Итак, первые клубни картофеля были завезены в Европу в конце XVI века, а активно использоваться в пищу этот овощ начал лишь во второй половине XVIII века. Казалось бы, такой ценный продукт, который великолепно знала вся Южная Америка, должен был быстро пробить себе дорогу на стол европейцев. Однако этого не произошло. Наоборот, население повсеместно встречало картофель с недоверием. Даже неурожайные, голодные годы, которые не были редкостью для Европы в ту пору, не прибавили неприхотливому и плодовитому картофелю популярности. Доходило до того, что мудрые правители многих стран, видя в картофеле решение продовольственной проблемы, прибегали к принудительным, порой весьма жестким мерам по его распространению. Особенно в этом отношении отличались прусские кайзеры Фридрих-Вильгельм I и Фридрих Великий. Но это не помогало: народ не хотел есть эту «ядовитую иноземную ягоду». Наконец, в 70-х годах XVIII века, в период очередного голодного кризиса, во Франции за дело взялся известный парижский агроном и фармацевт Антуан

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

269

Огюст Пармантье, обладавший как минимум тремя серьёзными достоинствами: умом, хитростью и знакомством с королём Людовиком XVI. Король, кстати, обладал практически такими же достоинствами, поэтому он сразу оценил «коварный план» Пармантье и поддержал делом начинания своего подданного. Первым делом Пармантье получил от короля участок песчаной земли под Парижем, и эта «бесплодная» земля была засажена картофелем. Когда картофель зацвел, Пармантье собрал с него букетик цветов и преподнес их королю. Знать смеялась, но король «на полном серьёзе» принял букетик и даже вдел его в петлицу камзола. А вскоре и королева появилась на большом празднике с картофельными цветами в волосах. Понятно, тут многим придворным стало не до смеха, и продажа синеньких букетиков пошла полным ходом. Когда картофель достиг зрелости, Пармантье приказал сторожам оцепить поле и близко никого не подпускать. Расчёт его оказался верен: любопытные сразу протоптали к полю множество тропинок. Люди хотели увидеть таинственный плод, который столь тщательно охранялся (по некоторым данным, король даже выделил для охраны поля гвардию с её непременными атрибутами: гренадерским ростом, медвежьими шапками и большими ружьями со штыками). На виду у всех Пармантье днём выкапывал картофель, а на ночь снимал охрану за ненадобностью, «ведь в темноте картошку не видно». Естественно, что ночью многочисленные «гости» пытались разжиться «запретным» плодом, причем в больших количествах. Урожай Пармантье собирал в присутствии самых знатных людей Франции. Затем он устроил для них обед, все кушанья которого приготовили из картофеля. Даже вино было из картофельной вытяжки. После того как аптекарь сам съел две тарелки картофеля, король на глазах у всех присутствующих лично отведал это блюдо. Конечно, всё это возымело действие, и картофель «пошёл» во Франции (рис. 3.3.1).

Рис. 3.3.1. Антуан Огюст Пармантье, кавалер Ордена «Почетного легиона»; справа – памятник в его родном городе Мондидье

270

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

В это время россияне в большинстве своём обходились репой. Хотя ещё Пётр I предпринимал попытки «ввести» в России картофель. Почти в одно время с Пармантье картофелем в России снова решила заняться уже Екатерина II, но она пошла «другим путём». В Москву из Германии были выписаны 57 бочонков картофеля. По высочайшему повелению по всей империи были разосланы клубни картофеля и наставления по его разведению. Что очень важно: был введен контроль за исполнением этого мероприятия и возложен на местных губернаторов. Но затея и на этот раз провалилась – народ упорно не желал допускать на свой стол иноземного продукта.  Даже образованнейшие люди того времени относились к картофелю с опасением. Главной же проблемой внедрения картофеля, думается, было то, что готовить его просто не умели. В 1840 и 1842 годах, спустя почти 70 лет после успеха Пармантье, «высочайшим повелением» опять началось приказное внедрение картофеля в России. В указах предписывалось: • завести во всех казенных селениях общественные посевы картофеля для снабжения семенами крестьян; • издать наставления о возделывании, хранении и употреблении картофеля в пищу; • поощрять премиями и другими наградами хозяев, отличившихся в разведении картофеля. Внедрение закончилось «картофельными бунтами», подавлявшимися войсками. При этом, как и раньше, народ ел зелёные клубни или плоды, травился и брался за топоры, а защитники «старой веры» распускали слухи, что каждый, кто съест этот «дьявольский фрукт», будет подвержен греховным искушениям и попадёт в ад. Перелом наступил лишь тогда, когда по губерниям наконец-то было разослано 30 000 подробных инструкций, как картофель выращивать и что с ним потом делать. Так что 1850 год – это примерная дата внедрения картофеля в России. Сейчас нашу страну без картофеля представить просто невозможно, но, как видим, история его прихода была долгой, драматичной и, будем надеяться, поучительной. Ну что, уважаемый читатель, заменяли при чтении слово «картофель» на слово «BIM»? Понравилось? Тогда ещё два вопроса: 1. Какой аналог при такой замене напрашивается для слова «репа»? 2. Почему нельзя было в России при внедрении картофеля сразу перенять удачный французский опыт? Тема внедрения картофеля в разное время получила отражение во многих произведениях искусства (рис. 3.3.2). Интересно, получит ли потом такое же отражение тема внедрения BIM в России?

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

271

Рис. 3.3.2. Слева: Винсент Ван Гог, «Едоки картофеля»; справа: Георгий Савицкий, книжная иллюстрация к хитроумному плану Пармантье

3.3.2. Опыт внедрения BIM в Великобритании Массовое внедрение BIM в мире началось с 2002 года. По историческим меркам это «всего ничего». Но уже можно говорить о серьезных успехах технологии информационного моделирования в отдельных странах и об общемировой тенденции её широкого использования. Лидерами использования BIM практически сразу стали США и ряд европейских стран (Нидерланды, Дания, Норвегия, Финляндия), в Азии – Гонконг и Сингапур, к которым сейчас вплотную подошёл Китай. Многие другие страны также активно «пошли в BIM», в том числе Беларусь – там это стало министерской программой. Но об одной стране всё-таки стоит сказать особо – это Великобритания. Её опыт внедрения BIM, скорость этого внедрения и результаты заслуживают пристального внимания и глубокого изучения. Я бы сравнил этот опыт по эффективности, продуманности и уровню понимания проблемы с планом Пармантье по внедрению картофеля во Франции. В первые годы XXI века Великобритания столкнулась с двумя крупными проблемами: 1. у правительства кончились деньги. Вернее, конечно же, они не кончились, но на реализацию текущих проектов их стало катастрофически не хватать; 2. надо было проводить Олимпиаду в Лондоне, что отдельно требовало больших денег. Дальше произошло следующее: Во-первых, правительство задумалось. Во-вторых, как нельзя кстати появилась технология BIM, на которую задумавшееся правительство сразу обратило внимание. Главное, что привлекло государственных чиновников в информационном моделировании – расходы на строительство и содержание объектов становятся про-

272

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

зрачными и управляемыми и, как следствие, они «удивительным образом» уменьшаются. Конечно, государство в первую очередь интересуют свои, госбюджетные объекты: школы, больницы, казармы и многое другое, в том числе тюрьмы. Поэтому в качестве одного из первых пилотных проектов была взята тюрьма. У нас бы, наверное, из-за такой «тематики» пилотного проекта поднялся страшный шум, ударивший бы и по имиджу новой технологии, но в Англии его не было, поскольку тюрьма – это типичный государственный объект, очень нужный и постоянно потребляющий деньги налогоплательщиков. Планировалась реконструкция одной из старых тюрем (зданию было больше ста лет) с учётом современных требований к этим сооружениям. Проведенное информационное моделирование (практически на эскизном уровне) показало, что намного выгоднее для государства будет построить новое здание, а старое просто продать в частные руки под перепрофилирование. После этого занялись школами. У госчиновников всегда возникали вопросы, почему однотипные школы в соседних графствах могли отличаться по цене почти в два раза. Но ответ в существующей системе проектно-строительной документации (горы бумаг) было найти почти невозможно. После подключения к решению этого вопроса BIM оказалось, что на деньги, на которые раньше строили пять школ, теперь можно построить семь. Дальнейшие убеждения не требовались  – правительство Великобритании стало активным сторонником BIM. Теперь по Олимпиаде. Окончательное решение о её проведении было принято МОК летом 2005 года, но подготовка к Олимпиаде в Великобритании началась гораздо раньше. Специально для этого было создано государственное Управление по строительству олимпийских объектов (Olympic Delivery Authority, ODA), назначившее себе партнёра – консорциум в составе компаний CH2M HILL, Laing O’Rourke и Mace (CLM), на который и была возложена основная ответственность за строительство объектов в Олимпийском парке и их инфраструктуры – от дорог и мостов до инженерных сетей. Совершенно очевидно, что масштаб требуемых усилий и небольшие сроки олимпийского проекта создавали значительные трудности как перед ODA, так и перед её партнером (рис. 3.3.3). Уже обладая пониманием важности BIM и действуя в рамках своих полномочий, партнер выбрал компанию Bentley Systems как IT-провайдера для всей программы. Это соглашение сделало доступным для партнера и его подрядчиков систему централизованного управления инженерной информацией и совместной работой, а также унифицированный набор комплексных средств проектирования. Думается, именно благодаря такому решению в организационно-строительной части Олимпиада в Лондоне, как никакая другая, прошла под знаком информационного моделирования и создания инфраструктуры. Причём как инфраструктуры всей системы олимпийских объектов, так и инфраструктуры проектной среды, в которой работали многие сотни проектно-строительных фирм. Последнее, пожалуй, в таких масштабах реализовывалось впервые.

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

273

Рис. 3.3.3. Строительство Олимпийского стадиона – главного объекта игр в Лондоне

Поскольку проведение Олимпиады было запланировано в давно сложившемся городском ансамбле Лондона, проектирование решили начать с объектов инфраструктуры, в которые затем органично встраивались бы знаковые олимпийские сооружения. В таком случае совершенно логичным становилось создание единой информационной модели всего комплекса объектов, включавшей в себя и модели отдельных сооружений. Строительная программа Олимпиады-2012 выявила множество проблем в области управления инженерной информацией, поступающей от сотен подрядчиков. Для их решения была разработана и реализована система управления инженерной информацией и совместной работой, а также введён в действие общий набор комплексных средств проектирования для использования их консультантами и подрядчиками. Подобная система предоставила всем участникам проекта централизованный доступ к информации по архитектуре, инженерии и конструкциям, а также единый модуль оценки качества работы пользователей. На начальной стадии работы компания Bentley определила требования и подготовила план по созданию стандартов, инструментов проектирования и управления инженерной информацией для всей программы. При этом надо отметить, что, несмотря на свою очевидную полезность, идея создания единой программной платформы для проектировщиков и инженеров полной реализации так и не получила. Причина простая – многие подрядчики не хотели переходить на незнакомый

274

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

набор инструментов, оставаясь «верными» ранее освоенным (и уже закупленным) программам. Последнее обстоятельство вынудило компанию Bentley уже в процессе работы перестраиваться и уделять больше внимания взаимодействию с программами других производителей. Результатом такой работы, в частности, стало соглашение между Bentley и Autodesk, плодами которого (хорошей совместимостью программ этих производителей) мы теперь пользуемся. Однако подготовка к Олимпиаде по жесткому графику – не лучшее время для новых разработок и экспериментов. Поэтому в дальнейшем, чтобы быстрее добиться желаемого результата, партнёр при заключении договора с новыми подрядчиками оговаривал в нём работу в едином, предоставленном партнёром, программном обеспечении (в противном случае договор просто не заключался). Компания Bentley выпустила лицензионную подписку на программы, которая позволила фирмам, работающим с ODA, использовать эти программы в рамках одного годового лицензионного соглашения. Это централизованное финансирование лицензионной подписки ликвидировало стоимостные препятствия для подрядчиков, делая их готовыми к использованию единых инструментов. Единая технология проектирования была реализована многопрофильной командой, представляющей ODA, партнёра, компанию Bentley и шесть крупнейших подрядчиков в сфере проектирования и строительства. На это понадобилось 18 месяцев, в течение которых было установлено программное обеспечение и объединено системой управления инженерной информацией и совместной работой 80 компаний. Итак, мы видим интересный подход: практически никакой свободы выбора, вместо этого – жёсткий диктат, но с консультативной и финансовой поддержкой подрядчиков. И всё получилось, причем весьма эффективно! Хотя, если присмотреться, у подрядчиков выбор был: не хочешь работать в предоставляемых программах – не работай на объектах Олимпиады вообще. Видимо, успех такого подхода определил в дальнейшем его перенос на всю проектно-строительную отрасль Великобритании, но уже при внедрении не конкретных программ, а технологии BIM в целом. Отметим ещё одно важное обстоятельство. Говоря простым языком, в Великобритании полтора года ушло на обдумывание и выстраивание правильной организации совместной работы подрядчиков. У нас такое «расточительство» ответственные лица вряд ли позволили бы, руководствуясь принципом: «Некогда думать, надо работать!» Хотя, как видим, правильное обдумывание существенно сокращает трудности в работе. Строительная программа Олимпиады-2012 собрала огромный объем инженерной информации. Многие подрядчики, начавшие работать до реализации мероприятий по единому контролю документов, предпочли работу по проектированию в своих программных системах. В такой обстановке контроль за тем, кто, какие и где хранит документы в актуальной версии, был очень трудной задачей. Для успешного же выполнения проекта в целом было очень важно иметь именно

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

275

единую систему информации по всем разделам проекта, причем информации корректной и обновлённой (рис. 3.3.4).

Рис. 3.3.4. Строительство «Аквацентра». Проект Zaha Hadid Architects

И такая система была создана. Её модульные части внедрялись на разных этапах работы, а многоуровневая структура сделала возможным локальное внедрение на том же хорошем уровне, что и для всей среды. Система была установлена, настроена и заполнена более чем 100 000 документов к середине 2007 года, после чего предоставила всем единый источник достоверной информации для последних чертежей и других данных по разделам проекта. Теперь пользователи могли быстро находить документы по ключевым словам, заголовкам, номерам чертежей и т. п. Все организации, вовлеченные в строительную программу, получили доступ к общей базе данных через сеть ODA. Основным требованием системы было соответствие предоставляемых данных действовавшему тогда британскому стандарту BS  1192 («Совместное производство архитектурной, инженерной и конструкторской информации»), который для управления производством, распределением и качеством строительной информации использует упорядоченный процесс взаимодействия и установленный порядок обозначений.

276

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Созданная под руководством специалистов компании Bentley, система управления инженерной информацией и совместной работой предоставила инструменты автоматического контроля, необходимые для гарантии соответствия входящих документов стандарту BS 1192, которые поддерживали общепринятые этапы создания компьютерной модели и чертежей: процесс проектирования, распределение, документацию и архивирование. В случае, когда CAD-файлы передавались в систему управления инженерной информацией и совместной работой, система контроля документов DCS автоматически проверяла их по методике гарантии качества. При этом она сохраняла версии файлов, чтобы предотвратить хранение одного и того же файла несколько раз, и препятствовала распространению файла до тех пор, пока его не утвердили на определенном уровне. По сути, система контроля документов управляла проектировочными изменениями в подробных чертежах. В совместной работе с партнёрами ODA гарантировала, что любые возникающие вопросы будут решены. Например, при представлении окончательных чертежей ODA должна была подтвердить, что набор документации полный. Для этого ODA пришлось разработать способы, чтобы гарантировать, что чертежи CAD представлены в соответствии с необходимыми стандартами. Но это обеспечило для других людей, работающих с этими чертежами CAD, функциональную совместимость и удобство в использовании. Если же подрядчики были не в состоянии предоставить корректные чертежи, их конечный результат требовал весьма трудоемкой проверки и перепроверки. Для этого компания Bentley разработала специализированную систему QA гарантии качества CAD-файлов, чтобы проверять данные от подрядчиков до внесения их в систему управления инженерной информацией и совместной работой. Таким образом, пользователи системы имели определенную гарантию пригодности получаемой из неё информации к работе. Использование всей системы управления информацией и инструментов проектирования требовало, чтобы конфигурация управления инженерной информацией и платформой совместной работы, а также система контроля документов обеспечивали выполнение стандартов программы. В результате только проверенные данные передавались между ODA, партнёром и субподрядчиками. Как следствие среда совместной работы была защищена, но оставалась гибкой и расширяемой. Однако следует признать, что полностью вопрос осуществления соответствия стандарту BS  1192 остался неразрешенным, поскольку требование выполнять стандарты и порядок программы не было включено в ранние контракты и для некоторых подрядчиков таким образом не являлось обязательным. Для ODA это был хороший урок на будущее – было решено, что такие требования должны быть установлены в новых проектах заранее и также жестко включены в контракты с самого начала. Опыт создания единой проектно-строительной информационной системы в процессе подготовки к Олимпиаде в Лондоне позволяет сразу сделать несколько далеко идущих организационно-технических выводов:

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

277

1. Необходимость заблаговременного введения методик и стандартов проектирования. 2. Необходимость использования централизованной системы управления технической информацией и совместной работой. 3. Необходимость предоставления всем подрядчикам стандартного (хорошо совместимого) пакета программного обеспечения для комплексного проектирования. 4. Введение в контракты с исполнителями обязательных условий, касающихся использования предпочтительной инженерной технологии. 5. Обязательное обучение сотрудников компаний-исполнителей и техническая поддержка взаимодействующих программ. 6. Введение автоматизированного контроля за документами, обеспечивающего гарантию их качества и своевременную обработку поступающих материалов. 7. Проведение комплексного моделирования для своевременного обнаружения и разрешения коллизий. 8. Создание надежной информационной инфраструктуры для осуществления непрерывной связи между географически разделенными офисами. Как мы уже отмечали, не всё из задуманного удалось полностью реализовать, но в результате основные объекты Олимпиады были готовы к лету 2011 года, то есть на год раньше, и прошли предварительные испытания другими спортивными соревнованиями (рис. 3.3.5). На основе этого успеха и опыта работы с информационными моделями госбюджетных объектов правительство Великобритании в том же 2011 году приняло стратегическое решение: с 2016 года работа с объектами, финансируемыми государством, будет вестись только по технологии BIM. Таким образом, в Великобритании началось внедрение BIM на государственном уровне. Государственные заказы составляют примерно 40% всего строительного рынка Великобритании, остальное – проекты частного финансирования. Крупные частные заказчики поддержали планы правительства: им тоже хочется получать результат быстрее, лучше и дешевле. Что касается средних и мелких частных фирм, особенно занимающихся возведением деловых и торговых зданий, то у них освоение BIM идёт даже быстрее, чем это предписано правительством. С другой стороны, всегда есть те, кто, невзирая на решение правительства, пока в отношении внедрения информационного моделирования «не чешется». Думается, здесь всё расставит по местам конкуренция. В целом же с 2016 года можно ожидать, что примерно 80% строительных объектов в Великобритании будут создаваться с помощью BIM (рис. 3.3.6). Не дожидаясь результатов реализации плана внедрения BIM, правительство Великобритании в 2014 году приняло еще одну программу – развития строительной отрасли страны до 2025 года. Здесь уже главная задача поставлена более амбициозно: используя имеющийся опыт и наработки, в том числе и в области BIM, вывести страну в лидеры строительной индустрии в мире.

278

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.3.5. Олимпийская деревня, баскетбольный стадион и велотрек

Рис. 3.3.6. Лондонский «Кристалл» – одно из самых экологичных зданий в мире

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

279

Понятно, что реализация подобных планов требует от государства пристального внимания и регулярного расходования средств. Что, надо сказать, и делается. В частности, разрабатываются BIM-стандарты и классификаторы, проводится обучение государственных сотрудников (обучение не столько BIM-программам, сколько BIM-мышлению) и многое другое. Но три момента в этой деятельности государства всё же хочется выделить особо: 1. создание финансируемого правительством UK BIM Task Group – мозгового центра по идеологии и методологии внедрения и использования BIM, куда вошли лучшие специалисты со всей страны. Дополнительно уточним, что был создан не административный, а именно «интеллектуальный» центр по обеспечению внедрения информационного моделирования; 2. введение подготовки BIM-специалистов в учебные программы основных университетов Великобритании; 3. работа по созданию компьютерной программы Digital BIM Toolkit (это рабочее название продукта), задача которой – облегчить подбор, сортировку и обработку информации, необходимой для конкретных BIM-проектов. Другими словами, ведется работа по созданию необходимого инструментария автоматизации как подбора информации для моделирования, так и более технологичной связи исполнителя с информационной системой более высокого уровня (такой, например, которая применялась при подготовке к Олимпиаде-2012).

3.3.3. BIM-стандарты и классификаторы Технология BIM на высоком уровне государства или крупных компаний – это прежде всего правильная организация потоков проектно-строительной и технологической информации. Интересно, что организаторы строительства олимпийских объектов в Лондоне, не имея опыта использования BIM в таком масштабе (его никто в мире тогда не имел), быстро поняли первостепенную важность отработки именно информационного взаимодействия подрядчиков, унификации этого взаимодействия и его автоматизации. Они потратили на решение этих вопросов немало времени и усилий, но затраты окупились несомненным успехом всего проекта (своевременное, точное планирование и исполнение всего задуманного, экономное расходование ресурсов). Также организаторам Олимпиады в Лондоне помогло то, что в Великобритании на тот момент уже имелся достаточно разработанный государственный стандарт BS 1192 «Совместное производство архитектурной, инженерной и конструкторской информации» (ещё обозначается как BS  1192:2007). Наличие такого стандарта позволяло сравнительно быстро систематизировать требования к проектно-строительной документации и автоматизировать проверку их выполнения при поступлении проекта в общую систему.

280

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Если проект не удовлетворял каким-то условиям BS  1192, то система его не принимала, а это означало для подрядчика, что он работу не закончил и вместо оплаты может получить штрафные санкции. Если же система принимала проект, то это гарантировало остальным участникам возведения олимпийских объектов, что они без опасений могут использовать эту информацию для привязок, согласований и других целей совместной работы. Разработка государственного стандарта – это всегда ответственная, к тому же большая и долгая работа. В частности, стандарт BS 1192 создавался в течение десяти лет. Причиной его появления стало то, что первоначально в Великобритании вообще никакого стандарта на эту тему не было. После своего появления стандарт BS 1192 был проверен на мелких, средних и крупных проектах. Интересно, что в процессе разработки авторами изучались уже имеющиеся стандарты других стран, но в итоге был сделан вывод, что в рассмотренных документах нет ничего такого, что можно было бы принять в качестве стандарта Великобритании, так что в значительной мере BS 1192 разрабатывался «с нуля». Проект BS 1192 был основан правительством Великобритании под названием «Аванти» (Avanti) и зарегистрирован в Британском институте стандартов (BSI). В рамках проекта сформировалась рабочая группа BS  1192, которая до сих пор разрабатывает все стандарты для архитектуры, инженерии и строительства. В эту группу были отобраны люди, которые действительно понимали необходимые требования и нормы, а также те, кто способен работать над стандартом в целом. В результате BS 1192 стал своеобразным обобщением всех стандартов, которые были созданы в BSI по информационно-строительной теме в соответствии с запросами правительства Великобритании. Сегодня стандарт BS 1192 существенно расширился и дополнен уже четырьмя частями: 1. PAS 1192-2:2013 – спецификация по управлению информацией при капитальном строительстве с использованием информационного моделирования зданий; 2. PAS  1192-3:2014 – спецификация по управлению информацией на этапе эксплуатации объекта с использованием информационного моделирования зданий; 3. BS 1192-4:2014 – совместное производство информации, часть 4: выполнение требований по обмену информацией с использованием кодов COBie; 4. PAS 1192-5:201_ – безопасность информации (в номере стандарта год пока не проставлен, поскольку на момент издания книги эта часть ещё не была официально выпущена). Как и задумывалось создателями, стандарт BS 1192 продолжает развиваться, так что процесс его «деления» на составляющие будет идти и дальше. Мы здесь не будем подробно описывать содержание этих частей, а отошлем интересующегося читателя к специальной литературе (рис. 3.3.7).

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

281

Рис. 3.3.7. Указанные четыре дополнения британского стандарта находятся в свободном и бесплатном доступе по всему миру. Хотя сам BS 1192 надо покупать

Итак, BIM-стандарт нужен для правильной организации формирования, передачи и использования информации, возникающей при информационном моделировании. В первую очередь это относится к большим проектам, но и для малых такой «стандартный» подход не является лишним. Например, один из возможных сценариев внедрения BIM (в крупной или небольшой организации) заключается в том, что организаторы стараются выстраивать взаимоотношения между исполнителями на основе PAS 1192-2:2013. Конечно, речь идёт не о слепом копировании, всё равно придётся что-то менять с учетом местной специфики, однако это уже более правильный путь по внедрению, имеющий некую основу, которая облегчит создание внутреннего регламента работы организации. Однако надо помнить, что стандарт относится к технической стороне вопроса, а описанные ранее в разделе 3.1 «десять заповедей» внедрения BIM остаются в силе, и именно их соблюдение в первую очередь определяет коммерческий успех перехода на новую технологию. Отметим ещё, что первоначально BS 1192 разрабатывался не как BIM-стандарт (тогда технология BIM ещё массово не внедрялась, о ней вообще мало кто знал), – он стал таковым в процессе использования. Это говорит о том, что его создатели действительно вложили в стандарт новые, причём очень перспективные, идеи, оставив при этом внутри документа большое поле для развития. Теперь о классификаторах и их роли при внедрении и использовании BIM. Давайте вспомним, что: • BIM – технология объектно-ориентированная, поэтому при создании модели ключевую роль играют базовые (библиотечные) элементы, представляющие определенные элементы здания; • эти библиотечные элементы содержат определенную атрибутивную информацию о соответствующих строительных элементах, которая может понадобиться как сейчас, так и в дальнейшем для более глубокой проработки (анализа) проекта (модели здания).

282

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Например, у каждого строительного элемента есть свои стоимость и стоимость монтажа, величины которых могут совершенно не интересовать проектировщика, помещающего этот элемент в модель, но эти значения весьма важны для сметчика и строителя. Тогда вопрос: откуда возьмутся значения собственной стоимости и стоимости монтажа у элемента, помещенного в модель? Первый и кажущийся «самым простым» вариант ответа: сметчик, получив модель от проектировщика, присваивает всем её элементам соответствующие значения, как показано на рис. 3.1.27. Но этот путь долгий, трудно контролируемый и постоянно приводящий к человеческим ошибкам. Второй, на вид «более сложный», но в итоге самый простой и эффективный при работе вариант: все значения стоимости и стоимости монтажа введены в библиотечные элементы заранее, так что они оказываются в модели сразу после вставки элемента, образно говоря, «помимо воли проектировщика». Конечно, второй вариант предполагает, что мы уже имеем заранее созданный классификатор используемых нами строительных элементов, причем в виде библиотеки для информационного моделирования. Такой классификатор можно создать для организации, крупной, вертикально интегрированной компании (холдинга) или даже всей страны. Последнее является наиболее предпочтительным вариантом, поскольку унифицирует все строительные проекты в масштабах государства и делает их более доступными для анализа, контроля и совместного использования. Фактически создание для всей страны классификатора строительных элементов является необходимой составной частью государственной стандартизации проектно-строительной отрасли. Такой классификатор играет особенно важную роль, если ставить вопрос о внедрении BIM в масштабах целой страны. Следовательно, этот вопрос и решаться должен государством. Как на практике выглядит использование классификатора при информационном моделировании зданий? Очень просто: вставляемый в модель элемент имеет в свойствах код по классификатору и другие подобные характеристики, по которым затем можно вести специфицирование. Возможность вводить такие значения предусмотрена практически во всех современных BIM-программах. А сами значения цен и прочего в библиотечные элементы вводить не обязательно (даже не желательно), чтобы не перегружать модель (рис. 3.3.8). Использование классификаторов строительных элементов при информационном моделировании имеет целый ряд неоспоримых преимуществ: • уменьшает количество проектных ошибок; • повышает качество проектов; • обеспечивает более высокий уровень взаимодействия между исполнителями в рамках одного или нескольких проектов; • обеспечивает правильный обмен, в том числе через формат IFC, модельной информацией для пользователей, работающих в разных BIM-программах; • существенно облегчает выполнение комплексных проектов большого объема, в том числе и государственного уровня;

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

283

• существенно облегчает составление смет, определение стоимости и планирование строительно-монтажных работ, управление логистикой и строительством; • существенно облегчает подготовку тендерных условий и оценку поступивших на конкурс предложений для заказчиков, а также подготовку самих конкурсных предложений со стороны исполнителей; • существенно облегчает управление процессом строительства, учёта и оплаты выполненных работ; • облегчает проверку выполнения проекта целиком и отдельных его этапов; • увеличивает продуктивность работы проектировщиков, строителей и эксплуатационщиков, причем как по отдельности, так и взятых вместе.

Рис. 3.3.8. Колонна и окно как библиотечные элементы и их характеристики, среди которых предусмотрены и коды по классификаторам. Программы Autodesk Revit и Bentley AECOsim Building Designer

Разработка национальных (даже наднациональных) классификаторов ведётся во многих странах мира. Среди систем, претендующих на такую роль и конкурирующих друг с другом, можно отметить CCS в Дании, NS 3451 в Норвегии, Master Format Divisions в США, Uniclass 2 в Великобритании (сейчас активно создается его замена для BIM Уровень 2). Но две разработки заслуживают того, чтобы их отметили особо: 1. OmniClass – Система строительной классификации (известна ещё как OCCS). Разрабатывается с начала 1990-х годов. OmniClass – система организации информации для строительной промышленности, полезная для многих приложений, от организации библиотеки материалов и документации о товаре до информации по проекту со структурной классификацией для электронных баз данных. Она включает в себя некоторые разработанные ранее подсистемы: MasterFormat – для результатов работы, UniFormat – для строительных элементов, EPIC (Electronic Product Information Соореration)  –

284

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

для элементов оснащения. Система широко распространена в мире. На рис. 3.3.8, например, хорошо видно, что в свойствах библиотечных элементов в некоторых программах уже заложен код OmniClass; 2. COBie (Construction-Operation Building information exchange) – Обмен информацией о здании от строительства к эксплуатации. Система COBie (правильнее даже сказать – формат данных) впервые появилась в США в 2007 году, в 2011-м вошла в американский национальный BIM-стандарт NBIMS. В Великобритании использование COBie описано в стандарте BS 1192-4:2014, оно определяет второй уровень «зрелости BIM». Задача COBie – позволить людям, далёким от моделирования, проектирования и информационных технологий (то есть службе эксплуатации), работать с данными, полученными в ходе проектирования и строительства объекта. COBie определяет порядок формирования xls-таблиц, в которых на разных фазах проекта (от проектирования до строительства и пуско-наладочных работ, а затем и при эксплуатации) накапливается разного рода информация об объекте. К такой информации относятся этажи, зоны и помещения, инженерные системы, их составные части и характеристики, а также ссылки на сопутствующие документы. В результате конечному пользователю (инженеру службы эксплуатации) для поиска нужной информации, например о каком-то оборудовании в конкретном помещении, не придётся искать эту информацию в исполнительной документации, он быстро найдёт её в общей таблице, отфильтровав данные в ней по двум-трём колонкам. На сегодняшний день уже совершенно ясно, что число классификаторов строительных элементов в мире растёт, поскольку эти классификаторы решают для своих создателей и конкретные коммерческие задачи (каждый национальный классификатор собирает вокруг себя клиентуру, ориентированную на строительную индустрию именно этой страны), так что единого общемирового классификатора не будет. По этой причине даже появились международные стандарты для национальных классификаторов, чтобы они лучше взаимодействовали друг с другом. Конечно, стандарты и классификаторы, какими бы хорошими они не были, сами по себе, «в одиночку», проблемы внедрения и эффективного использования BIM не решают, здесь всё «очень комплексное». Но и без них нельзя. Рассмотрим одни пример. Ранее на рис. 2.3.19 были показаны многослойные стены. Проектировщикам очень удобно такие стены строить одним инструментом, а затем работать с ними как с едиными объектами. А вот строителям, наоборот, это крайне неудобно, поскольку в жизни они сначала создают несущий каркас стены, а потом уже (обычно силами других специалистов и через какое-то время) монтируют утеплитель и завершают отделку. Следовательно, все компоненты стены строители должны отдельно (независимо) расценивать и включать в производство. Чтобы строителям было хорошо, проектировщикам придётся вместо одной многослойной стены делать, например, семь однослойных (кстати, на сегодняшний день это – самая распространенная рекомендация для действий в подобных

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

285

ситуациях), и так с каждым сложным объектом. Считайте, что вам крупно повезло, если ваша BIM-программа может автоматически разложить многослойную стену на составляющие однослойные. Но это сегодня по силам далеко не всем программам. Да и мало кто думает о таких «мелочах» при покупке программ, так что придётся всё переделывать руками. Нетрудно предположить, что в такой ситуации вместо строителей теперь «будет плохо» уже проектировщикам. Мы же по своей душевной доброте хотим, чтобы хорошо было всем. Но что для этого надо? Ответ простой: для полноценного использования BIM надо, чтобы информационное моделирование велось на основе элементов строительного классификатора. Это, в свою очередь, предполагает, что: • национальный классификатор строительных элементов к моменту перехода на BIM уже должен существовать сам по себе; • этот классификатор должен быть реализован и в виде компьютерной библиотеки, адаптированной к BIM; • используемые BIM-программы должны иметь инструментальную возможность «расчленять» сложные модельные объекты на составляющие элементы по классификатору, а также, наоборот, собирать базовые элементы в более сложные группы для работы с ними как с единым целым. Если эти условия будут выполнены, то мы можем рассчитывать на эффективное комплексное внедрение BIM в цепочке «проектирование – строительство – эксплуатация», поскольку моделирование становится одинаково удобным, одинаково полезным и действительно сквозным для всех участников процесса. Если же такого не будет, то указанная цепочка «проектирование – строительство – эксплуатация» с точки зрения логики информационного моделирования «рассыпается» на части, и BIM будет эффективно работать лишь в отдельных её звеньях в «усеченном режиме» (рис. 3.3.9). На сегодняшний день в наиболее развитых странах мира ведутся работы по реализации каждого из трёх перечисленных выше условий, так что будущее комплексного внедрения BIM в этих странах выглядит весьма оптимистично. Мы же ещё раз обратим внимание читателей на важность правильного выбора программного обеспечения для BIM: в первую очередь должны учитываться функциональные возможности программы.

3.3.4. Уровни зрелости BIM Всякая технология в своём развитии проходит несколько этапов, от самого первого «наивно-интересного» до последующих, качественно отличающихся мудростью, развитостью, удобством и производительностью предлагаемых решений. Причем на любой ступени развития мало кто знает, что нас ждёт впереди, но всегда, достигнув определенного уровня и оглянувшись назад, мы понимаем, как далеко ушли вперед и как раньше всё было забавно и наивно.

286

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.3.9. Классификатор строительных элементов существенно облегчает заказчику, в том числе и государству, с помощью BIM решать самую главную для него задачу – планирование и контроль расходования средств. Без классификатора вся эта схема разваливается

Например, если бы вы тридцать лет назад предложили кому-нибудь сфотографироваться с помощью телефона, то в ответ почувствовали бы сильную и вполне обоснованную заботу окружающих о вашем психическом здоровье. Однако в наше время подобное предложение сфотографироваться стало настолько обыденным, что даже не обсуждается, утвердительный ответ вы получите простым кивком головы. Это означает, что в использовании телефонов и фотоаппаратов мы перешли на следующий уровень технологического развития. Технология BIM в этом плане не исключение: она тоже проходит определенные уровни развития, которые принято называть уровнями зрелости. Но при этом предпринимаются ещё и серьезные попытки эти уровни как-то качественно или количественно описать. Зачем? Ведь для использования телефонов такие уровни никто не придумывает. Или BIM намного важнее, чем телефон? Думается, вряд ли кто-то будет оспаривать, что телефон на сегодняшний день оказал на развитие человечества гораздо большее влияние, чем BIM. Но у технологии BIM есть одна особенность – её уже во многих странах пытаются внедрять на государственном уровне. Это означает, что должны быть чётко прописаны признаки, выделяющие использование BIM в сравнении с «обычным» выполнением проектов «в электронном виде». При этом надо также помнить, что технология BIM постоянно развивается, так что фактически приходится решать задачу описания использования BIM с учётом уровней её развития. Задача такого описания стала особенно актуальной в Великобритании в связи с принятием в 2011 году решения о том, что с 2016 года все госзаказы в области строительства будут выдаваться только фирмам, работающим в BIM. Это реше-

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

287

ние предполагало некоторую, но достаточно четкую формализацию минимального уровня использования BIM, приемлемого с точки зрения государства для выполнения госзаказа. Такое описание уровней зрелости BIM впервые появилось в 2008 году и известно сегодня как диаграмма Бью-Ричардса. Забегая вперед, укажем, что уровень использования BIM, который позволит с 2016 года получать госзаказы в Великобритании, – это уровень 2 (BIM Level 2) на диаграмме (рис. 3.3.10).

Рис. 3.3.10. Знаменитая диаграмма уровней зрелости BIM и один из её авторов, активный сотрудник британской UK BIM Task Group Мервин Ричардс. Конференция компании Bentley «Год в инфраструктуре», Лондон, 2014 год

Давайте теперь бегло посмотрим содержание диаграммы Бью-Ричардса по уровням зрелости BIM. Дело в том, что эта диаграмма (как и сам процесс BIM) находится в развитии и постоянно пополняется и уточняется новыми данными. Но основные её положения остаются неизменными. Итак: Уровень 0 Это практически плоский CAD без трехмерных данных, в котором можно создавать только традиционные чертежи. Уровень 1 Управляемый CAD в 2D- или 3D-формате, дополненный инструментами взаимодействия, обеспечивающими общую среду данных, некоторые стандартные структуры данных и форматы. Коммерческая часть проекта управляется финансистами независимо, пакеты управления стоимостью проекта не интегрированы в основной процесс. Работа ведется на основе стандарта BS 1192:2007. Уровень 2 Управляемая 3D-среда, содержащаяся в отдельных дисциплинарных «инструментах BIM» с вложенными данными и средствами согласованного объединения данных. Предполагает ассоциированность чертежей с моделью, возможность «прогулки по модели», автоматическое обнаружение коллизий и визуализацию

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

288

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

модели с учетом времени, планирование и управление строительством, визуализацию графика работ, определение стоимости проекта в реальном времени. Работа ведется на основе стандарта PAS 1192-2:2013 и других, показанных на рис. 3.3.7. Предполагается также появление к 2016 году нового классификатора строительных элементов. Уровень 2 допускает, что какие-то проекты могут выполняться организацией и на более низких уровнях. Но с 2016 года сами госбюджетные проекты должны выполняться на уровне не ниже, чем уровень 2. Уровень 3 Полностью интегрированная и унифицированная 3D-среда, содержащаяся в отдельных дисциплинарных «инструментах BIM» с вложенными данными и совместимая с нейтральным форматом IFC. На этом уровне используются также взаимосвязанная модель выполнения строительных работ, информация о затратах и управление жизненным циклом проекта. Сегодня содержание требований к этому уровню весьма динамично и является предметом постоянных дискуссий специалистов, в которых совершенствуется его общее понимание. При этом предполагается, что к 2025 году уровень 3 станет основным (возможно, даже обязательным) показателем зрелости BIM и будет определять «лицо» строительной индустрии Великобритании. По этой причине план (стратегия) развития уровня 3 получил название «Digital Built Britain», что можно примерно перевести как «Цифровое строительство Британии». Отметим при этом ещё раз, что перечисленные уровни зрелости – это некие минимальные требования, выполнение которых позволяет организации формально подняться на определенную иерархическую ступень. Но в конкурентной борьбе побеждают сильнейшие, так что в освоении BIM надо постоянно совершенствоваться и подниматься вверх, не ориентируясь на то, на каком уровне зрелости находятся сейчас другие и какого минимального уровня требует государство. Теперь давайте поговорим о тех, кто не живёт в Великобритании и не выполняет (не собирается выполнять) правительственные заказы этой страны, но кого в силу его природного ума и врожденной деловой смекалки неумолимо тянет в BIM. Нужны ли этим людям (организациям) знания перечисленных выше уровней зрелости BIM? Могут ли они развиваться и достигать высокой степени совершенства в информационном моделировании, не вникая во все эти «теоретические хитросплетения»? Дадим честный ответ: конечно, могут! И не нужны! Тогда зачем мы их здесь рассматриваем и тратим на это время? Несколько лет назад мне в одной из газет попалась заметка про семилетнюю девочку, которая заблудилась в лесу и вернулась домой только через две недели. Всё это время девочка питалась грибами, в которых ничего не понимала, но она определяла их съедобность по запаху. И «нюх» девочку не подвёл! Такую девочку смело можно назвать «супердевочкой»! Но, к сожалению, таких девочек немного. Гораздо больше тех, кто хотя бы раз поел «не те» грибы, и о них

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

289

в газетах уже не пишут. Так что лучше, даже доверяясь своей интуиции, иметь под рукой таблицу съедобных грибов. Ситуация с BIM очень похожая. Здесь «всякие» стандарты и уровни зрелости  – это некие аналоги «спасительной» таблицы грибов. Они являются неким путеводителем, хорошо продуманным указателем, определяющим, чего достигать и к чему стремиться. Кстати, обратите внимание, вопросы типа «нужны ли» и «могут ли» никогда не задают те, кто интуитивно понимает («нюхом чувствует»), что такое конкуренция, когда очень важно не быть слабее других и «соответствовать» общему уровню. Но для этого надо хорошо знать этот «общий» уровень. Как уже отмечалось, компьютерное проектирование можно сравнивать с игрой в шахматы. Так вот, если человек знает, что некая защита называется староиндийской, а другая – сицилианской, это ещё не гарантирует, что он хорошо играет в шахматы. И наоборот. Для BIM это означает, что если вы не знаете градации уровней зрелости BIM, то это, конечно, совершенно не помешает вам внедрять у себя информационное моделирование. Но будет гораздо полезнее, если опять вернуться к шахматам, ещё и разбирать уже сыгранные кем-то партии, то есть изучать эффективный опыт применения, получая из него собственные практические знания. Поскольку знания общих закономерностей лишними не бывают. Любой математик вам скажет, что истинность системы нельзя проверить в рамках самой этой системы. После перевода на простой язык это означает, что правильная оценка – это всегда внешняя оценка. Так что, внедряя BIM, всегда следите за тем, как можно со стороны оценивать зрелость «вашего» внедрения, и проверяйте себя на соответствие таким оценкам. Конечно, перечисленные выше уровни зрелости – это некие очень укрупненные «ступеньки», на которые, конечно же, надо подниматься. А как оценивать своё дальнейшее развитие, находясь на такой ступеньке? Ответ также весьма прост: сравнивать себя с другими (партнерами, конкурентами) через конкурсы, тендеры, экономическую эффективность и финансовые показатели, общаться на конференциях и форумах, слушать мнения экспертов и сотрудников и т. п. Кроме того, сейчас в мире приобретают популярность и некоторые таблицы с критериями внутренней самооценки уровня внедрения BIM в организации. Конечно, такие критерии – спорные, сырые, развивающиеся, не учитывающие всей специфики и т. п., но ими иногда полезно воспользоваться! Одна из таких систем оценки зрелости BIM применительно к отдельному проекту появилась в США в 2012 году в качестве приложения к американскому стандарту NBIMS. Затем она была описана на русском языке Алексеем Скворцовым [25], так что каждый теперь может попробовать оценить свой проект по уровню информационного моделирования (не обращайте внимания, что в заголовке указанной статьи написано «для автомобильных дорог» – эта система оценки подходит для всех видов BIM). Одним из несомненных достоинств предложенной

290

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

системы оценки является итоговая диаграмма, по которой хорошо видно, в каких направлениях надо «подтянуть» своё BIM-развитие.

3.3.5. BIM в сметном деле – вопрос государственной важности Задачей любой сметы является формирование как можно более точной оценки стоимости строительства. Для этого в первую очередь необходимо оценить количество материалов и ресурсов, требующихся для выполнения той или иной работы. Эти количественные показатели для материалов «запрятаны» в проектной документации на объект. Поскольку информационная модель здания естественным образом заменяет груды плоских чертежей, то она позволяет, при должном умении составления запросов, получать любые требуемые спецификации по материалам, причем неограниченное количество раз, что гарантирует постоянную актуальность данных. С ресурсами дело обстоит сложнее. Для оценки их требуемого количества используются нормативные базы, которые, будучи структурированными по видам строительно-монтажных работ и иерархии строительных процессов, дают информацию о необходимом количестве ресурсов на единицу объема (просто единицу) той или иной строительной конструкции. Интерес для сметчика представляют полные объемы по одноименным элементам конструкции независимо от сроков производства работ на площадке. Это составляет главную сложность в обмене данными между сетевыми графиками работ и сметами, потому что то, что в смете записывается одной строкой, в графике может быть разделено на разные работы с неравными объемами, выполняемые в различные периоды времени. Конечно, идеальным вариантом, с точки зрения уточнения оценки стоимости строительства, является «осмечивание» готового сетевого графика, но встретить сегодня такой способ на практике почти невозможно. В нормативной базе содержатся состав операций конкретного строительного процесса, состав звена рабочих строительных специальностей, машины, механизмы и инструмент, необходимый для возведения данной строительной конструкции, из которых и получается расценка на данную единицу работы. В нормативной базе количество записей измеряется многими тысячами, и задачей сметчика является выбор нужного норматива. Очевидно, что чем точнее нормы труда, тем точнее расценка. В нашу задачу не входит критика сложившейся ситуации в области сметного дела, хотя покритиковать есть чего. Но надо отметить, что существующие сегодня в России нормативные базы (например, ТЕР, ФЕР, НЦКР) в целом не содержат актуальных данных в части норм труда, строительных технологий, материалов и техники, поскольку базируются ещё на советских наработках в этой области (ГЭСН), которым в лучшем случае уже минуло 30 лет. Расценки в нормативных

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

291

базах формируются обычно в базовых ценах, актуальных на такой-то год (1984, 1998, 2000 и т. п.), из которых переход в текущие цены производится с помощью индексов. При этом индексы различаются для разных видов строительно-монтажных работ, они могут меняться во времени и зависеть от географического (административно-территориального) положения объекта. Совершенно очевидно, что технология BIM способна принципиально помочь в процессе автоматизации формирования смет (рис. 3.3.11).

Рис. 3.3.11. Формирование локальной сметы на основе данных информационной модели. Работа выполнена ООО «Айбим» в программном обеспечении Estimo, 2014 год

Но для этого необходимо решить два очень важных вопроса. Первый из них – кодирование и наименование конструктивных элементов, используемых в информационной модели, а затем применяемых для выбора конкретного норматива. Идеальное решение здесь видится в создании национального, адаптированного к BIM классификатора строительных элементов. Сегодняшние работы по OmniClass и COBie способствуют решению проблемы кодирования и именования элементов для BIM в обозримом будущем, однако аналогичная работа в части нормативных баз пока не ведётся вообще. Второй вопрос – методика расчёта сметной стоимости. Сегодня существуют два метода: базисно-индексный (оценка стоимости в базовых ценах и применение вышеописанных индексов) и ресурсный (расчёт стоимости ресурсов по текущим ценам). Первый метод менее трудоёмок, поскольку индексов на несколько порядков меньше, чем ресурсов, но и менее точен. Ресурсный метод даёт существенно более точную оценку стоимости, однако ресурсные сметы требуют значительно большего времени на составление и про-

292

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

хождение дальнейшей экспертизы, поскольку эксперты вынуждены проверять все расценки на ресурсы. С точки зрения BIM нет препятствий к применению каждого из этих методов. Более того, технология информационного моделирования позволяет не только сформировать, но и обеспечить проверку номенклатуры ресурсов, включённых в смету. Проверка стоимости – также дело автоматизируемое. Таким образом, можно быстро и эффективно проверять строительные сметы, а это уже правильное планирование расходования ресурсов заказчика (государственных или частных), то есть огромная экономическая выгода. Но для этого нужна общегосударственная программа по созданию новых нормативных баз и их ежегодному обновлению. В США, например, таким образом обновляется нормативная база RSMeans, с которой может ознакомиться за деньги любой желающий. Для упрощения оценки стоимости и проверки смет с использованием BIM в нормативную базу должен быть заложен принцип «справедливой цены» для каждого вида строительно-монтажных работ с привязкой к конкретному региону. Это позволит, в свою очередь, проводить конкурсы по выбору подрядчиков на основе сравнения укрупненных единичных расценок, а также проверять заявленную сметную стоимость. Осталось лишь повсеместно в отрасли (для начала хотя бы для госбюджетных объектов) внедрить BIM, в том числе установить стандарты на предоставляемую конкурсную и проектную документацию.

3.3.6. Внедрение BIM в России – совсем немного истории Наконец, мы подошли к самому интересному: как же внедряется BIM в России? Но сначала несколько общих слов. Недавно было опубликовано очень интересное интервью с Лореном Грэхемом [26], американским историком науки из Массачусетского технологического института, который 50 лет исследует советскую и российскую науку. Главный вывод, который озаботил ученого, – в России разрабатывают огромное количество новых технологий, но не могут их нормально (коммерчески эффективно) внедрять. Честно говоря, мы об этом тоже давно знаем, вот только что с таким знанием делать? Если же говорить применительно к BIM, то информационное моделирование зданий – это технология «не наша», так что, будем надеяться, судьба окажется к её внедрению в России более благосклонна. Теперь кратко об истории внедрения BIM в нашей стране. Мы не будем глубоко вдаваться в историю информационного моделирования в СССР и России, но всё же отметим новаторскую работу в 1980-е годы группы (кафедры) Льва Николаевича Авдотьина [7] в МАРХИ – тогда это были наши лидеры. К сожалению, у нас идеи информационного моделирования в то время

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

293

не получили должного понимания, хотя они развивались в общемировом русле применения компьютерных технологий в проектировании и строительстве. Но, справедливости ради, надо отметить, что и в мире с информационным моделированием тогда тоже не всё шло гладко. Например, признанный родоначальник BIM Чарльз Истман дождался видимого успеха своих усилий лишь спустя 28 лет после первой публикации. Похоже, что идеи BIM сначала слишком сильно опережали технические возможности человечества. Всё изменилось в первые годы XXI века. В Россию информационное моделирование стало проникать прежде всего благодаря усилиям разработчиков программного обеспечения. Лидером продвижения и популяризации идей BIM в то время стала компания Autodesk, устроившая в 2008 году в Москве грандиозное мероприятие Revit User Day (RUD). Тогда на RUD была представлена одна из первых работ в области BIM в России – модель нового Главного комплекса зданий НГУ в новосибирском академгородке. Эта работа, выполненная под руководством опытных архитекторов на эскизном уровне студентами НГАСУ (Сибстрин), имела хорошие шансы на развитие вместе со строительством самого комплекса. Появились планы (и надежды) сначала на её основе вести проектирование, а затем и управление строительством [15], но начавшийся мировой финансовый кризис всё перечеркнул. Правильнее было бы даже сказать, что кризис тогда стал не причиной, а предлогом для проектировщиков не вникать ни во что новое, а просто «дочертить» проект и передать его в исполнение. Что и было сделано. Сейчас возведение первой очереди комплекса (замкнутого «пятиугольника») находится в стадии завершения. Напрашивается интересное сравнение опыта строительства зданий НГУ с подготовкой олимпийских сооружений в Лондоне: там ведь тоже было плохо с деньгами, оставалось мало времени, а потом и кризис грянул, но практические выводы из всего этого были сделаны прямо противоположные. Более того, если опираться на британскую статистику общего сокращения расходов на этапах проектирования и строительства на 30%, то можно предположить, что к сегодняшнему дню только на возведении нового комплекса НГУ было бы сэкономлено уже не менее одного миллиарда рублей. Это информация к размышлению для тех, у кого на внедрение новых технологий постоянно «нет денег» (рис. 3.3.12). Важным этапом начального периода внедрения BIM в России стала мощная интернет-дискуссия (кстати, продолжающаяся до сих пор) по проблемам САПР и информационного моделирования на сайте www.isicad.ru, начавшаяся сразу после международной конференции COFES-isicad 2010 в Москве. В качестве одного из «быстрых» и непосредственных результатов этой дискуссии можно назвать выход в 2011 году книги Владимира Талапова [1] – первого учебника по BIM на русском языке. Теперь чуть подробнее о роли сайта www.isicad.ru и самой BIM-дискуссии. Известно, что продвижение любой новой технологии всегда идёт через преодоление

294

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

консервативного мышления «старых» поколений специалистов, так что первоначальный (и обязательный) этап внедрения носит скорее «идеологический», чем «технический» характер. Но этот «идеологический» этап, как прояснили недавние исследования, имеет свои количественные характеристики – новые идеи должны овладеть умами не менее 10% специалистов. После этого «знамя энтузиастов» подхватывают «народные массы», а процесс внедрения начинает плавно переходить в «организационно-технические» и «технологические» стадии, хотя дальнейшая «идеологическая» поддержка новой технологии ни в коем случае не отменяется.

Рис. 3.3.12. Модель новых зданий НГУ, выполненная в 2008 году, и её нынешнее применение в качестве украшения въезда на стройплощадку

Исключительно важная роль www.isicad.ru как раз и заключалась в формировании значительной части этих 10% сторонников BIM. Упомянутый информационный ресурс был создан в новосибирском академгородке компанией ЛЕДАС в 2003 году. Компания ЛЕДАС хорошо известна в мире как разработчик средств компьютерного моделирования, поэтому сайт сразу замышлялся в качестве информационного портала для сопровождения проводимых ею международных конференций с таким же названием isicad. Однако постепенно он перешёл в статус ресурса современных знаний для широкого круга профессионалов. В итоге сегодня сайт www.isicad.ru получил уже мировое признание как экспертный источник массовой информации по компьютерным технологиям, а в России (даже шире, в русскоговорящем мире) стал ещё и дискуссионной площадкой для обмена мнениями специалистов [27]. Теперь о самих BIM-дискуссиях на сайте isicad. Как и полагается для первого, «идеологического» этапа внедрения, они носили в основном характер теоретических споров, а публикации были скорее просветительскими. Но почти сразу чётко выявились некоторые особенности восприятия и обсуждения BIM в нашей стране, до определённой степени отражавшие как наш уровень развития, так и общемировые тенденции.

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

295

Во-первых, позиции сторон часто были совершенно противоположными, временами плохо обоснованными и бескомпромиссными. Думается, это вполне естественно, учитывая очень короткие сроки современных изменений в технологиях и медленное поступление знаний о них, в результате чего времени на «вызревание понимания» и «эволюцию сознания» у пользователей почти нет. По той же причине сразу появилась группа читателей, причём достаточно многочисленная и активная, высказавшая категорическое «нет» технологии BIM как в мире вообще, так и в России в частности. Во-вторых, определённую специфику в дискуссию внесли поставщики морально устаревшего программного обеспечения, которые увидели в переходе на BIM угрозу своему бизнесу. Их основным лозунгом стало: «Россия ещё не созрела для BIM!» В отличие от первой категории «искренне не верящих в BIM», представители «устаревших программ» всё отлично понимали, вели борьбу менее открытую и явную, но более организованную и упорную. Думается, в появлении таких «противников BIM» также нет ничего необычного. Достаточно вспомнить борьбу, которую вели в России за сохранение своего бизнеса извозчики в период появления трамваев. Тогда победили трамваи. Сейчас побеждает BIM, что вполне естественно и предсказуемо историческим опытом. При этом если «не очень удачливые коммерсанты» поняли, что «не надо плыть против течения», и местами уже начали движение своего бизнеса в сторону BIM, то «идейные борцы», к глубокому сожалению, своих взглядов практически не меняют. Но в целом публикации и BIM-дискуссии на сайте www.isicad.ru, а также профессиональное мастерство создателей сайта сделали своё дело: существенно популяризировали идеи информационного моделирования и расшевелили «народные массы», что явно привело к достижению необходимых 10% для дальнейшего продвижения BIM в нашей стране (рис. 3.3.13). Появление нужного числа сторонников BIM никто специально не замерял, но объективно это всеми ощущалось. Так что организационное оформление летом 2013 года «Рабочей группы BIM/IPD» стало началом следующего этапа внедрения BIM в России. Главной целью, которую ставила перед собой эта небольшая команда энтузиастов, была «легализация» процесса продвижения технологии информационного моделирования, то есть придание этому процессу некоторого официального организационно-документального направления, и лоббирование этого процесса. Последнее всегда предполагает активное общение его сторонников как с отдельными чиновниками, так и с государственными и общественными организациями. С этого места нашего повествования опытные и искушённые в государственных делах люди начнут тихо и с состраданием смеяться: они хорошо знают, что если ты – человек «простой», то с тобой чиновники среднего и высокого уровня серьезно разговаривать не будут. Конечно, все члены «Рабочей группы BIM/IPD» были людьми «непростыми», но этой «непростоты» нам для большого дела явно не хватало, нужна была хорошая «крыша», или, говоря официальным языком, аккредитация.

296

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Рис. 3.3.13. Сайт isicad.ru и сегодня является одной из основных информационных площадок для обсуждения внедрения BIM в России

И здесь нам (точнее, идее внедрения BIM в России) просто сказочно помогло Московское отделение Международной академии архитектуры (МААМ). Его председатель Юрий Павлович Платонов, авторитетнейший архитектор и носитель множества титулов и званий, как и упоминавшиеся ранее Антуан Огюст Пармантье и Людовик XVI, обладал теми же тремя ключевыми для нашего дела достоинствами: умом, хитростью и знакомствами в высших эшелонах власти. Его понимание важности и значимости внедрения BIM для России передалось и другим членам Академии, так что в результате «рабочая группа» теперь могла не только упоминать МААМ на своих визитках и бланках, но и имела за спиной «гвардию» из академиков архитектуры со всеми её (гвардии) атрибутами: гренадерским ростом, медвежьими шапками и большими ружьями со штыками. Таким образом, наши возможности убеждать собеседников возросли многократно, а процесс внедрения BIM в России начал принимать достаточно оптимистичный и более привычный для нашей страны вид, продолжив набирать обороты (рис. 3.3.14). Главным формальным результатом деятельности «Рабочей группы BIM/IPD» стало учреждение в ноябре 2013 года Некоммерческого партнерства «Интеллектуальное строительство» (его англоязычное название «buildingSMART Rus»). Главной задачей «Интеллектуального строительства» является организационное объединение всех сторонников внедрения BIM в мощный коллектив с административными и финансовыми (членские и спонсорские взносы) ресурсами. Этот

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

297

коллектив в дальнейшем должен быть способен решать задачи как разработки необходимых методик, рекомендаций, планов и документов, так и продвижения идей информационного моделирования в масштабах всей страны (своего рода BIM-консалтинг на государственном уровне).

Рис. 3.3.14. Активные участники создания «Рабочей группы BIM/IPD» (слева направо) Олег Пакидов, Марина Король, Владимир Талапов, Андрей Лазебный и Юрий Платонов. Москва, лето 2013 года

Англоязычное название организации «buildingSMART Rus» возникло не случайно. Дело в том, что в мире уже несколько лет существует альянс «buildingSMART», объединяющий организации сторонников BIM из разных стран. Его цель – обмен знаниями и опытом внедрения и использования BIM на международном уровне, так что наше название – это обозначение стремления стать со временем полноценными членами этого профессионального сообщества. Наше «Интеллектуальное строительство» – организация молодая, находящаяся в стадии роста и активно привлекающая новых членов. Но за первый год существования она уже успела «много побегать» и теперь может говорить об определенных результатах проделанной работы. Отметим пока лишь три наиболее значимых события, уже произошедших в процессе внедрения BIM в России.

Начало разработки программы внедрения BIM На состоявшемся 4 марта 2014 года заседании президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России под председательством премьер-министра Дмитрия Медведева, рассмотревшем положение дел в сфере строительства, было принято решение, два пункта которого для нас особенно значимы:

298

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

«2. Минстрою России (М. А. Меню), Минэкономразвития России (А. В. Улюкаеву), Минпромторгу России (Д. В. Мантурову), Росстандарту (Г. И. Элькину) совместно с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти с участием Экспертного совета при Правительстве Российской Федерации, национальных объединений саморегулируемых организаций в строительной сфере и институтов развития  подготовить стратегию инновационного развития строительной отрасли. О результатах доложить в Правительство Российской Федерации. Срок – 18 декабря 2014 года».  «12. Минстрою России (М. А. Меню), Росстандарту (Г. И. Элькину) совместно с Экспертным советом при Правительстве Российской Федерации и институтами развития разработать и утвердить план поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства, включающий предоставление возможности проведения экспертизы проектной документации, подготовленной с использованием таких технологий. Срок – 10 сентября 2014 года». Таким образом, дату 4 марта 2014 года можно считать началом внедрения BIM в России на правительственном уровне (рис. 3.3.15).

Рис. 3.3.15. Историческое заседание 4 марта 2014 года под председательством Дмитрия Медведева

Приказ Минстроя о внедрении BIM Разработка указанных в предыдущем решении программ шла «непросто», но 29 декабря 2014 года министр строительства и ЖКХ Российской Федерации Михаил Мень издал приказ № 926/пр «Об утверждении плана поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства». В этом приказе сказано:

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

299

«Во исполнение пункта 12 протокола заседания президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России от 4 марта 2014 г. № 2 приказываю: 1. Утвердить прилагаемый План поэтапного внедрения информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства (далее – План). 2. Департаменту градостроительной деятельности и архитектуры создать рабочую группу при Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации в целях решения вопросов, возникающих при реализации Плана. 3. Контроль за исполнением настоящего приказа возложить на заместителя Министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации Ю. У. Рельяна». Хороший приказ. О содержании прилагающегося к нему самого поэтапного плана внедрения будет сказано чуть позже.

Экспертиза пошла в сторону BIM Исполнением решения президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России от 4 марта также озаботилась «Мосгосэкспертиза». Эта организация, действуя в инициативном порядке, подготовилась теоретически, провела обучение сотрудников, сформулировала требования и в конце 2014 года первой в России начала принимать на экспертизу проекты, выполненные на основе информационной модели здания [28]. Особо подчеркну – не в «электронном виде», а в виде информационной модели. Таким образом, уходит в прошлое отговорка скептиков: «Экспертиза никакого BIM не знает!» (рис. 3.3.16).

Рис. 3.3.16. «Мосгосэкспертиза» во время обучения сотрудников технологии BIM

300

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

3.3.7. План внедрения BIM в России Давайте посмотрим на ситуацию с BIM в проектно-строительной отрасли России, сложившуюся на начало 2015 года. Следует отметить, что: • число компаний, внедряющих у себя BIM или желающих это сделать, постоянно увеличивается. Причём среди этих компаний всё больше появляется работающих в цепочке «проектирование – строительство – эксплуатация»; • наблюдается значительный рост спроса на специалистов, знакомых с основными BIM-программами, причём специалистов высокой квалификации. Отдельно стоит отметить крупные зарубежные компании, приходящие на работу в Россию: они чуть ли не с первого дня пытаются найти местных сотрудников на всю цепочку своего BIM-цикла; • среди молодых специалистов наблюдается возрастающий интерес к повышению квалификации через самостоятельное изучение BIM-программ и особенностей этой технологии; • всё больше вендоров активизирует свою работу по продвижению технологии BIM не только через продажу BIM-программ, но и через бесплатные сервисные услуги (учебные материалы, консультации и семинары, информационные ресурсы с бесплатными библиотеками элементов и другими разработками); • подавляющее большинство профильных российских вузов технологию BIM не видят, не знают и не проявляют к ней никакого интереса; • начали разрабатываться и появляться отечественные BIM-приложения; • появилось несколько довольно профессиональных российских консалтинговых компаний, специализирующихся на внедрении BIM; • многие проектно-строительные компании, участвовавшие в строительстве олимпийских объектов в Сочи и не использовавшие BIM, заявляют о банкротстве или требуют от государства финансовой помощи; • санкт-петербургское КБ ВиПС успешно завершило свой BIM-проект по Мариинке [29] и уверенно приступило к выполнению своих следующих замыслов (рис. 3.3.17); • началась новая волна экономического кризиса, усиленного западными «санкциями». Поэтому с деньгами вдруг у всех становится плохо, и почти все понимают, что надо что-то делать; • вопрос «Что делать?» опять повис над строительной отраслью России, и большинство хочет, чтобы кто-то им на него ответил. Нас же больше всего интересует, кто этот «кто-то» и что он ответит? Думается, что в такой ситуации этим «кем-то» вполне логично может стать руководство проектно-строительной отрасли России в лице как государственных руководителей, в том числе Министерства строительства и ЖКХ, так и руководителей регионов, а также профессиональных сообществ. Условия для этого складываются довольно благоприятные, да и сама технология BIM помогает

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

301

решать многие из возникших проблем: она позволяет работать быстрее, точнее и дешевле.

Рис. 3.3.17. Здание Второй сцены Мариинского театра, ставшее для КБ ВиПС грандиозным пилотным проектом по использованию BIM, успешно открылось 2 мая 2013 года

Хорошо, что роль этого «кого-то» готов взять на себя Минстрой. Но к хорошему и абсолютно правильному приказу министра должен быть приложен не менее хороший «План поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства». Пока такого плана нет, так что его ещё предстоит разработать.

Что надо учесть при разработке плана внедрения BIM в России Ниже приводятся основные тезисы для подготовки и реализации такого плана, предлагаемые НП «Интеллектуальное строительство». Преамбула плана Надо определить цели и задачи работы, а также ожидаемые результаты. Для примера: за рубежом все новые технологии внедряются для увеличения прибыли от бизнеса и повышения его конкурентоспособности. Поэтому план министерства должен быть нацелен на повышение экономической эффективности строительной отрасли. Как и за счёт чего это сделать, какова в этом роль BIM, где и как может проявиться польза от внедрения информационного моделирования, что этому способствует и что мешает? Вот вопросы, требующие первоначального беспристрастного изучения, причем желательно с цифрами в руках. Не менее важен вопрос дальнейшей интеграции информационных моделей объектов основных фондов в государственные информационные системы. Если всё это чётко сформулировать (наметить направления развития), то намного легче будет определить дальнейшие действия по наполнению плана конкретными пунктами.

302

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

В качестве конкретного предложения можно рассмотреть следующий текст: Целями и задачами внедрения технологий информационного моделирования зданий и сооружений (BIM) в строительной отрасли и сфере ЖКХ России являются: • повышение эффективности (прибыльности) строительной отрасли в целом, включая её госбюджетный и частный секторы; • повышение конкурентоспособности строительной отрасли России как внутри страны, так и за её пределами; • повышение точности и прозрачности строительных проектов и программ ЖКХ, в первую очередь госбюджетных, что приведёт к более рациональному расходованию средств и, как следствие, к снижению зависимости отрасли от внешних кредитных ресурсов; • снижение расходов на содержание (эксплуатацию) основных фондов; • повышение интеграции вводимых и уже имеющихся основных фондов в государственные информационные системы. Раздел первый Надо определить предмет внедрения. Другими словами, должно быть дано чёткое описание, что такое BIM, информационная модель и другие связанные с этой технологией понятия. «Изобретать велосипед» здесь не придётся, в мировой и отечественной литературе об этом уже много написано. Но определение понятия информационного моделирования и всего, что с ним связано, должно быть документально закреплено, чтобы потом не возникало разных толкований. Разработка этого раздела не потребует у специалистов много времени. Но при этом хочется предостеречь от ухода в лингвистические дебри и попыток придумывать свои «заменители» для уже сложившейся в мире основной терминологии. История показала, что, например, сколько не пытались у нас внедрять термин «электронно-вычислительная машина», все пользуются понятием «компьютер». Раздел второй Создание российского BIM-стандарта. Этот стандарт нужен, например, для того, чтобы четко определять, выполнен некий конкретный проект в технологии информационного моделирования или нет. Более важная задача, решаемая стандартом, – создание условий для объединения с его помощью широкого набора проектных данных в единую информационную среду для комплексного использования. Примеры: строительство и реконструкция крупных инфраструктурных объектов, промышленных предприятий, моногородов, подготовка комплексов сооружений к крупным соревнованиям (олимпиады, чемпионаты мира) и многое другое. «Изобретать велосипед» здесь тоже не требуется, за основу можно взять уже хорошо зарекомендовавшие себя разработки других стран, например Великобритании, но это всё необходимо привязать к российской действительности. Объем работы по этому разделу довольно большой, его лучше разбить на несколько последовательных этапов. При этом выполнение остальных разделов пла-

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

303

на внедрения BIM в России можно начинать, не дожидаясь завершения работы по стандартам. Раздел третий Создание российских BIM-классификаторов. Конечно, лучше всего обойтись одним универсальным классификатором строительных элементов (с единой кодировкой), который мог бы использоваться на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации зданий. Причина: именно такой классификатор сделает технологически удобным сквозное использование информационной модели на всех стадиях жизненного цикла объекта. В этом разделе тоже не требуется «изобретать велосипед». В нашей стране ещё с советских времен осталось много наработок на эту тему, причем используемых в реальном строительстве, которые просто надо собрать вместе, довести до требований сегодняшнего дня и придать им удобную для информационного моделирования форму (адаптировать к BIM). Довольно много предложений на эту тему на основе своего колоссального строительного опыта уже сформулировал Олег Пакидов [30–33]. Работы по этому разделу тоже довольно много, и её, как и разработку BIMстандартов, надо отнести к задачам особой государственной важности с обязательным госбюджетным финансированием. Раздел четвертый Регулирование российской нормативно-правовой базы оформления проектносметной документации. Сначала поговорим о проектной документации. В своё время строгие требования оформления такой документации являлись гарантией, что предоставленный организацией проект будет содержать всю необходимую информацию. В случае когда проектирование или строительно-монтажные работы ведутся на основе информационной модели, особенно выполненной на основе стандартов и классификаторов, требования по оформлению бумажной документации становятся излишними – вся необходимая информация есть в модели. А выполнение лишних требований будет просто замедлять основную работу. Например, вычерчивание аксонометрии. Да и сама бумажная документация в строительной отрасли постепенно будет уменьшаться. Думается, что этот вопрос не должен быть основным при переходе на BIM и не отвлекать много времени и ресурсов на своё решение, но он не должен и тормозить внедрение BIM. Достаточно, например, поступить так, как это сделали в Беларуси: для тех, кто работает в BIM, допускаются определенные послабления в требованиях к бумажной документации, для остальных всё остаётся без изменений. Теперь о сметах. Здесь применение BIM способно дать не только высокую точность и скорость составления смет, но и достаточно серьезные механизмы проверки ценообразования и конкурсной документации. Для этого опять же нужны классификаторы строительных элементов и хорошо продуманная (усовершен-

304

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

ствованная) система ценообразования в строительстве. Другими словами, информационная модель здания может выдать любую количественную информацию об объекте, надо только иметь надстройку, которая способна правильно и быстро этой информацией воспользоваться. Поэтому вопрос совершенствования ценообразования в строительстве, на первый взгляд не связанный с BIM, на самом деле имеет к нему прямое отношение, поскольку при неправильном решении способен свести до минимума экономический эффект от внедрения технологии информационного моделирования. Раздел пятый Освоение BIM органами экспертизы. Это – один из важнейших вопросов внедрения информационного моделирования, требующий чёткого государственного решения. Если модель выполнена на основе стандартов и классификаторов, то её проверка занимает намного меньше времени (в перспективе возможен даже переход на автоматизированную проверку) и потребует меньше денег проектировщиков. А это уже прямое и существенное снижение стоимости проектов. Но большое значение, как и раньше, будут иметь квалификация и опыт сотрудников. Так что решением вопросов BIM-подготовки специалистов из органов экспертизы и разработки методик проверки проектов по моделям надо будет заниматься уже на самых ранних этапах внедрения BIM. Раздел шестой Подготовка специалистов. Этим вопросом также надо заниматься с самого начала внедрения информационного моделирования, не дожидаясь наработки разными организациями опыта информационного моделирования и появления у них потребности в специалистах со знанием BIM. Кроме того, не надо ждать появления BIM-стандартов и классификаторов и не надо тратить время и силы на переделку образовательных стандартов. Во-первых, новый специалист выйдет из вуза через несколько лет, так что откладывать процесс его подготовки до созревания в отрасли полного понимания информационного моделирования означает неоправданно замедлять процесс внедрения. Во-вторых, ведущие мировые вузы уже давно учат BIM, так что знакомство с их учебными программами и опытом и использование этого опыта в практике наших вузов не составит большого труда (достаточно зайти на сайты этих университетов и посмотреть учебные программы курсов). В-третьих, учить надо не BIM, а основной строительной специальности с использованием BIM. Углубленные знания информационного моделирования для тех, кто хочет в дальнейшем специализироваться в этой области (например, для разработчиков программ или BIM-менеджеров), можно давать затем в магистратуре. В-четвертых, действующие образовательные стандарты дают каждому вузу право вводить в программу обучения большое количество курсов по своему усмотрению. На практике это означает, что если вуз в начале календарного года решит,

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

305

что надо вводить BIM в преподавание, то ему достаточно в оперативном порядке изменить нужным образом содержание каких-то своих собственных курсов (например, «Основы САПР»), при необходимости и название желательно поменять, и с 1 сентября можно приступать к обучению. Так что главное – добиться нужного знания и понимания BIM от преподавателей вузов. Для этого необходимо совместно с Министерством образования организовать множество программ и курсов ознакомления, переподготовки и повышения квалификации преподавателей вузов. В частности, можно для начала выделить 2–3 вуза в качестве базовых по обучению BIM, в дальнейшем расширять и тиражировать их опыт на другие учебные заведения. Также надо установить для вузов и отдельных преподавателей систему грантов на освоение BIM, разработки курсов и создание учебных пособий. Наш прошлый опыт показывает, что весьма эффективным будет проведение олимпиад и конкурсов по BIM среди студентов и молодых (можно не только молодых) специалистов (рис. 3.3.18).

Рис. 3.3.18. Елена Демидова, студентка НГАСУ (Сибстрин), победитель конкурса компании Autodesk «Придай форму будущему!» с полученными ею призами. Новосибирск, 2013 год

Обратите внимание – американская компания Autodesk тратит средства и проводит конкурсы для развития наших студентов и подготовки в России специалистов по BIM. А наши конкурсы где? Раздел седьмой Стимулы тем, кто внедряет BIM. Например, после такого-то срока госзаказы будут получать только те организации, которые работают в BIM. Или для них

306

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

будет дешевле экспертиза проектов, кредитные ресурсы на внедрение, или что-то ещё. Вот здесь опять очень пригодятся BIM-стандарты, чтобы формализовать, кто работает в BIM, а кто – нет. Раздел восьмой Уделять постоянное внимание используемому в стране программному инструментарию BIM и форматам обмена данными. Дело в том, что именно этот инструментарий в значительной степени определяет производительность информационного моделирования. Государству надо чётко обозначать свою позицию в этом вопросе, акцентируя внимание на выгодных для себя аспектах. Например, сформулировать обязательные требования к компьютерным программам (особенно это касается импортных разработок), учитывающие специфику нашей страны (возможность вводить кириллицу, нужное количество позиций в информационных ячейках элементов, наличие специфических аннотационных обозначений и т. п.). Общее (государственное) решение этих вопросов сэкономит огромное количество рабочего времени пользователей. Можно также планировать и проводить конкурсы (желательно регулярные) на лучшие разработки программ или библиотек элементов по той или иной специальной деятельности, чтобы стимулировать отечественных производителей. Однако такие конкурсы не означают, что победитель становится монополистом в своей области, конкуренция среди программ должна оставаться. Просто, предоставляя победителям (призёрам) конкурсов определенные вознаграждения, государство таким образом формулирует свои потребности и определяет (корректирует, стимулирует) направление развития компьютерных программ в нужную для себя сторону. Всё это существенно облегчило (удешевило) и ускорило бы внедрение BIM, в частности в области организации строительства и обслуживания зданий, поскольку адаптация иностранных программ здесь особенно проблематична. Для справки: сейчас отечественных разработок среди программ основного информационного моделирования вообще нет. Раздел девятый К разработке тех или иных решений привлекать специалистов. У нас в стране таких уже немало, часть из них объединяется вокруг НП «Интеллектуальное строительство». Было бы исключительно разумно создать (на период решения вопросов внедрения BIM) при Минстрое рабочую группу (комитет, центр и т. п.) из специалистов со всей страны для исследования и правильной постановки задач, а затем проработки нужных решений, с обязательным государственным финансированием её деятельности. Но это не должен быть «штаб по внедрению» BIM с планерками, приказами и сбором отчётов. Задача такого органа – «интеллектуальное обеспечение» внедрения BIM.

3.3. Внедрение BIM на государственном уровне

307

Раздел десятый Все основные решения пропускать через общественное обсуждение. Думается, что максимальная открытость разрабатываемых решений и их публичная «обкатка» ещё никому не повредили. Помогут они и внедрению технологии информационного моделирования, которая является для нашей страны делом новым, но очень перспективным. Такие обсуждения не потребуют много времени и средств, но станут дополнительным гарантом исключения возможных ошибок и принятия правильных решений. Ведь лучше «семь раз отмерить», чем один раз неправильно отрезать. Внедрение BIM на государственном уровне лучше начинать с типовых проектов, как это делалось в Великобритании (школы, больницы и т. п.), хотя наибольшую эффективность информационное моделирование показывает на уникальных объектах (стадионы, театры, мосты, транспортные развязки и т. п.). Дело в том, что на типовых объектах легче проследить эффективность от внедрения BIM, поскольку есть с чем сравнивать. Так что информационное моделирование типовых объектов даёт «тактический» или даже «политический» выигрыш, после которого можно уверенно переходить и на уникальные сооружения. История России показывает, что в нашей стране рано или поздно всё хорошее пробивает себе дорогу, но хотелось бы, чтобы этот процесс проходил по более правильному пути и с меньшими издержками (рис. 3.3.19).

Рис. 3.3.19. Новосибирская компания «АРГО» успешно внедряет BIM в жилищном строительстве

308

Глава 3. Основные вопросы, связанные с внедрением технологии BIM

Вопросы для самоконтроля 1. Может ли внедрение BIM быть выгодным для государства? 2. Может ли кто-то вне нашей страны быть заинтересован во внедрении BIM в России? 3. Есть ли польза государству, если BIM внедряется (используется) на частных проектах? 4. Для чего нужен BIM-стандарт? 5. Можно ли внедрять информационное моделирование в организации, если ещё нет государственного BIM-стандарта, или надо обязательно дождаться его появления? 6. Есть ли польза государству от того, что строительная индустрия будет работать по единому классификатору строительных элементов? 7. Можно ли в России использовать BIM-стандарт или классификатор какой-то другой страны? 8. Облегчает ли BIM экспертизу проектов? 9. Надо ли торопиться с внедрением BIM в России или лучше подождать, пока это сделают все остальные страны? 10. Нужны ли России отечественные BIM-программы или можно обходиться импортными? 11. Выгодно ли России использовать BIM-программы отечественной разработки? 12. Нужен ли России BIM или можно подождать следующего уровня развития строительных технологий? 13. Где брать специалистов по BIM?

Глава 4 Некоторые примеры использования BIM в мировой практике 4.1.Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея. 4.1.1. История создания. 4.1.2. Итоги первых десяти лет существования.

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее. 4.2.1. Немного о самом проекте Crossrail. 4.2.2. BIM-Академия.

4.3. Памятники архитектуры. 4.3.1. Технология BIM – мостик между культурами разных эпох. 4.3.2. Модель Зашиверской церкви. 4.3.3. «Интеллектуальные» элементы для моделирования памятников деревянного зодчества. 4.3.4. Система доугун и моделирование памятников архитектуры Китая.

310

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

За последние несколько лет информационное моделирование в мире, в том числе в нашей стране, развивается стремительными темпами. То, что пять лет назад удивляло специалистов, теперь стало достаточно обычным делом. Проектирование инженерных систем здания в тесной увязке с его конструктивными и архитектурными решениями, нахождение возможных (нежелательных) пересечений конструкций и оборудования, точное специфицирование и согласованность проектной документации, быстрые изменения проекта и многое другое как-то незаметно стали делом вполне обыденным. Правда, только для тех, кто овладел или овладевает всеми премудростями BIM. И вот тут наблюдается некоторая (весьма существенная) разница в общемировых и российских тенденциях использования информационного моделирования. Если в большинстве стран мира внедрение BIM идёт комплексно, более того, без участия строителей оно там просто немыслимо (бессмысленно), а «музыку заказывает» государство и частные инвесторы, то в России внедрение BIM – это в основном удел проектировщиков, которые ещё временами продолжают надеяться, что им за информационное моделирование кто-то дополнительно заплатит. Хотя есть, конечно, и те, кто инициативно внедряет новую технологию, рассчитывая с её помощью добиться на рынке проектных услуг определённых конкурентных преимуществ. Причём эти организации ведут себя так, как и полагается в таких случаях: тихо, спокойно, не поднимая вокруг себя лишней шумихи и не обмениваясь ни с кем «передовым опытом», но грамотно, целенаправленно и уверенно продвигаясь к намеченной цели. В результате в России появляется всё больше фирм, внедривших BIM в проектирование и в перспективе собирающихся идти дальше в строительство в рамках возникающих холдингов (рис. 4.1). Поэтому в заключительной главе настоящей книги мы собрали несколько интересных примеров использования BIM, не относящихся напрямую к проектированию, а показывающих, что область применения BIM гораздо шире. Скорее, эти примеры свидетельствуют о том, что информационное моделирование – это новая философия работы со зданиями, новое мировоззрение в строительстве и обустройстве окружающего нас мира. Причём мировоззрение весьма «заразное». И приносящее своим сторонникам настоящее творческое (и не только) счастье!

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.1. Проект кафе в Новосибирске, разработанный по принципам информационного моделирования. Работа выполнена в Autodesk Revit. ООО «АРГО», 2014 год

311

312

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея Как быстро летит время: культовое здание «раннего» BIM, Концертный зал имени Уолта Диснея в Лос-Анджелесе, уже отметило своё первое десятилетие! В мире существует не так уж много зданий, появление и существование которых вызывало бы столько споров и страстей, но ещё меньше таких, чьё возведение становилось бы толчком к развитию новых строительных технологий (рис. 4.1.1).

Рис. 4.1.1. Концертный зал имени Уолта Диснея. Общий вид вскоре после открытия в 2003 году

4.1.1. История создания Фрэнк Гери – архитектор, имя которого уже вошло в историю не только как новатора в области формообразования зданий, но и как одного из главных вдохновителей и создателей технологии единого процесса проектирования и строительства этих самых сооружений. Расположенная в Санта-Монике, Калифорния, архитектурная мастерская Фрэнка Гери, известная как Gehry Partners, является одним из пионеров и мировых лидеров внедрения технологии BIM. Причём каждым своим новым зданием Фрэнк Гери убедительно показывает, что информационное моделирование пред-

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

313

назначено не для типового строительства, как упорно утверждают некоторые, а для любых зданий, в том числе уникальных. Причём на последних преимущества BIM особенно хорошо видны, так как проектирование и строительство таких зданий неизбежно выступают в едином комплексе. В подразделе 2.3.2 мы уже писали о технологических опытах Фрэнка Гери с барселонской «рыбой». Другим, не менее знаковым сооружением, созданным этим архитектором и его коллективом, стал Концертный зал имени Уолта Диснея. Так получилось, что это был первый объект, построенный архитектором в Лос-Анджелесе – городе, где живет сам Фрэнк Гери. Это здание, вызвавшее уже на стадии проектирования массу ожесточенных споров, затем было в основном одобрено не только американской, но и мировой архитектурной и художественной критикой – к полному удовлетворению города, который выступил в роли заказчика. Здание было задумано в 1989 году, но введено в эксплуатацию лишь в 2003-м. Столь долгий срок его возведения объясняется прежде всего финансовыми причинами. Но в результате зданию Концертного зала было суждено стать грандиозной экспериментальной площадкой, на которой разрабатывались, внедрялись и доводились до совершенства новаторские идеи и методы, начинающие новую эпоху в строительной индустрии. За это время была создана барселонская «рыба», построено здание музея Гуггенхайма в Бильбао, «Танцующий дом» в Праге, возведено много других объектов, также использовавших технологию BIM. При этом все новшества опробовались на здании Концертного зала имени Уолта Диснея, которое в результате впитало в себя достижения информационного моделирования за целое десятилетие. А началась история Концертного зала с назревшей необходимости строительства новой площадки для выступлений городской филармонии. Старый зал Музыкального центра, где долгое время работала филармония, был непригоден для полноценных концертов по той простой причине, что его стены безжалостно поглощали звук, и власти ежегодно тратили немалые средства на очистку стен от прилипшего к ним «звукового» налета. Вдова знаменитого Уолта Диснея, для которой Лос-Анджелес был родным городом, решила спасти положение, передав в 1987 году 50 миллионов долларов в качестве вклада в строительство нового концертного зала. С самого начала было очевидно, что этой суммы не хватит. Но поступок Лилиан Дисней породил волну энтузиазма и оптимизма. К тому же городские власти выразили готовность оказать посильную помощь и выделили площадку под строительство прямо напротив старого здания филармонии. И необходимые для начала строительства средства были собраны. Здание концертного зала было задумано как крупный центр музыкальной культуры и искусства. К тому же городские власти связывали со «стройкой века» вполне практические надежды на экономическое, социальное и культурное возрождение центра Лос-Анджелеса. Поэтому проект здания сразу замышлялся, а

314

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

затем и получился весьма амбициозным и постоянно привлекал к себе всеобщее внимание. Из всех представленных на конкурс в 1989 году вариантов отборочная комиссия выделила предложение архитектора Фрэнка Гери, который уже успел к тому времени прославиться страстной любовью к деконструктивизму, построив десятки необычных зданий во всем мире. И никто не сомневался, что его новое творение станет таким же вызывающим. Но у Фрэнка Гери было и другое, не менее хорошее качество – почти все свои «безумные» идеи ему удавалось доводить до конца. Что происходило во многом благодаря его одержимости новыми технологиями проектирования и строительства. Поэтому, несмотря на ожидаемые и неизбежно появившиеся колоссальные финансовые трудности, из-за которых проект даже на несколько лет замораживался, он всё-таки был доведен до полной реализации. Забегая вперед, можно отметить, что дискуссии вокруг художественных и эстетических качеств Концертного зала имени Уолта Диснея не утихают и в настоящее время. При этом здание стало определенным эталоном комплексного использования новых компьютерных технологий в проектировании, образцом и примером для изучения и подражания при информационном моделировании зданий, классикой применения BIM (рис. 4.1.2).

Рис. 4.1.2. Современный вид Концертного зала с отшлифованными панелями

В результате технологические факторы, а также (точнее – в первую очередь) неповторимая архитектура и достигнутое высочайшее качество акустики сразу сделали Концертный зал имени Уолта Диснея всемирно известным. Сегодня это здание – одна из визитных карточек и несомненное украшение центра ЛосАнджелеса (рис 4.1.3).

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

315

Рис. 4.1.3. Концертный зал имени Уолта Диснея. Современный вид в центре города; слева вверху – салют во время открытия здания

В общей сложности, по официальным данным, на строительство здания (подземная автостоянка и некоторые другие добавки финансировались мэрией и спонсорами отдельно) была потрачена весьма внушительная сумма в 274 миллиона долларов. Некоторые источники, не согласные с этими данными, называли даже фантастическую цифру в 1,2 миллиарда долларов, но это явное преувеличение. Основным принципом при проектировании здания был подход, который Фрэнк Гери разрабатывал последние три десятилетия. Его суть заключается в том, что исполнитель и заказчик участвуют в процессе проектирования как члены единой команды, при безусловном выполнении всех требований и пожеланий заказчика. Сейчас такой подход в США и в мире развился до концепций, известных как IPD и IDP. Сам процесс проектирования у Фрэнка Гери начинался с изготовления многочисленных моделей (макетов) здания в различных масштабах. Эти модели помогали исследовать и функциональные, и скульптурные аспекты проекта на уровне, понятном людям «старой закалки»: как самому проектировщику, так и строителю и даже обычному человеку. Спустя несколько лет Гери перейдёт на чисто компьютерное «макетирование», но сначала трехмерные эскизы будущего объекта были картонными (рис. 4.1.4).

316

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.1.4. Авторский эскиз и макет концертного зала имени Уолта Диснея. Архитектор Фрэнк Гери

Однако обязательной частью такого подхода Гери к эскизированию уже на ранних стадиях подбираются строительные материалы и формируются макеты частей проекта в натуральную величину, что ускоряет реализацию всех работ, а также улучшает понимание архитектурного замысла автора и облегчает строителям подготовку к выполнению ставящихся перед ними задач. Такой подход, ставший для Гери принципиальным, до сих пор позволяет архитектору поддерживать хорошие отношения с крупными строительными компаниями и производителями строительных материалов в США и на международном уровне. А эти отношения, в свою очередь, дают возможность архитектору использовать в своих проектах уникальные материалы и конструкции, превращая сложный процесс строительства в увлекательную дизайнерскую игру. Сочетание моделирования строительного процесса и возможности создания макетов и компьютерных моделей, применение различных материалов и технологий строительства, а также применение сложных компьютерных систем вывели сегодня Gehry Partners на передний край архитектурных технологий. Следуя своим концепциям и находясь в жестких финансовых ограничениях, фирма Фрэнка Гери занялась проектированием покрытия для здания Концертного зала из известнякового камня с металлической облицовкой. Его общая площадь

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

317

составляла около 200 000 квадратных футов. Было очевидно, что исходные размеры необработанных каменных блоков и, как следствие, время их обработки – это критические параметры, определяющие стоимость проекта, и это число увеличивается в геометрической прогрессии при переходе от обычных плоскостей к поверхностям первого, второго и более высокого порядков. Выход из этой ситуации виделся только в компьютерном моделировании. Когда окончательный вид Концертного зала был утверждён на бумажном макете, последний был оцифрован с использованием самой современной (на тот момент) системы оптического сканирования Firefly с выдачей результатов в декартовых координатах. Полученные данные были переданы в программу CATIA, установленную на IBM RISC/6000 (пожалуй, наилучшую на тот период компьютерную систему), и авторы проекта построили трехмерную компьютерную модель (рис. 4.1.5).

Рис. 4.1.5. Концертный зал имени Уолта Диснея. Компьютерное моделирование внешней поверхности здания

318

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Далее пошёл процесс придания столь «нетрадиционной» форме здания большей технологичности. Для того чтобы добиться увеличения повторяемости деталей, поверхности модели были оптимизированы программой CATIA без изменения исходной формы. С помощью встроенной в CATIA базы данных рационализированных поверхностей физическая модель была воссоздана в компьютере, произведено её сравнение с первоначальной, картонной моделью и произведена необходимая корректировка. Это позволило без ущерба для художественного замысла архитектора заменить в модели здания участки поверхностей произвольной формы на более рациональные и технологичные библиотечные составляющие. Это же привело Гери к пониманию, что можно добиться существенной экономии времени и средств, если трёхмерное эскизирование вести сразу на компьютере. Для расчета несущих конструкций здания данные из созданной в CATIA модели в специальном формате передавались в комплекс Matlab, где и проводились необходимые вычисления (рис. 4.1.6).

Рис. 4.1.6. Концертный зал имени Уолта Диснея. Расчет основных элементов конструкции (программа Matlab)

При разработке главного рутинного продукта проектировщиков, строительной документации, программы CATIA и Digital Project использовались совместно с хорошо зарекомендовавшим себя в любых ситуациях пакетом AutoCAD, что об-

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

319

легчило процесс проектирования и позволило выпускать путём «дочерчивания» качественную строительную документацию. Модели для AutoCAD были получены из CATIA-геометрии через передачу данных в формате IGES. Проект каменного покрытия здания был предложен на конкурсной основе 14 фирмам, способным осуществить нарезку камней на трёх- и пятикоординатных станках с ЧПУ. На заключительном этапе отбора четырём фирмам было дано задание построить фрагмент стены размером 3×8 метров, используя только цифровые данные для станков с ЧПУ. В этом соревновании победили итальянские компании Harmon Contract и Furrer Spa, которые быстро «заразились» идеями Фрэнка Гери и для которых уже само участие в подобном конкурсе означало сознательный переход на новый, ранее неведомый уровень технологии производства. Первая из них пообещала даже, что в случае успеха на конкурсе готова использовать собственные рабочие станции, оснащённые комплексом программ CATIA. Но применение новых технологий не ограничилось только строительными блоками. Все конструктивные элементы, системы инженерного обеспечения и технического оснащения здания также были запроектированы на основе созданной компьютерной модели. Это тоже потребовало от конструкторов и субподрядчиков приобщения к информационному моделированию (рис. 4.1.7).

Рис. 4.1.7. Концертный зал имени Уолта Диснея. Проект размещения инженерного оборудования (программа Digital Project)

320

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Таким образом, новаторские идеи архитекторов потянули за собой проектировщиков и строителей. Использование в проекте новых компьютерных технологий привело к более тесным и продуманным отношениям между заказчиками и исполнителями, поставщиками и подрядчиками. В итоге для архитектурно-строительной отрасли, в первую очередь США, вся эта экспериментальная деятельность по интеграции в одном проекте на основе общей модели различных специалистов оказалась не менее значимой, чем сам результат работы – Концертный зал имени Уолта Диснея. Затем компьютерные программы, в частности CATIA и Digital Project, применялись также для организации строительного производства, управления снабжением стройплощадки и контроля за использованием средств и расходованием материалов при возведении здания (рис. 4.1.8).

Рис. 4.1.8. Концертный зал имени Уолта Диснея. Процесс строительства

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

321

В дальнейшем, уже после завершения работы над Концертным залом имени Уолта Диснея, Фрэнк Гери, характеризуя свои новые комплексные подходы и методы работы, отмечал: «...Эта технология помогает мне приблизиться к профессии строителя. В прошлом между моими первыми эскизами и готовым строением существовало множество промежуточных этапов, и сама суть дизайна могла быть утеряна прежде, чем проект доходил до этапа строительства. Это было похоже на то, будто мы говорим на разных языках. Удивительно, но сейчас строители легко понимают меня, и в этой ситуации компьютер не заменяет человека, а является неким переводчиком». Речь шла о BIM, хотя сам термин тогда ещё мало кто знал. Новое здание привлекало к себе повышенное внимание публики, поэтому вполне логично, что завершение строительства не обошлось без скандала. Бурное возмущение определенной части общественности, явно не равнодушной к новому сооружению, вызвала отделка фасада здания. Металлическая облицовка «расплывающихся» форм здания первоначально так хорошо отражала солнечный свет, что, как утверждала пресса, в некоторых квартирах жителей близлежащих домов в солнечные дни стояла невыносимая жара. А на улице якобы даже плавился асфальт тротуаров (вообще-то, летом в Лос-Анджелесе всегда очень жарко и асфальт плавится сам по себе, так что непонятно, почему вдруг все беды стали приписывать появлению нового здания). Впрочем, это недоразумение уладили в 2005 году, отшлифовав металлическое покрытие здания соответствующим образом (рис. 4.1.2). Но гидам и экскурсоводам теперь есть что рассказывать туристам – ведь архитектор оказался «сильнее природы», он отраженными солнечными лучами «плавил асфальт» (раньше такими подвигами мог «похвастаться», пожалуй, только Архимед, который с помощью системы зеркал сжег солнечными лучами вражеский флот, подошедший к Сиракузам). Здание Концертного зала при всей его наружной «революционности» не менее интересно и своим внутренним содержанием, являющимся логическим продолжением внешнего облика и в то же время очень гармоничной, комфортной и мастерски продуманной средой обитания для огромного количества (нескольких тысяч) посетителей. Прежде всего восхищает естественное освещение внутренних помещений (рис. 4.1.9). Но наибольшее количество восторгов специалистов и простых посетителей вызвало высочайшее качество акустики в рассчитанном на 2265 слушателей концертном зале. В строгом соответствии с концепцией Фрэнка Гери расчет акустики также проводился по компьютерной модели. Но в случаях, когда речь идет о современной музыке, бывает сложно получить идеальное звучание сразу, поскольку теория акустических расчетов еще недостаточно развита. Так и произошло с Концертным залом имени Уолта Диснея – уже после ввода здания в эксплуатацию акустические панели было решено полностью переделать, прежде чем удалось получить желаемый результат. По настоянию авторов проекта и в ущерб смете взамен дешевой штукатурки для внутренней отделки основного концертного зала пошло дорогое дерево. Зато звучание стало эталонным для сооружений подобного назначения.

322

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.1.9. Концертный зал имени Уолта Диснея. Архитектурные решения естественного освещения внутреннего пространства здания

Как и внешний облик здания, большие споры и «гневную» критику архитектурной и художественной общественности вызвало внутреннее убранство зала, прежде всего фасад органа, который был разработан Фрэнком Гери совместно с консультантом и звуковым проектировщиком Мануэлем Розалесом. Этот фасад был парадоксально решен в виде пучка торчащих под разными углами трубок (рис. 4.1.10).

Рис. 4.1.10. Главная сцена с органом Концертного зала имени Уолта Диснея

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

323

В результате, как это часто бывает, вся выплеснувшаяся на головы авторов критика только усиливала положительное восприятие проекта. Благодаря новаторским идеям и известности, полученной еще до ввода в эксплуатацию, Концертный зал имени Уолта Диснея стал широко востребован. В нём теперь проходят не только концерты классической и джазовой музыки, но и другие культурные акции. В частности, именно здесь в 2003 году прошла мировая премьера фильма «Матрица: революция». Однако в первые дни симфонический оркестр Лос-Анджелесской филармонии под управлением знаменитого финского дирижера Эса-Пека Салонена не смог сразу сесть и сыграть в новом зале – настолько все было необычно. Целых полгода до официального открытия музыканты привыкали к условиям, которые во всем, начиная с архитектуры и заканчивая акустикой, были уникальны, чего, собственно, и добивался Фрэнк Гери, причем из лучших побуждений. И добился! Говорят, что когда после первой репетиции Салонен повернулся к Фрэнку Гери, сидящему в зале, и сказал: «Мы остаемся здесь», – 74-летний архитектор расплакался. Фрэнк Гери: «Я в восторге от этих форм, потому что я люблю ощущать движение. Эти формы гениальны, доступны и прекрасны. Если сегодня я делаю много зданий с кривыми формами, и множество людей наслаждаются ими, то наверняка завтра у меня и у других архитекторов появятся новые заказы сделать что-то подобное» (рис. 4.1.11).

Рис. 4.1.11. Концертный зал имени Уолта Диснея. Главный вход в здание

324

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

4.1.2. Итоги первых десяти лет существования В архитектуре десять лет – срок небольшой, и всё же можно подвести некоторые итоги, причём весьма интересные и поучительные. 1) Город Лос-Анджелес получил отличное здание. Страсти вокруг внешнего облика Концертного зала имени Уолта Диснея, совсем недавно бушевавшие по всему миру, резко поутихли. Для кого-то оно так и осталось «архитектурой мятых картонных коробок», кто-то в восторге от новаторства автора, а некоторые, в том числе и сам Фрэнк Гери, спокойно пошли дальше. Как и следовало ожидать, прекратились разговоры и об асфальте, якобы расплавленном отраженными от здания солнечными лучами. Но вопросы визуальной экологии, поднятые в связи с этим проектом, сейчас приобретают всё большую актуальность. Что касается внутреннего обустройства здания, то здесь время подтвердило наивысшую оценку творения – акустика концертного зала считается образцовой. Автор пытался ее повторить при сооружении New World Symphony, и похоже, что ему это удалось, но превзойти себя он не смог. И никто другой пока превзойти в этом вопросе Фрэнка Гери тоже не смог. Если же задаться вопросом, стало ли городу Лос-Анджелесу лучше после появления такого необычного здания, то большинство специалистов даёт на него отрицательный ответ. Известно, что изначально одной из идей проекта было желание оживить район города вдоль Grand Avenue (рис. 4.1.12).

Рис. 4.1.12. На месте Концертного зала ранее была автомобильная парковка (слева – фото 1967 года), которая по проекту была переведена в подземное положение (справа – в период строительства)

Спустя десять лет приходится констатировать, что в желаемом объёме оживления городской активности в этом районе не произошло. Хотя опыт Бильбао, где также было построено здание по проекту Фрэнка Гери (Музей Гуггенхайма),

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

325

говорит об обратном. Думается, главная причина неуспеха Лос-Анджелеса заключается в том, что появление одного, пусть даже и самого экстравагантного, здания ничего кардинально не меняет, проблему надо решать комплексно, создавая и пешеходные зоны, и озеленение, и инфраструктуру, и другие знаковые сооружения. Кстати, сам Фрэнк Гери считал, что Концертный зал целесообразнее было бы размещать в другом месте, но автор проекта был поставлен городскими властями в условия, когда площадка для строительства была выделена именно здесь, на месте автомобильной парковки (рис. 4.1.13).

Рис. 4.1.13. Концертный зал имени Уолта Диснея – пешеходного комфорта вокруг здания явно не хватает

Думаю, в связи с этим уместно будет вспомнить многочисленные, но, к счастью, так и не реализованные проекты строительства в Москве экстраординарных зданий, продвижение которых тоже сопровождалось планами «оживления» города. 2) Технология BIM в строительстве себя полностью оправдала. Прежде всего речь идёт о продемонстрированной образцовой связи между проектированием и исполнением проекта, высокоточной строительной реализации сложнейшего архитектурного замысла, когда модель напрямую использовалась при изготовлении конструкций и блоков отделки здания, что обеспечивало высокое качество строительства. Прошедшие десять лет эксплуатации это качество полностью подтвердили. Многочисленные работы Гери, выполненные в дальнейшем, которые по качеству исполнения можно назвать филигранными, также убедительно показали,

326

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

что информационное моделирование – это единый процесс. Не существует «BIM проектировщиков», «BIM строителей» и ещё каких-то разновидностей этой технологии, которые надо болезненно «сшивать». Единый процесс моделирования, в котором участвуют все специалисты, – это возможно, надо только хотеть и уметь (рис. 4.1.14).

Рис. 4.1.14. В роли отделочного материала отлично зарекомендовали себя конверсионные титановые листы, купленные ещё в СССР. Кстати, благодаря введённой Фрэнком Гери «моде на титан» мы теперь можем наблюдать эти листы и в отделке «Монумента покорителям космоса» в районе ВДНХ в Москве

3) Технологический вклад Фрэнка Гери в развитие BIM. Новый подход к проектированию и возведению зданий потребовал и новых инструментов. Для их разработки появилась компания Gehry Technologies. Это тоже во многом уникальный пример технологической фирмы, основанной архитектором для развития компьютерных технологий в помощь проектировщикам и строителям. Её детище – программа Digital Project, созданная на базе CATIA, – сразу зарекомендовала себя с самой хорошей стороны и за короткий срок проявила свои качества на самых сложных объектах по всему миру. В 2011 году соучредитель и президент компании Gehry Technologies Фрэнк Гери пригласил 12 самых выдающихся архитекторов и  проектировщиков мира

4.1. Фрэнк Гери и BIM: юбилей Концертного зала имени Уолта Диснея

327

сформировать стратегический альянс для продвижения общего видения преобразований в строительной отрасли и практике проектирования. Эта группа стала работать в консультативном совете компании.  «Строительная отрасль медленно, но устойчиво двигалась к снижению индивидуальной ответственности и  удалялась от  создания архитектуры, которая решает проблемы заказчиков и общества», – заявил Фрэнк Гери. «Я считаю своим долгом дать архитекторам возможность наилучшим образом контролировать процесс, с тем чтобы они могли воплотить плоды своего воображения, которых ожидают наши клиенты. Я собрал вместе группу своих друзей, верящих в эту миссию так же, как и я, и могущих помочь мне найти решения, которые в конечном счёте приведут к созданию лучших зданий во всем мире». Однако будет неправильно думать, что у ведущих мировых архитекторов после обращения Гери вдруг раскрылись глаза на возможности BIM и они с головой окунулись в  новую работу. На самом деле и Заха Хадид (Zaha Hadid), и  Дэвид Чайлдс (David Childs), и все остальные участники «группы 13» (12 + Гери) давно уже являются самыми активными сторонниками и генераторами новых идей и технологий. Но впервые образовалась группа из специалистов с мировыми именами, провозгласившая своей целью определение перспективных направлений развития новых технологий проектирования. В этом же 2011 году к деятельности Gehry Technologies присоединилась и компания Autodesk. 4) Технология BIM успешно внедряется по всему миру. Успешный опыт строительства Концертного зала имени Уолта Диснея вдохновил многих на использование технологии BIM, хотя, как уже говорилось, сама эта аббревиатура в тот период была практически неизвестна. Но дело не в аббревиатуре, а в сути нового метода. Думаю, не случайно начало массового процесса внедрения BIM в США и некоторых других странах почти точно совпало с введением в эксплуатацию Концертного зала имени Уолта Диснея – такой пример не мог не быть «заразительным». 5) Фрэнк Гери стал первым лауреатом BIM-премии. Вполне закономерно, что создатель шедевра Фрэнк Гери, успевший после этого построить ещё много интересных и уникальных сооружений, получил в 2012 году премию «BIM Excellence» Американского института архитектуры (AIA). Формально премия была присуждена за здание «Фонда Луи Виттона» в Париже, но фактически – за беспрецедентный вклад в развитие и продвижение технологии информационного моделирования в мире (рис. 4.1.15). В своё время, перефразируя известную пословицу, про Микки Мауса и индустрию Уолта Диснея говорили: «Мышь, родившая гору». Думается, с не меньшей долей справедливости можно теперь сказать про творение Фрэнка Гери – Концертный зал имени Уолта Диснея: «Гора, родившая BIM».

328

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.1.15. Фрэнк Гери с макетом, компьютерная модель и реально построенное здание «Фонда Луи Виттона»

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее

329

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее В разделе 2.2 мы уже писали о строительстве системы скоростной подземно-наземной железной дороги Crossrail, которое ведётся в Лондоне с 2009 года. Но этот инфраструктурный проект, ставший своеобразной «витриной» успехов BIM в Великобритании, достоин того, чтобы о нём поговорить отдельно.

4.2.1. Немного о самом проекте Crossrail Ввод магистрали в эксплуатацию запланирован на 2019 год. Crossrail свяжет районы Лондона с восточными и западными пригородами мегаполиса. Общая протяженность линий составит 136 км, пропускная способность рассчитана на 24 поезда по 10 вагонов в час в каждом направлении, максимальная скорость на наземных участках – 160 км/ч, в тоннелях – 100 км/ч. Железная дорога частично пройдет под землей, прежде всего под центром Лондона, извлеченный при этом грунт будет использован для организации природного заповедника. Общая стоимость проекта оценивается в 15,9 миллиарда фунтов стерлингов, из  которых 5,6 миллиарда взято из  государственного бюджета, 7,7 миллиарда – средства муниципальной транспортной компании Transport for London и 2,6 миллиарда – частные инвестиции (рис. 4.2.1).

Рис. 4.2.1. Строящаяся линия Crossrail имеет направление «запад – восток», а следующая очередь Crossrail 2 свяжет север и юг британской столицы

Интересно, что идея создания в Лондоне сквозных подземных магистралей с большим диаметром тоннеля начала серьезно обсуждаться ещё в 1941 году, а в 1944-м её уже стали эскизно закладывать в генплан города. В 1974 году появи-

330

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

лось название (тогда ещё, скорее, термин) Crossrail, обозначавшее будущие широкотоннельные магистрали. Затем были долгие годы технико-экономических обоснований проекта и политических дискуссий на тему «надо – не надо», за время которых предполагаемый пассажиропоток в обсуждавшихся направлениях увеличился в несколько раз. В результате дискуссии закончились, нашлись деньги, в  2008 году было принято окончательное решение, а 15 мая 2009 года началось строительство первой линии «запад – восток», также получившей название Crossrail. При этом предполагалось, что новая магистраль будет интегрирована с существующей в городе системой метро. Кому-то может показаться удивительным, но к открытию Олимпиады в Лондоне, то есть через три года после начала строительства, часть линии уже действовала, так что пассажиры могли комфортно добираться из аэропорта Хитроу в район спортивных объектов (рис. 4.2.2).

Рис. 4.2.2. Слева: платформа «Хитроу Централ», справа: станция «Стрэтфорд» на пути к Олимпийской деревне

К основным сложностям строительства Crossrail, кроме уникальности самого проекта, следует отнести сжатые сроки и строгость финансирования (проект осуществлялся одновременно с подготовкой к Олимпиаде, так что «лишних» денег не было), а также условия плотной инфраструктурной среды Лондона, в которой приходилось работать. Всё это требовало от проектировщиков и строителей высочайшего мастерства, одновременно накладывая на них особую ответственность (рис. 4.2.3). Другая особенность и сложность проекта Crossrail – его масштаб. Это не метро, это намного больше, но оно создаётся рядом (порой в считанных метрах) с метро и другими важнейшими объектами и магистралями, в сложной паутине имеющихся коммуникаций и городских многовековых наслоений. Достаточно сказать, что при строительных работах были обнаружены предметы, относящиеся к периоду посещения римлянами Британских островов, а также захоронения времен эпидемии чумы XIV века, что некоторым образом тормозило строительство. Поэтому надо было постоянно следить за тем, чтобы проект был «хирургически точным», а не стал для британской столицы «слоном в посудной лавке» (рис. 4.2.4).

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее

331

Рис. 4.2.3. Строительная площадка в районе Тоттенхэм Корт-роуд в 2009 и 2011 годах

Рис. 4.2.4. Тоннельная проходческая машина «Ада» и масштаб сооружения, 2012 год

И всё же фразу «условия плотной инфраструктурной среды Лондона» нам не понять, пока реально не взглянуть на то, что за этим скрывается. При всём напряжении британской «стройки века» (напомним, она проходила одновременно с возведением олимпийских объектов, получившим ещё больший размах) город Лондон должен был жить своей обычной (то есть крайне насыщенной) жизнью, не испытывая никакого существенного дискомфорта, а временами и просто не подозревая, что рядом что-то происходит.

332

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Такое возможно только при исключительно правильной организации строительства, умном управлении и чётком и своевременном выполнении всех заданий и регламентов. И высокой (стопроцентной) точности проекта, поскольку времени и средств на переделку инженерных и строительных решений практически не было (рис. 4.2.5).

Рис. 4.2.5. Стройплощадка Crossrail в одном из фешенебельных районов Лондона, 2012 год

Как англичанам это удалось? Конечно, упорным трудом, высокой технологической дисциплиной и квалификацией специалистов, начиная с проектировщиков и заканчивая строительными рабочими, и особо одарёнными менеджерами, которые сразу поняли, что с такой сложной задачей, как создание Crossrail, без BIM не справиться. А с информационным моделированием можно справиться на «отлично». Надо только смело и инициативно работать. В принципе, руководители проекта Crossrail внешне ничем не отличаются от других людей на подобных должностях. Думаю, что ещё десять лет назад большинство из них и про BIM ничего не слышало. Но, столкнувшись со сложной и масштабной задачей (пожалуй, даже очень сложной), они проявили не только инновационное мышление (искали и нашли новую технологию, способную помочь добиться желаемого результата), но и настойчивость с профессиональным мастерством (в кратчайший срок внедрили у себя BIM), а также смелость и ответственность в принятии решений (не стали дожидаться команды сверху или ситуации, когда все вокруг убедят их в том, что BIM – это хорошо).

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее

333

Интересно сравнить ситуацию вокруг внедрения BIM в Crossrail с дискуссиями, проходящими сейчас в России. У нас многие исполнители спрашивают, кто им будет платить за внедрение BIM и как убедить заказчика, чтобы он платил больше, если исполнители работают в BIM. В Великобритании же внедряли BIM в Crossrail для того, чтобы сделать проект дешевле. Иногда возникает ощущение, что некоторые наши «бизнесмены от строительства» живут на другой планете! Конечно, менеджерам Crossrail крупно повезло, поскольку параллельно (фактически совместно с ними) внедряли BIM строители олимпийских объектов, а в правительстве были единомышленники, видевшие в информационном моделировании будущее для Великобритании. Ещё одно «везение» – принципиальное решение работать на одной программной платформе, которую весьма удачно разработала компания Bentley Systems. Но, как говорится, «везёт сильнейшим» (рис. 4.2.6).

Рис. 4.2.6. Исполнительный директор Crossrail Ltd и кавалер Ордена Британской империи Эндрю Уолстенхолм рассказывает о стратегии внедрения BIM на конференции компании Bentley «Год в инфраструктуре 2013» в Лондоне: внедрение BIM в проекте Crossrail продолжается и расширяется

4.2.2. BIM-академия Итак, создатели магистрали Crossrail столкнулись с необходимостью обрабатывать и согласовывать огромный объем проектно-строительной информации, которая не лежала на архивных полках, а шла на исполнителей непрерывным потоком. Поэтому весьма важным был правильный выбор программного обеспечения для управления всеми процессами. Этот выбор руководством Crossrail был сделан, как

334

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

и в случае с Олимпиадой, в пользу компании Bentley Systems. Несколько лет спустя, подводя определенные итоги работы, исполнительный директор Crossrail Эндрю Уолстенхолм назвал своё детище ещё одним измерением BIM, а в качестве одного из основных слагаемых успеха указал сотрудничество с компанией Bentley. Быстрое и эффективное внедрение технологии информационного моделирования в Crossrail имело несколько факторов, сыгравших в этом процессе принципиальную роль. Остановимся на двух из них. Во-первых, вопрос «BIM или не BIM» в компании не обсуждался, поскольку был сразу принципиально решён на самом высоком уровне. Вновь набиравшиеся сотрудники (проектировщики и строители), подавляющее большинство которых не имело об информационном моделировании ни малейшего представления, должны были быстро освоить BIM и начать работать. Казалось бы, налицо явное нарушение второй заповеди внедрения BIM. Но это не так: коллектив был новым, и сотрудники сразу набирались «под BIM». Как уже говорилось, BIM многие из них не знали, так что основные предпочтения отдавались опытным и креативным специалистам. Во-вторых, такое положение предполагало организацию быстрого и эффективного обучения сотрудников основным программам BIM, идеологии и технологии моделирования и практике взаимодействия. Конечно, для первоначального освоения программ были задействованы различные учебные центры, которых в Великобритании к тому времени появилось уже немало. Но дальше вопрос внедрения замедлялся, поскольку упирался во внутреннюю практику Crossrail. И тут ключевую роль сыграла созданная в 2012 году совместно компаниями Bentley и Crossrail так называемая BIM-академия. Правильнее всего охарактеризовать BIM-академию как консалтинговое подразделение Crossrail, пользующееся постоянной поддержкой Bentley. Её появление связано с ясным пониманием того факта, что успех от внедрения BIM на 20% зависит от программного обеспечения и на 80% – от правильной организации работы. Весьма любопытно посмотреть полное название Crossrail BIM Academy, предложенное его создателями: Crossrail Bantley Information Management Academy. Столь остроумная расшифровка слова BIM на самом деле не случайна, она довольно серьезно акцентирует деятельность академии на управлении информацией, то есть на организацию процессов информационного моделирования (рис. 4.2.7). Кстати, то обстоятельство, что BIM-академия – детище компании Bentley, вовсе не означало, что все её подопечные должны были работать в программах производства Bentley, хотя последнее, будучи идеальным вариантом, всячески приветствовалось. Хотя сама Crossrail была полностью сориентирована на программы Bentley, была ещё масса смежников, использовавших в том числе и другой инструментарий. Поэтому задачей консалтинга BIM-академии было обеспечить эффективную работу всего процесса информационного моделирования, вне зависимости от происхождения его отдельных инструментальных компонентов. В качестве «побочного» эффекта это привело к тому, что программы Bentley теперь довольно хорошо взаимодействуют с разработками других компаний.

4.2. Британская Crossrail: дорога в будущее

335

Рис. 4.2.7. Так выглядит реконструкция знаменитой «Виктории стэйшн»: вверху – компьютерная модель, внизу – её «распечатка» на 3D-принтере

Проект специального подразделения в компании Crossrail себя полностью оправдал. Уже за первые два года своей деятельности BIM-академия, имеющая 10  сотрудников (2 – от Bentley и 8 – от Crossrail), обучила на разных уровнях 1800 специалистов Crossrail. Добавьте к этому работников подрядных организаций, которых в основном готовили учебные центры Bentley, и получится весьма внушительная «армия» BIM’овцев, работающих над проектом Crossrail. К тому же BIM-академия постоянно консультирует информационные процессы при проектировании и строительстве, а по мере начала функционирования магистрали переключилась и на вопросы эксплуатации объекта. Конечно, Crossrail – это крупная компания, и она достойна постоянного кураторства со стороны производителя программ. Но и сам по себе пример такого «концентрированного» внедрения информационного моделирования очень интересен. Успех BIM-академии в Crossrail уже привел к тому, что подобные подразделения открылись в проекте скоростной автодороги HS2 в Великобритании,

336

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

а  также в отделении компании Shell в США, правда, под другими названиями. И этот опыт продолжает тиражироваться. Что касается самой Crossrail ltd, то её дальнейшая деятельность осуществляется в трёх направлениях: подготовка проекта Crossrail 2, завершение проекта Crossrail и переход к использованию его информационной модели для эксплуатации с целью создания «умной» железной дороги (рис. 4.2.8).

Рис. 4.2.8. Создаваемые модели объектов Crossrail сразу нацелены на их использование при управлении эксплуатацией магистрали

4.3. Памятники архитектуры

337

4.3. BIM и памятники архитектуры В подразделе 2.2.10 уже говорилось о том, в каких направлениях можно использовать BIM при работе с памятниками архитектуры. В этом разделе мы рассмотрим более подробно некоторые из этих вопросов, относящихся к моделированию памятников деревянного зодчества.

4.3.1. Технология BIM – мостик между культурами разных эпох Любой памятник архитектуры – это фактически музейный экспонат, только находится он не в закрытом помещении со специальными условиями хранения, а под открытым небом, то есть в агрессивной природной среде, да ещё и может довольно активно эксплуатироваться. И с этими факторами надо считаться, к ним надо приспосабливаться, ими надо научиться управлять. Альтернатива – мы можем остаться без памятников архитектуры вообще (рис. 4.3.1).

Рис. 4.3.1. Богоявленская церковь в селе Полтога Вологодской области. Построена в 1773 году. Судьба этого сооружения могла быть гораздо лучше, особенно в наш век космических технологий. Фото 2014 года

Существует наука о музеях – музеология, причем мировая история музеологии насчитывает уже более полутора веков. Для нас же эта наука довольно новая, хотя

338

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

степени развития музейного дела и работы с памятниками истории и культуры определяют способность нации хранить свою историю и характеризуют культурный уровень страны в целом. Ввиду некоторых «особенностей» финансирования музеев и исторических исследований в нашей стране новейшие компьютерные технологии только сейчас, причём постепенно, начинают приходить в эту область научно-культурной деятельности, но, что очень радует, все они встречаются специалистами с большим энтузиазмом. Информационное моделирование недвижимых объектов культурного наследия можно упрощенно охарактеризовать как новый подход к вопросу фиксации памятников. Хотя на самом деле BIM в работе с историческими памятниками даёт намного больше. Фактически информационная модель становится не только местом и средством хранения сведений о памятнике, но и серьезным инструментом при исследовательской работе с этой информацией, а также в учебно-просветительской и коммуникационной деятельности. Эта модель тесно связана с мониторингом состояния объекта и его возможным использованием (эксплуатацией). Таким образом, информационная модель памятника архитектуры – это не просто его виртуальная копия, а «интеллектуальный контейнер» с взаимосвязанной информацией об этом объекте, объем которого практически не ограничен (рис. 4.3.2).

Рис. 4.3.2. Общая схема участия BIM в работе с историческими памятниками

При этом надо помнить, что в современных условиях лучшей технологией получения реальной формы (геометрии) здания является лазерное сканирование, которое становится неотъемлемой частью процесса информационного моделирования памятника архитектуры.

4.3. Памятники архитектуры

339

При работе с памятниками архитектуры, особенно если они уже получили статус или становятся экспонатами музеев под открытым небом, появляется ещё одна дополнительная задача – музеефикация, то есть подробное описание этих памятников (вплоть до всех компонентов) с целью как научного исследования, так и поддержания в стабильном состоянии хранения. В этом случае модель памятника архитектуры должна выстраиваться практически поэлементно («по бревнышкам») с подробным описанием свойств каждого такого элемента (рис. 4.3.3).

Рис. 4.3.3. Софья Куликова. Модель жилого дома из села Паново Красноярского края, утраченного в зоне затопления Богучанской ГЭС

Более того, в дополнение к основным требованиям, предъявляемым к информационным моделям, для памятников истории и архитектуры появляется еще необходимость привязки к объекту целиком или его составным частям исторических документов и ресурсов. Такая добавочная информация может реализовываться либо через атрибуты элементов, либо через добавление в модель текстовых или 2D-документов, либо подключением ссылок на интернет-порталы. Таким образом, по обсуждавшейся нами ранее в подразделе 2.1.4 терминологии информационная модель памятника архитектуры имеет полное право считаться гибридной, объединяющей как фактические геометрические и физические характеристики объекта, так и оцифрованные документально-исторические свидетельства (рис. 4.3.4). При обсуждении роли BIM для исторических объектов очень важным будет и напоминание о том, что в этой области информационное моделирование в явном виде показывает своё «двойное предназначение»: при создании модели памятника архитектуры обязательно появляются библиотечные элементы, которые затем

340

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

могут использоваться и в современном проектировании и строительстве. А это даёт возможность с гораздо меньшими усилиями объединять стили разных эпох в едином временном промежутке современного строительства.

Рис. 4.3.4. Гибридная информационная модель исторического памятника: её составные части и связи между ними

Благодаря этому BIM становится уникальным технологическим мостиком между культурой прежних веков и нашей жизнью. Раньше такого сильного инструмента в руках архитекторов и историков не было (рис. 4.3.5).

Рис. 4.3.5. Передача информации от памятников архитектуры в современное строительство происходит через библиотеки элементов

В этой главе будут приведены примеры конкретных работ, выполненных за последние несколько лет в рамках аспирантских исследований по тематике применения BIM к памятникам архитектуры. Их авторы – молодые и полные энергии архитекторы-реставраторы, которым крупно повезло познакомиться в нача-

4.3. Памятники архитектуры

341

ле своего профессионального пути с информационным моделированием зданий. Думаю, технологии BIM повезло не меньше, когда в ряды её сторонников попали столь замечательные люди. И в любом случае повезло архитектуре в целом и исследованию исторических памятников в частности (рис. 4.3.6).

Рис. 4.3.6. Слева: в новосибирском академгородке Татьяна Козлова и Софья Куликова вместе со своим научным руководителем едят шишки, пополняя таким традиционным для Сибири способом запас своей интеллектуальной энергии, 2012 год. Справа: ещё один сибиряк Чжан Гуаньин, победитель конкурса Autodesk Innovation Awards Russia, получает приз в Москве, 2013 год

4.3.2. Модель Зашиверской церкви Эта работа, осуществлённая Татьяной Козловой [35] и продолжающаяся по настоящее время, явилась началом большого цикла наших исследований по применению BIM к историческим архитектурным сооружениям и методике информационного моделирования памятников деревянного зодчества. Несомненно, требования, предъявляемые к компьютерной реконструкции (моделированию) таких уникальных объектов, предполагают индивидуальный подход к моделированию в каждом конкретном случае. И всё же существуют общие правила и методики, которые мы также попытались определить, работая с конкретным примером. В  качестве непосредственного объекта для моделирования была взята находящаяся ныне в музее под  Новосибирском Спасская церковь Нерукотворного образа из Зашиверского острога. Сегодня Зашиверская церковь – единственный сохранившийся в Сибири пример подлинной архитектуры шатровых церквей Московской Руси (рис. 4.3.7). Информационная модель церкви создавалась по нашей инициативе для дальнейшего использования при исследовании объекта, а также для выполнения текущих работ по ее содержанию, реставрации и реконструкции. Поэтому главной

342

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

целью моделирования стало не стремление к максимально реалистичному изображению модели и её элементов (визуализации «до каждого сучка»), а в первую очередь разработка конструктивно и содержательно достоверного электронного «дубликата» памятника архитектуры. При этом максимальная реалистичность модели здания тоже достигалась, но она становилась одним из многих результатов проделанной работы – создания информационной модели Зашиверской церкви.

Рис. 4.3.7. Зашиверская церковь с колокольней в новосибирском академгородке: недавно ей исполнилось 315 лет

Другими словами, в полном соответствии с концепцией BIM готовая модель должна содержать не  только комплексную исследовательскую информацию об архитектурно-художественных особенностях объекта, но и его количественные характеристики, описывающие состояние здания вплоть до каждого конкретного элемента и допускающие возможность их всестороннего наполнения с последующей корректировкой в результате регулярно проводимых обследований. Компьютерное моделирование памятников архитектуры давно уже вызывает повышенный интерес у  историков, архитекторов и  реставраторов. Но  прежние методы, в значительной степени определяемые «визуализационной» идеологией и  возможностями программного обеспечения, фактически были компьютерным макетированием, воссоздающим лишь форму (геометрию) исследуемого объекта. Информационная же модель – это в первую очередь контейнер для хранения, накопления и обработки информации о памятнике.

4.3. Памятники архитектуры

343

Краткая история памятника архитектуры В 1639 году, когда енисейский казак Постник Иванов с отрядом служилых людей достиг реки Индигирки, там появилось поселение Зашиверск, ставшее форпостом освоения русскими первопроходцами всего Индигиркского региона. Зашиверск расположился на перекрёстке жизненно важных транспортных путей и из года в год становился многолюднее и оживлённее. Здесь отряды казаков, служилые и «охочие» люди останавливались на отдых, получали снаряжение, пополняли запасы продовольствия и боеприпасов. За казаками в эти отдалённые места шли приказчики, купцы, священники, сборщики ясака. В 1700 году в остроге была сооружена церковь, которая стала центром распространения христианства на северо-востоке Сибири. Просто непостижимо, но она дожила до наших дней в своем практически первозданном виде, и теперь по ней воочию можно судить о традиционных чертах и особенностях русской деревянной архитектуры, дошедшей 300 лет назад до бескрайней Сибири (рис. 4.3.8).

Рис. 4.3.8. Деревянная церковь Зашиверского острога на своём первоначальном месте. Сейчас трудно предположить, что когда-то вокруг был целый город. Затем город исчез (переехал), но церковь никто не тронул. Фото 1969 года

В 1783 году Якутская провинция была превращена в область Иркутского наместничества. Она состояла из  Якутского, Олёкминского, Жиганского и Зашиверского уездов. В результате Зашиверск из острога превратился в уездный город, началась новая глава истории этого заполярного поселения. Город становится административным центром, которому подчинялась огромная территория бассейна низовьев Лены и Верхоянского хребта. В Зашиверске появились земский исправник, земский суд, городская ратуша, питейные заведения. Город стал отстраиваться. Число его постоянных жителей доходило до 500 человек. В то время он считался крупным населённым пунктом. Огромную роль в жизни заполярного поселения играли ежегодные ярмарки, проводимые здесь в начале декабря. По преданиям, на них с драгоценной пушни-

344

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

ной собирались со всех концов этого края люди тайги, лесотундры и тундры. Это были лучшие годы процветавшего тогда Зашиверска. Но  с  конца ХVIII века из-за хищнического истребления пушного зверя сокращается поступление ценных мехов, уменьшается и число кочевого населения. Горожане, лишённые медицинской помощи, страдали от частых эпидемий. Постепенно город терял своё экономическое и административное значение. В 1803 году был издан указ о сокращении количества уездов и штатных городов Сибирского края. В этот список попал и Зашиверский уезд, все административные учреждения которого были перенесены в Верхоянск. В результате уже в 40-е годы ХIX века Зашиверск представлял собой жалкое зрелище: «Божий храм да три юрты, священник с причетником, улусный писарь с пером и станционный смотритель без лошадей составляют всё народонаселение» [34]. После эпидемии оспы в  городе в  1880-х годах оставалась лишь одна юрта да  пустая церковь. Зашиверск стали в  официальных бумагах именовать селом, да и то с большой натяжкой. В связи с большой отдаленностью и трудной доступностью Зашиверска, а также отсутствием точных сведений о сохранности памятника Зашиверская церковь с тех пор была в забвении и не подвергалась ни разрушениям, характерным для советской эпохи, ни реставрации – все про неё забыли. Это, собственно, и позволило сохранить храму первозданный вид. В  1969 году сибирским отделением Академии наук СССР была организована небольшая историко-архитектурная экспедиция в  Якутию под руководством академика А. П.Окладникова. Главным объектом её исследования наконец стала чудом уцелевшая Зашиверская церковь (рис. 4.3.9).

Рис. 4.3.9. Участники первой экспедиции на территории Зашиверска, 1969 год

Сотрудники экспедиции произвели тщательные обмеры сооружения и  зафиксировали их в чертежах, сделали зарисовки и провели детальные обследования этого памятника. Попутно они произвели частичные раскопки на территории бывшего острога. В результате были прослежены основания стен и башен острога, а также собран вещественный археологический материал, позволивший

4.3. Памятники архитектуры

345

восстановить некоторые бытовые черты жизни Зашиверска в первой половине XVIII века. После первой экспедиции перед специалистами встала ответственная и сложная задача по сохранению этого уникального памятника для будущих поколений. И в 1971 году в Зашиверск была направлена вторая экспедиция. Ее задачей было разобрать деревянную церковь, а затем доставить её на новое место в академгородке. Также были произведены дополнительные археологические раскопки на территории острога. Разобранное здание церкви в том же году было доставлено в Новосибирск (рис. 4.3.10).

Рис. 4.3.10. Разборка Зашиверской церкви, 1971 год

В 1983 году, после долгого хранения, начались работы по  реставрации церкви уже на новом месте в академгородке, в ходе которых были произведены рубка нижних венцов подклета из  сосновых бревен в  соответствии с  существующими венцами, сборка церкви и  установка ее  на  бутовые камни с  учетом единой проектной отметки, восстановлены утраченные бревна и элементы покрытий, шатра

346

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

и главок, а также воссоздана отсутствовавшая на тот момент у памятника боковая галерея (рис. 4.3.11).

Рис. 4.3.11. Современный вид Зашиверской церкви в Музее под открытым небом Института археологии и этнографии СО РАН

В дальнейшем уже в музее предполагаются реконструкция интерьера церкви и воссоздание плановых размеров территории Зашиверского острога.

Создание информационной модели исторического памятника К моменту начала в 2010 году работы по моделированию Зашиверской церкви у нас уже был определенный опыт применения технологии BIM к памятникам архитектуры, в основном каменным [13]. Однако вся описанная выше история этого сооружения, включая ее  появление, существование и  переезд, а  также планы по дальнейшему использованию показывали, что надо создавать не просто модель здания, а информационную модель объекта музейного хранения. Точнее, информационную модель здания и объекта хранения одновременно. Такое понимание главным образом и  определило методику моделирования. Пришлось отбросить те  применявшиеся нами ранее  для памятников каменной архитектуры подходы, которые больше подходили для возведения (проектирования) зданий, и рассматривать это сооружение двояко: и как единое здание, и как «множество элементов» –– набор должным образом расположенных маркированных брёвен, брусков и досок, из которых оно было собрано. Маркировка производилась в  соответствии с  уже имевшимися маркировочными чертежами, выполненными второй экспедицией, и проектом реставрации здания 1981 года, содержащим новые вставки [36]. Причём эти два совершенно разных подхода надо было реализовывать одновременно! Исходя из такой необходимости, мы посчитали единственно правильным при информационном моде-

4.3. Памятники архитектуры

347

лировании Зашиверской церкви повторить путь восстановления здания после его перевозки на новое место в академгородке (рис. 4.3.12).

Рис. 4.3.12. Татьяна Козлова. Рабочие моменты поэлементного моделирования Зашиверской церкви. Работа выполнена в программе Revit Architecture. НГАСУ (Сибстрин), 2011 год

Как уже отмечалось, такой подход к  моделированию памятников архитектуры дает дополнительные и весьма существенные преимущества перед «обычным» компьютерным макетированием  – он  позволяет паспортизовать все элементы, из которых состоит здание, индивидуально отслеживая затем их состояние.

348

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Виртуальная реконструкция архитектурного памятника всегда связана с задачей построения информационной модели в  точном соответствии с  оригиналом. Поэтому важным моментом в  анализе и  выборе концепции создания будущей модели была не ориентация на дату постройки, а ее воссоздание в реальном состоянии, с  включениями в  конструкцию и  отделку отреставрированной церкви позднейших наслоений, реставрационных дополнений и новодела из иного материала. Такой подход позволяет в  дальнейшем эффективно использовать модель для контроля за физическим состоянием памятника, а также производства работ по его реставрации. Одной из  проблем, традиционно возникающих при моделировании памятников архитектуры, являются единицы измерения, с  которыми работают BIMпрограммы, а они работают в миллиметрах. Однако до XIX века здания в миллиметрах не  строили, единицами измерений в  древнерусском зодчестве были различные виды саженей. В нашем случае за модуль была принята ½ церковной сажени (1 сажень = 186,4 см), по которой и создавались уровни для привязки к ним каждого из венцов брёвен и архитектурных элементов (рис. 4.3.13).

Рис. 4.3.13. Слева: пропорциональный анализ западного и восточного фасадов церкви, выполненный Е. А. Ащепковым в 1969 году; справа – пропорции модели

Итак, при моделировании был полностью повторен путь сборки памятника на месте хранения после его перевозки из Якутии. В частности, заложенная в модели этапность соответствует очередности произведённых реставрационных работ по сборке памятника в точности до каждого бревна и элемента. Последовательно это выглядело следующим образом: 1. Возведение подклета на 6 венцов до уровня пола (новодел) (рис. 4.3.14). 2. Сборка основного сруба памятника производилась в трех уровнях: • первый – на десять венцов от уровня пола; • второй – от уровня перекрытия до повала; • третий – восьмерик памятника (рис. 4.3.15).

4.3. Памятники архитектуры

Рис. 4.3.14. Конструктивные виды подклета церкви

Рис. 4.3.15. Конструктивные виды сруба церкви от пола до перекрытия, от перекрытий до повала, восьмерик сруба

349

350

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

3. Возведение перекрытий (рис. 4.3.16).

Рис. 4.3.16. Разрез сруба церкви с перекрытиями

4. Возведение каркаса галереи (новодел) (рис. 4.3.17).

Рис. 4.3.17. Виды сруба церкви с воссозданной галереей

4.3. Памятники архитектуры

351

5. Установка восьмерика памятника (рис. 4.3.18).

Рис. 4.3.18. Конструктивные виды сруба церкви с установленным восьмериком

6. Возведение шатрового перекрытия и перекрытия алтарного прируба и трапезной (рис. 4.3.19). 7. Реставрационные работы по интерьерам, галерее и крыльцу памятника. Для создания окон и дверей использовалась разработанные заранее на основе обмеров библиотечные элементы, которые связывались с фрагментами окружающего декора. Таким образом, например, при установке окна одновременно в модель вносятся и связанные с ним подоконники, наличники, облицовка проемов, другие элементы крепления и отделки (рис. 4.3.20). Моделирование главок и  шеек с  крестами шатра и  алтарного прируба было определено как отдельный этап работ, к  которому пришлось подойти особенно скрупулезно. Во-первых, необходимо было всё сделать конструктивно правильно (хотя это замечание относится и ко всей модели). Во-вторых, эта часть модели получилась самой сложной из-за особенно большого числа декоративных элементов (рис. 4.3.21). Выполненное постадийно моделирование процесса реставрационных работ и полученная при этом модель дают возможность не только отслеживать и управлять изменениями состояния конструкций, множеством связей и отношений в модели, но и проектировать дальнейшие работы с объектом и комплексно управлять их ходом (рис. 4.3.22).

352

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.3.19. Конструктивные виды церкви с перекрытиями

Проведенная работа показала, что моделирование памятников архитектуры с использованием технологии BIM – задача вполне выполнимая, а получающиеся при этом модели весьма удобны для хранения, обновления и использования актуальной и исторической информации об объекте. Даже с учётом того обстоятельства, что современные программы информационного моделирования не рассчитаны первоначально на работу с такими объектами, а больше приспособлены к проектированию новых зданий и сооружений. Также становится понятным, что эффективное информационное моделирование исторических зданий уже сегодня должно иметь как минимум две разные методики работы, которые условно можно назвать «традиционной» (главным обра-

4.3. Памятники архитектуры

353

зом для кирпичных и каменных зданий) и «дискретной» (для деревянных и других «разборных» сооружений). Выбор и применение этих методик зависят прежде всего как от характера решаемых задач, так и от самого памятника архитектуры и технологии работы с ним (особенностей его обслуживания и хранения).

Рис. 4.3.20. Библиотечные элементы окон и дверей, созданные для модели Зашиверской церкви

Применение «традиционной» методики моделирования весьма близко к обычному проектированию. «Дискретная» же методика является более сложной и ресурсоёмкой, но  даёт лучшие результаты, позволяя индивидуально отслеживать каждый составной элемент здания. Модели Зашиверской церкви крупно повезло – практически сразу после создания основной части она стала своеобразным «культурным мостиком» между эпохами. Дело в том, что примерно в то же время, когда шли наши опыты по моделированию, в Новосибирске началось строительство деревянной Церкви в честь иконы Спаса Нерукотворного образа, которая по замыслу авторов должна стать церковью-памятником сибирским первопроходцам. Вполне естественно, что многие её внешние формы, хотя и в других пропорциях и размерах, были позаимствованы у Зашиверской церкви (рис. 4.3.23). Но информационная модель Зашиверской церкви стала не только источником стилевых элементов для нового храма. С её помощью (после некоторой доработки) был проведён анализ конструкций устройства шатровой части новостройки для последующего её воспроизведения строителями. Результатом проведённой работы стала также возможность наглядного представления стыковки брёвен в прочную самонесущую конструкцию, что оказалось весьма полезным для работающих на возведении церкви строителей-добровольцев, не имеющих должного опыта создания деревянных объектов (рис. 4.3.24).

354

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.3.21. Общий вид модели Зашиверской церкви

4.3.3. «Интеллектуальные» элементы для моделирования памятников деревянного зодчества Итак, применение «дискретной» методики моделирования памятников деревянной архитектуры является предпочтительным, поскольку позволяет индивидуально отслеживать каждый составной элемент здания. Но такое моделирование «штучно», оно довольно сложно и ресурсоёмко, что затрудняет его использование при большом объёме работы. Однако в России за её многовековую историю деревянное зодчество было доминирующим, так что при исследовании памятников архитектуры неизбежно встаёт задача повышения технологичности информаци-

4.3. Памятники архитектуры

355

онного моделирования деревянных сооружений, которые, кроме конструктивных, имеют ещё массу временных и географических особенностей.

Рис. 4.3.22. Таблица свойств материалов для каждого элемента модели Зашиверской церкви, в которую заносятся данные натурных обследований

Рис. 4.3.23. Строительство церкви-памятника сибирским первопроходцам. Новосибирск, 2014 год

356

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.3.24. Модель металлического каркаса купола строящейся церкви

Поскольку все деревянные строения имеют в своей основе некоторый протяженный элемент, называемый в народе «бревном», то решение задачи повышения технологичности моделирования предполагает создание библиотеки многопараметрических («интеллектуальных») брёвен, наиболее подходящих для тех или иных конструктивных ситуаций и позволяющих быстро получать конкретный деревянный элемент памятника архитектуры (рис. 4.3.25).

Рис. 4.3.25. Создание многопараметрического «библиотечного бревна»

4.3. Памятники архитектуры

357

Конечно, было бы весьма заманчиво просто создать одно «интеллектуальное» бревно, в которое затем вводить в качестве параметров диаметры на концах, геометрию сечения, размеры и положение всевозможных врезок, другие характеристики, и получать итоговый элемент правильной геометрии. Но пользоваться таким «умным» элементом, рассчитанным на все случаи жизни, было бы крайне неудобно. Более разумным представляется создать библиотеку специализированных «интеллектуальных» элементов. Однако для этого надо основательно изучить технологию самого деревянного строительства в России в разные периоды, а также определить разумный уровень этой самой специализации (рис. 4.3.26).

Рис. 4.3.26. Моделирование «специализированного» бревна в программе Autodesk Revit

Задача большая, но её решением смело занялась Софья Куликова [37]. При этом надо отметить, что проблема, требующая для своего решения из-за большого объема работы именно наличия «интеллектуальной» библиотеки элементов, уже давно встала «в полный рост». Например, при массовой обработке через моделирование сохранённой информации о памятниках деревянного зодчества из зоны затопления Богучанской ГЭС.

Краткая историческая справка Деревянное зодчество Восточной Сибири представляет собой огромный пласт архитектурно-исторического наследия, хранящего традиции и отражающего народную культуру России, и исследования этого удивительного региона в разное время планомерно велись многими учеными. Однако во второй половине XX века ситуация резко обострилась: по берегам Нижней и Средней Ангары началось проектирование и строительство целого каскада гидроэлектростанций.

358

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

При строительстве первых трех из семи предполагаемых ГЭС ангарского каскада из зоны затопления был вывезен ряд памятников деревянной архитектуры: жилые и хозяйственные постройки, а также уникальные культовые и оборонительные сооружения. На основе этих объектов были созданы архитектурно-этнографические музеи: «Ангарская деревня» в Братске и «Тальцы» в Иркутской области. В 2012 году завершилось строительство четвертой, Богучанской ГЭС, что привело к безвозвратной потере огромного количества образцов деревянного зодчества, поскольку в зону затопления, подтопления и берегопереработки попало 29 населенных пунктов. Конечно, перед этим несколько лет в меру сил проводились исследовательские экспедиции в район будущего затопления, в том числе силами Института археологии и этнографии СО РАН и кафед­ры истории архитектуры и основ про­ ектирования ИрГТУ, целью которых были натурное обследование объектов застройки, выявление ценных объектов деревянного зодчества и их научная фиксация для последующего спасения посредством переноса [38]. Особый интерес для исследования представляла деревня Ёдарма – достаточно крупное поселение Приангарья, основанное в первой половине XVIII века, сохранившее на момент экспедиций планировочную структуру. Наиболее интересным объектом здесь был усадебный комплекс Зарубина, состоявший из десяти различных построек: амбара, бани, жилого дома и зимовья, двух навесов, скотника-сеновала, собачника, уборной и ворот (рис. 4.3.27).

Рис. 4.3.27. Усадьба Зарубина в деревне Ёдарма. Фото Алексея Чертилова, 2010 год

4.3. Памятники архитектуры

359

В настоящий момент почти все постройки из зоны последнего затопления утрачены, у нас остались лишь обмерные чертежи работавших экспедиций и небольшое количество материалов с разборов. Поэтому довольно остро встаёт задача дальнейшего хранения, исследования и визуализации этих материалов, в том числе в форме создания виртуального музея, а также физического воссоздания (в основном в виде новоделов) деревянных строений из зоны затопления Богучанской ГЭС.

Моделирование памятников деревянного зодчества Как происходит моделирование исторического сооружения? Для ответа на этот вопрос и популяризации идеи BIM применительно к памятникам архитектуры вполне подойдёт приведённая ниже схема, показывающая заключительный этап моделирования деревянного домика (рис. 4.3.28).

Рис. 4.3.28. Построение модели жилого дома из усадьбы Зарубина на основе обмерных чертежей. Работа выполнена в программе Autodesk Revit, 2014 год

Однако главным в этой работе было то, что осталось «за кадром», – предварительное проведение исследований и создание «интеллектуальных» элементов для моделирования. Например, в разработанных для этого случая библиотечных эле-

360

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

ментах предусмотрена возможность изменять длину бревна, радиус, расстояние от края бревна до чаши. В зависимости от введенных данных также меняются размер чаши, размер вырубки нижней части бревна, местоположение и размер отверстий для шипов, скрепляющих верхнее и нижнее бревна по длине (рис. 4.3.29).

Рис. 4.3.29. Моделирование различных видов соединений сруба, слева направо: охлоп в полдерева, охлоп с заоваленным гребнем, в охряп, простая «лапа», «лапа с присеком», соединение внутренней стены с наружной «в полдерева»

Бревна для оконных венцов смоделированы с чашей только с одной стороны, поскольку другой конец бревна крепят на шип. Это сделано для того, чтобы впоследствии располагать информацией о типах и количестве брёвен с их точными габаритами (важность такой информации для восстановления памятника архитектуры трудно переоценить). Отдельно моделируются простенки. А заполнение оконных проемов представляет из себя сложносоставной элемент библиотеки, в который вложен другой элемент – ставни. Таким образом, разработанные «интеллектуальные» элементы позволяют получать широкий набор типоразмеров в зависимости от множества параметров. А наличие различных декоративных элементов позволяет создать некую библиотечную базу определенного стиля, которая может быть широко использована как при физическом воссоздании объекта, так и для изучения самого этого стиля. В совокупности же это всё составляет основу для создания информационной модели памятника деревянного зодчества (рис. 4.3.30). В результате мы получаем возможность не только воссоздавать (виртуально или в виде новоделов) постройки старых сибирских мастеров, но и использовать их веками накопленные знания и навыки в современном деревянном строительстве (рис. 4.3.31).

4.3.4. Система доугун и моделирование памятников архитектуры Китая Так получилось, что в 2011 году опыты по информационному моделированию при работе с памятниками архитектуры «занесли» нас не только в Сибирь, но и далеко на Восток – в Древний Китай. «Виновником» такого поворота событий стал тогда ещё молодой архитектор-реставратор Чжан Гуаньин (Zhang Guanying), которого

4.3. Памятники архитектуры

361

пытливый ум, хорошие знания и высокая работоспособность привели в аспирантуру для изучения BIM.

Рис. 4.3.30. Информационная модель усадьбы Зарубина. Объемный разрез амбара

Рис. 4.3.31. Общая модель усадьбы Зарубина состоит из информационных моделей отдельных её элементов

362

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Сначала в качестве «разминки» было решено познакомиться с традиционной китайской архитектурой и смоделировать беседку в монастыре Хуайшэнсы, которая была построена в эпоху династии Тан (618 – 917 гг.). Монастырь Хуайшэнсы был основан примерно в 627 году приехавшими в Китай арабами, сегодня это – один из старейших исламских монастырей в мире и один из четырех древнейших монастырей в Китае. Он находится в городе Гуанчжоу на юге Китая, также известен как Храм Льва или Гуантасы. В общем, объект, достойный для BIM. В то время в Китае в основном строили из дерева, поэтому сооружений эпохи Тан до наших дней дошло очень мало. Однако беседке в монастыре Хуайшэнсы особо «повезло» – первоначально она была построена из дерева, а платформа и базы колонн сооружены из камня, но при последующей реконструкции (возможно, 1949 года) деревянные элементы заменили на железобетонные. Так что воссоздание реального вида беседки было делом непростым, но представляло немалый интерес в деле восстановления исторической справедливости (рис. 4.3.32).

Рис. 4.3.32. Беседка в монастыре Хуайшэнсы – современная фотография

На первом этапе моделирования была проведена довольно сложная работа по восстановлению использовавшейся ранее в этой беседке системы кронштейнов доугун (до наших дней они не дошли, так как при реконструкциях «превратились» в железобетон). Из-за отсутствия исторических документов с полной достоверностью некоторые узлы восстановить так и не удалось, поэтому в модели они представлены в нашем современном понимании конструктивной целесообразности. По этим исследованиям были построены компьютерные базовые элементы, из которых и собиралась система доугун, несущая крышу (рис. 4.3.33).

4.3. Памятники архитектуры

363

Рис. 4.3.33. Моделирование беседки в программе Autodesk Revit, 2011 год

Аналогичная работа была проделана и с другими компонентами, из которых состоит беседка: колоннами, стойками, стропилами, черепицей и т. п. Все эти элементы информационной модели играют самостоятельную роль, поэтому могут индивидуально специфицироваться и учитываться с указанием физического состояния каждого из них (рис. 4.3.34). Когда все необходимые компоненты были созданы, собрать общую модель беседки уже не составило большого труда. И появилась возможность сделать некоторые общие выводы. Во-первых, проведенная работа показала, что технология BIM и конкретно программа Autodesk Revit хорошо подходят для моделирования памятников архитектуры и исторических объектов. Они позволяют, в частности, быстро модифицировать построенную модель при выявлении новых обстоятельств как исторического, так и конструктивно-эксплуатационного характера (рис. 4.3.35). Во-вторых, мы столкнулись с неоспоримым фактом потери знания. И пусть эта потеря была небольшой («какая-то беседка»), но сам по себе такой факт оказался крайне неприятным – мы в наш космический век не смогли достоверно воссоздать относительно простую конструкцию крепления крыши к балкам и колоннам, реализованную когда-то древнекитайскими мастерами. Решение проблемы в дальнейшем виделось в тщательном изучении и компьютерном моделировании всей системы кронштейнов доугун, использовавшейся в сооружениях Древнего Китая. В-третьих, после публикации результатов работы мы получили несколько писем от людей, далёких от памятников архитектуры, но желающих построить такую беседку для себя. В связи с этим нелишне будет напомнить, что в Китае беседки

364

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

строились по указаниям императоров вдоль основных дорог (говоря современным языком, это была «государственная программа») для возможного отдыха путников. Так что чьё-то желание иметь такую беседку в зоне своего проживания в настоящее время также представляется совершенно естественным. И мы эту модель передали всем желающим. Но в результате общения появилось понимание ещё одного обстоятельства – в наш «космический век» мы такие сооружения строить уже не можем, а умеем в лучшем случае их копировать.

Рис. 4.3.34. Элементы доугун и стропильная система крыши беседки

В общем, необходимость изучения и информационного моделирования системы доугун предстала перед нами «в полный рост». И этот исторический вызов был принят.

Краткая историческая справка по системе доугун Доугун (или доу-гун) – это консольная капитель, переходящая в карниз (в дословном переводе означает «выступ» или «карниз»), является чрезвычайно важным элементом в древней китайской архитектуре (вообще в зодчестве буддийского Востока, Кореи, Японии). Главная задача доугуна – поддерживать вынос кровли здания, соединяя опорные столбы и балки обвязки ярусов, а также передавать нагрузку от балок и крыши на колонну. Благодаря своему сложному составу и веками отработанной геометрии такие элементы образовывали довольно эластичную конструкцию и существенно снижали вероятность разрушения здания в результате сильного ветра или землетрясения. При этом доугуны ещё и являлись несомненным украшением всех построек того времени.

4.3. Памятники архитектуры

365

Рис. 4.3.35. Тонированные виды общей модели беседки позволяют нам заглянуть через тысячелетие в эпоху Та

Вершиной развития экономики и культуры феодального общества в Китае стал период правления династии Тан. В этот период в строительстве значительно усовершенствовалась конструкция доугуна. В результате была создана совершенно новая форма общей структуры сооружений. В вышедшем в 1103 году трактате «Инцзаофаши» («Методы архитектуры») эту структуру назвали «зал дворца». Автор упомянутого уникального труда Ли Минчжун собрал огромный фактический материал по строительству и архитектуре Китая и сделал ценные обобщения, касающиеся вопросов деревянного зодчества. Сегодня работа «Методы архитектуры» считается одним из ранних классических трудов по архитектуре Китая. Наибольшее развитие, доходящее до совершенства, доугуны получили в период эпохи Тан (618 – 907 гг.) и последовавшей за ней Сун (960 – 1279 гг.). В силу целого ряда причин это привело к высокому уровню стандартизации и унификации по предназначению составляющих элементов, что позволило говорить о создании своеобразной системы доугун, содержащей для классификации своих компонентов целый ряд параметров. Ключевым в системе доугун стало понятие ца – масштабной размерности, или модуля для соотношения элементов. Цай имеет 8 уровней, которые используются в зависимости от размеров здания. Были введены также величины, дополнительно характеризующие расположение элементов в сложных конструкциях: тя – расстояние от главной до второстепенной оси, и пуцз – уровень вложенности элементов, а также некоторые другие переменные величины (рис. 4.3.36).

366

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.3.36. Пример параметрической иерархии сложного элемента системы доугун

Таким образом, к началу XII века система доугун уже была хорошо описана и стала даже основой для определения размеров и пропорций зданий. Более того, на её основе появилось руководство по расчёту прочности несущих конструкций. В основном доугуны выполнялись из дерева, хотя этот материал считался в Китае весьма дефицитным. Последнее обстоятельство определило применение доугунов главным образом для дворцов и храмов и сделало их в дальнейшем не только конструктивно необходимыми, но и высокопрестижными элементами здания. В более поздние периоды китайская архитектура была ориентирована уже на каменные и кирпичные постройки с черепичными крышами, так что большинство элементов системы доугун из дерева перешло в эти новые материалы, сохраняя стиль и красоту, но частично потеряв функциональность. При этом система продолжала развиваться и совершенствоваться вплоть до начала ХХ века. Сегодня доугуны – неотъемлемая часть практически всех архитектурных памятников Китая, в стилизованной форме ставшая и модными элементами современного строительства (рис. 4.3.37). Подведём некоторый итог. Итак, в начале XII века в Китае была уже довольно хорошо развита, разделена с помощью параметров и решаемых задач на типы и описана для применения в строительной практике система доугун. Говоря современным языком, к началу XII века в Китае был разработан параметрический классификатор строительных элементов, а сам процесс проектирования и строительства становился объектно-ориентированным на основе библиотечных элементов системы доугун. Существовали и разработанные для доугун аналоги наших СНиПов. Не было только компьютеров, а то можно было бы внедрять BIM!

4.3. Памятники архитектуры

367

Рис. 4.3.37. Храм Шенмудянь (110 – 1106) в монастыре Цзыньцы в провинции Шаньси – один из дошедших до нас деревянных памятников архитектуры, построенных с помощью системы доугун

Для сравнения– в современной России ещё далеко не все руководители строительной отрасли понимают, зачем вообще нужен единый классификатор строительных элементов.

Создание библиотечных элементов системы доугун Как уже отмечалось, система доугун по своей сути явила миру параметрическую библиотеку базовых элементов, использующихся в объектно-ориентированном проектировании. Поэтому, следуя логике развития доугун, вполне естественным было наше желание: • сделать эту систему древнекитайского зодчества интегрированной в современную технологию BI; • создать задел для информационного моделирования с целью музеефикации, исследования и управления обслуживанием памятников древнекитайской архитектуры (даже шире – памятников всего буддийского Восток.);

368

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

• адаптировать систему доугун для современной проектно-строительной индустрии. Фактически нами была поставлена задача создать библиотеку параметрических семейств, содержащую все (хотя бы основные) элементы системы доугун. И эта библиотека была создана (рис. 4.3.38).

Рис. 4.3.38. Некоторые из основных элементов доугун: общий вид

Основные проблемы, возникавшие при выполнении этой работы, можно условно разбить на две части, но не этапа, поскольку их выполнение шло одновременно: 1. изучение первоисточников. Во-первых, старокитайския язык – не самый простой для чтения. Во-вторых, дошедшие до нас описания элементов системы доугун часто состояли из одного плоского чертежа весьма неважного качества и текстового разъяснения к нему. В-третьих, советоваться было практически не с кем; 2. создание библиотечных элементов. Оно требовало хорошо разработанной стратегии моделирования, полного понимания взаимодействия элементов системы и хорошего владения компьютерным инструментарием. При этом объём работы был не только очень большой, но и возрастал по мере нашего понимания. Для выполнения задуманной работы оставался единственно возможный путь – делать всё одновременно. В этом случае трёхмерное моделирование помогало нам понять взаимодействие элементов системы доугун, а каждый успех в прочтении

4.3. Памятники архитектуры

369

первоисточников добавлял осмысления в моделирование. В результате на сегодняшний день основная часть работы уже проделана – создано несколько сотен параметрических семейств элементов системы доугун, содержащих более 50 000 типоразмеров, и пополнение библиотеки продолжается. Но самое главное – создана некая схема, по которой теперь могут работать уже многие специалисты (рис. 4.3.39).

Рис. 4.3.39. Некоторые из основных элементов доугун: цзао ху доу, ни дао гун и хуан гун – с их таблицами параметров. Изменение параметров приводит к появлению элемента с новой геометрией, но в рамках допустимых ограничений. Работа выполнена в Autodesk Revit

По понятным причинам, основным языком, на котором выполнялась эта работа, стал китайский. Но библиотечные элементы можно напрямую использовать в любой локализованной версии Autodesk Revit. Что касается перевода этой библиотеки на другие языки, например на русский, то эта работа выполнима, но она упирается в отсутствие утверждённого перевода многих терминов, так что можно поступить так, как мы сделали на рис. 4.3.39, – просто использовать для названия

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

370

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

элементов их китайское звучание. Хотя само описание на русском языке терминов и структуры элементов системы доугун стало неотъемлемой частью проделанной работы по созданию этой BIM-библиотеки (рис. 4.3.40).

Рис. 4.3.40. Пошаговый показ процесса формирования консольной капители из базовых элементов системы доугун

Моделирование памятника архитектуры: храм Шенмудянь Следующим и вполне логичным шагом после создания библиотеки элементов стала проверка этих параметрических семейств на практике. Для моделирования было решено взять храм Шенмудянь – действующий памятник деревянного зодчества Китая, имеющий возраст более 900 лет (рис. 4.3.37). На выбор именно этого объекта повлияла не только его историческая значимость, но ещё и то обстоятельство, что при его построении использовались доугуны разных типов (двух уровней цай) в зависимости от яруса здания (рис. 4.3.41).

4.3. Памятники архитектуры

371

Рис. 4.3.41. Различные типы доугунов на балках под нижней и верхней крышами храма Шенмудянь

Естественно, здание храма Шенмудянь состоит не только из доугунов, так что при его моделировании пришлось создавать семейства и других конструктивных элементов. Последнее, впрочем, после работы с доугунами большого труда уже не представляет, но всё равно дополнительно обогатило библиотеку элементов древнекитайского зодчества (рис. 4.3.42).

Рис. 4.3.42. Модель храма Шенмудянь в интерфейсе Autodesk Revit 2014

Использование библиотечных элементов системы доугун при моделировании храма Шенмудянь себя полностью оправдало. На создание объекта столь высокого уровня сложности при «минимальной» (это ещё мягко сказано) документации по зданию ушло около двух недель. Конечно, огромное значение имело также общее понимание и умение работать с компонентами системы доугун, появившееся в процессе создания библиотеки элементов. А наслаждение визуальными результатами работы стало хорошей наградой за общий многолетний труд (рис. 4.3.43).

372

Глава 4. Некоторые примеры использования BIM в мировой практике

Рис. 4.3.43. Модель храма Шенмудянь – фрагмент внутреннего вида

Подведём некоторый итог. Разработанная библиотека элементов системы доугун [39], адаптированная для технологии BIM: • позволяет создавать информационные модели памятников архитектуры Древнего Китая для их компьютерной паспортизации (фиксации), исследования, реставрации и обслуживания; • создаёт технологические условия для «возвращения» системы доугун в современное строительство. Поэтому представляется вполне логичным, что в 2013 году работа по моделированию системы доугун заслуженно получила высшую награду конкурса Autodesk Innovation Awards Russia. Но, думается, главные результаты нас ещё ждут впереди (рис. 4.3.44).

Рис. 4.3.44. Визуализация модели храма Шенмудянь с учетом используемых в здании материалов

Глава 5 Словарь терминов

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения. 5.2. Основные понятия и термины.

374

Глава 5. Словарь терминов

В этой главе приведены описания терминов, понятий и аббревиатур, используемых в области информационного моделирования зданий (BIM), автоматизации проектирования (CAD, САПР), управления жизненным циклом изделия (PLM) и смежных с ними разделах применения компьютерных технологий в современной проектной деятельности, в том числе в области строительства и архитектуры. Современные публикации по информационным технологиям просто «напичканы» буквенными обозначениями, подчас непонятными начинающему, да и не только начинающему, пользователю. Более того, количество таких обозначений растёт как снежный ком. Так что необходимость в словаре основных терминов, относящихся хотя бы к узкой области деятельности (компьютерные технологии архитектурно-строительного проектирования), давно назрела. Представленным словарём можно пользоваться по мере возникновения вопросов, а можно просто читать перед сном в качестве проверенного народного средства от бессонницы. Все приведённые в словаре описания и пояснения являются краткими (справочными), не претендуют на исчерпывающий характер и служат для первоначального ознакомления. Для более глубокого изучения темы отсылаем читателя к соответствующим разделам настоящей книги, публикациям из приведенного далее списка рекомендованной литературы и другим источникам. Особенно в качестве профессионального интернет-ресурса справочной информации, в том числе и по вновь появляющимся терминам, рекомендуем также созданную российской компанией ЛЕДАС электронную энциклопедию PLMpedia, содержащую уже более 2000 статей. Попасть в неё удобнее всего через сайт www.isicad.ru, который и сам по себе является неиссякаемым источником самых свежих новостей о компьютерных технологиях (рис. 5.1). Поскольку деятельность в области автоматизированного проектирования интернациональна по своей сути, а термины в публикациях на русском языке (и других языках) чаще всего используются в международном (англоязычном) варианте, то мы их в таком виде и приводим, давая при этом необходимые языковые соответствия и пояснения. Стоит также отметить, что в последнее время в нашей стране разворачиваются дискуссии на тему правильного перевода терминов на русский язык или определения для них адекватных эквивалентов. Эти дискуссии, безусловно, полезны, но, во-первых, они не должны уводить нас в сторону от сути вопроса и, во-вторых, обязаны в итоге сохранять сложившуюся терминологию. В науке есть принцип: приоритет в определении термина имеет тот, кто содержательно ввёл этот термин в употребление. Поэтому наш словарь, составленный в основном на основе «первоисточников», будет весьма полезен читателям.

Глава 5. Словарь терминов

Рис. 5.1. Главная страница электронной энциклопедии PLMpedia

375

376

Глава 5. Словарь терминов

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения AEC (Architecture, Engineering and Construction) – см. Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной области. AEC/FM (Architecture, Engineering, Construction and Facilities Management) – Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной деятельности и управлении обслуживанием. AECO (Architects, Engineers, Construction firms and asset Owners) — Системы управления жизненным циклом продукта для архитектурных, инжиниринговых, строительных фирм и собственников фондов. AIA (The American Institute of Architects) – Американский институт архитекторов (США). Общественная организация, основанная в 1857 году, представляет профессиональные интересы американских архитекторов. AISC (American Institute of Steel Constructions) – Американский институт стальных конструкций. Независимая некоммерческая организация, поставившая своей целью способствовать эффективному использованию металлоконструкций в строительной отрасли США. Один из разработчиков стандартов по стальным конструкциям для информационного моделирования зданий (BIM). AM (Asset Management) – Управление имуществом. Обозначает систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления недвижимым имуществом. Близко к понятию FM. AM/FM (Asset and Facilities Management) – Управление и обслуживание объектами недвижимости. Комплексное сочетание AM и FM. ANSI (American National Standards Institute) – Американский национальный институт стандартов. Объединение американских промышленных и деловых групп, разрабатывающее торговые, коммуникационные и другие стандарты. API (Application Programming Interface) – см. Интерфейс прикладного программирования. APICS (American Production and Inventory Control Society) – Американское общество по контролю над производством и запасами. Разработало ныне действующий стандарт MRP II. APS (Advansed Planning and Sheduling) – см. Оптимизированное производственное планирование. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для обмена информацией. Текстовый файл, сохраненный в формате ASCII, иногда называют ASCII-файлом.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения

377

BI (Business Intelligence) – см. Интеллектуальные ресурсы предприятия. BIM (Building Information Model) – см. Информационная модель здания. BLM (Building Lifecycle Management) – Управление жизненным циклом здания. Новый термин, возникший по аналогии с PLM и используемый для обозначения процессов управления жизненным циклом здания (проектирование – эксплуатация – снос). Уточняет концепцию BIM. BPM (Business Performance Management) – см. Управление производительностью бизнеса. BOM (Bill of Materials) – см. Спецификация материалов. BREEAM (BRE Environmental Assessment Method) – Метод оценки эффективности зданий с точки зрения менеджмента и экологии: здоровья и самочувствия человека, борьбы с факторами загрязнения окружающей среды, эффективности использования энергии, воды, территории, транспорта, безопасности строительных материалов, утилизации отходов и т. п. Метод разработан британской компанией BRE Global в 1990 году, с тех пор широко используется по всему миру. BREEAM – добровольная сертификация зданий, которым присваивается определенный рейтинг. Баллы умножаются на весовые коэффициенты, отражающие актуальность аспекта в месте застройки, затем суммируются и переводятся в результирующую оценку: «удовлетворительно», «хорошо», «очень хорошо», «отлично», «великолепно». Разработанная методика позволяет адаптировать систему BREEAM к различным регионам без потери эффективности. BrIM (Bridge Information Modeling) – Информационное моделирование мостов. Термин, введенный и активно используемый компанией Bentley Systems и уточняющий концепцию BIM для этого вида сооружений. buildingSMART – Международная некоммерческая организация, которая разрабатывает открытые стандарты обмена данными в области архитектурно-строительного проектирования. В нее входят разработчики программного обеспечения, поставщики строительных конструкций, крупные строительные и архитектурные организации – все, кого интересует развитие универсальных и открытых стандартов в строительной области. Основной объект, над которым работает buildingSMART, – это BIM (информационная модель здания). Альянс buildingSMART разрабатывает отраслевой стандарт BIM и библиотеку классов для программного доступа к соответствую­ щим инструментам. CAD (Computer Aided Design) – см. Автоматизированное проектирование. CADD (Computer Aided Design and Drafting) – Автоматизированное проектирование и черчение. Термин используется для обозначения широкого спектра

378

Глава 5. Словарь терминов

компьютерных программ, которые помогают в проектировании инженерам, архитекторам и другим специалистам. Синоним CAD. CAGD (Computer Aided Geometric Design) – Автоматизированное геометрическое проектирование. CAE (Computer Aided Engineering) – см. Автоматизированный инженерный анализ, автоматизированное конструирование. CAFM (Computer Aided Facilities Management) – Автоматизированное управление обслуживанием зданий. CAM (Computer Aided Manufacturing) – см. Автоматизированное производство, автоматизированная подготовка производства. CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) – Непрерывное приобретение и поддержка жизненного цикла. Стратегия появилась в 1985 году по инициативе Министерства обороны США. В настоящее время практически полностью вытеснена концепцией PLM. CAPP (Computer Aided Process Planning) – см. Автоматизированное планирование технологических процессов. CDP (Carbon Disclosure Project) – Проект по обнаружению углерода. Независимая некоммерческая организация, поддерживающая крупнейшую в мире базу данных по изменению климата. Около 3 тысяч компаний, работающих на крупнейших рынках мира, оценивают и публикуют данные по выбросу парниковых газов и изменению климата с помощью CDP, чтобы осуществлять деятельность по снижению объема выбросов. Сбор данных для CDP осуществляется 534 инвесторами, общий объем активов которых превышает 664 триллиона долларов, а также закупочными организациями и органами власти. Эти данные доступны для использования в процессе принятия политических и экономических решений. В 2010 году объявлено о запуске новой программы CDP Cities, цель которой – предоставить городам систему отчетности о выбросах парниковых газов и стратегию борьбы с изменением климата. Программа поддерживается крупными компаниями, среди которых Autodesk, Microsoft и Sun Life Financial. CE (Concurent Engineering) – см. Параллельное конструирование. CIM (Computer Integrated Manufacturing) – Комплексно автоматизированное производство. В настоящее время вместо CIM используется понятие управления производственными процессами (MPM), являющееся ключевой частью концепции управления жизненным циклом изделия (PLM). CIS (CIMsteel Integration Standard) – Объединяющий стандарт для комплексного автоматизированного производства стальных конструкций.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения





379

Разработан европейским Институтом стальных конструкций (Steel Construction Institute, SCI) по результатам реализации проекта EU130 CIMsteel (Computer Integrated Manufacturing for Constructional Steelwork – Комплексное автоматизированное производство стальных конструкций). Стандарт основан на наборе спецификаций, позволяющих разработчикам программных средств переносить данные из одной программы проектирования металлоконструкций в другую либо передавать эти данные в какую-либо внешнюю расчетную программу. Последняя версия CIS/2. Поддерживается практически всеми современными BIM-программами для стальных конструкций.

Cloud Computing – Облачные вычисления. Сравнительно новый термин для обозначения использования компьютерных ресурсов посредством Облачных технологий. Cloud Technologies – см. Облачные технологии. CNC (Computerized Numerical Control) – Компьютеризованное числовое программное управление. Подготовка программ для станков с компьютеризированным ЧПУ осуществляется с помощью систем автоматизированного производства (CAM). Competitive tendering – см. Design/Bid/Build. CPD (Collaborative Product Development) – см. Коллективная разработка изделия. cPDM (Collaborative Product Definition Management) – Совместное управление определением изделия. То же самое, что CPD. CRM (Customer Relationship Management) – см. Управление взаимоотношениями с клиентом. CRP (Capacity Requirements Planning) – см. Планирование потребности в производственных мощностях. CSG (Constructive Solid Geometry) – Конструктивное представление объемной геометрии. CSI (Construction Specification Institute) – Институт строительной документации (США). Организация, деятельность которой направлена на улучшение документации в области строительства и снабжения стройматериалами. CSI основана в 1948 году. CM (Construction Management) – Контроль за выполнением всей программы строительства. Используется при организации строительного производства. Тесно связан с информационной моделью здания (BIM). DaS (Design and Sustainability) – Проектирование и экологическая эффективность. Современный подход в архитектурно-строительном проектировании,

380



Глава 5. Словарь терминов

учитывающий требования экологических стандартов (см. Экологически рациональное проектирование). Тесно связан с информационным моделированием зданий (BIM). Синоним Sustainable Design.

Data Center – см. Центр обработки данных. Design/Build – Разработал/Построил. Современная концепция в строительной отрасли, предполагающая разработку и осуществление всего проекта силами объединенной проектно-строительной компании. Design/Bid/Build – Разработал/Предложил/Построил. «Традиционная» концепция в строительной отрасли, когда проектирование и строительство осуществляются различными проектными и строительными компаниями, которые определяются независимо друг от друга на конкурсной основе. Иногда используется синоним Competitive tendering (Конкурсное соперничество). DGNB (Deutsche Gesellshaft fur Nachhaltiges Bauen) – Методика оценки эффективности зданий, разработанная одноименным немецким «Обществом по экологическому строительству». Начала использоваться в 2007 году. В настоящее время становится международной системой оценки экологической рациональности сооружения, то есть «зеленым» стандартом. Здания оцениваются по категориям: «бронза», «серебро» и «золото». Суще ствует шесть аспектов, влияющих на оценку: экология, экономика, социальнокультурный и функциональный аспекты, техническое оснащение, качество эксплуатации, а также учет места расположения. Таким образом, система DGNB рассматривает не только технические, но и социально-архитектурные параметры объекта. Каждый тип здания имеет свою собственную оценочную матрицу. DGNB – это единственная в мире система, которая рассматривает 50 лет функционирования здания с помощью оценки его жизненного цикла. DMU (Digital Mock-Up) – см. Цифровой макет. DCS (Distributed Control System) – Распределённая система управления. Система управления инженерным обеспечением здания (синоним SCADA). DWF (Design Web Format) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Autodesk для обмена проектными данными с целью их просмотра, рецензирования или печати. Формат основан на сжатии данных в формате ZIP. DWG (DraWinG – чертёж) – Основной и самый распространенный формат в индустрии САПР, впервые появившийся как основной формат файлов пакета AutoCAD копании Autodesk. В настоящее время используется практически всеми программами компьютерного проектирования для основных файлов или для обмена данными с дру-

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения





381

гими программами. Фактически стал стандартом записи графической информации. На сегодняшний день существуют фактически два формата DWG. Первый, обычно обозначаемый в литературе как RealDWG, является закрытым лицензируемым форматом и разрабатывается компанией Autodesk для нужд своего программного обеспечения (в первую очередь AutoCAD в различных модификациях). Второй (открытый) формат, обозначаемый Teigha (до недавнего времени – DWGdirect, еще раньше – openDWG), разрабатывается организацией Open Design Alliance (ODA), объединяющей в своих рядах более 200 ведущих разработчиков САПР (Bentley, DDS, Siemens, Graphisoft и др.).

DXF (Drawing eXchange Format) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Autodesk для обмена данными между AutoCAD и другими программами САПР. В настоящее время используется практически всеми программами компьютерного проектирования для обмена данными. Фактически стал стандартом для обмена электронными чертежами. Спецификации формата DXF открыто публикуются Autodesk, позволяя другим разработчикам поддерживать их в своих системах. EAI (Enterprise Application Integration) – см. Интеграция приложений предприятия. ECAD (Electronic CAD) – см. Автоматизированное проектирование в области электроники. EDA (Electronic Design Automation) – Автоматизированное проектирование в области электроники (см. ECAD). Energy Star – «Энергетическая звезда». Знак энергетической эффективности, учрежденный в США в 1992 году в качестве механизма рыночного партнерства, имеющего своей целью сокращение масштабов потребления энергии и загрязнения воздуха. В США и Канаде постоянно совершенствуются стандарты на соответствие этому знаку. Подсчитано, что с момента введения этого знака потребители сэкономили около 10 миллиардов долларов США в виде непроизведенных расходов на электроэнергию. В настоящее время знак Energy Star активно применяется в строительстве по всему миру (например, более половины домостроительных компаний в США участвуют в этой программе). ERP (Enterprise Resource Planning) – см. Планирование (управление) ресурсами предприятия. ESM (Enterprise Simulation Management) – см. Управление имитационным моделированием предприятия.

382

Глава 5. Словарь терминов

FEA (Finite Element Analysis) – см. Анализ (расчет) на основе метода конечных элементов. FEM (Finite Element Method/Modeling) – Моделирование на основе метода конечных элементов. FIM (Fabrication Information Modeling) – Информационное моделирование производства. FM (Facilities Management) – Эксплуатация зданий (Управление обслуживанием). Обозначает систему, состоящую из организационных, технических и программных ресурсов для управления эксплуатацией здания. GBL (Geometric Description Language) – Язык описания геометрии. Текстовый формат, предназначенный для хранения структурированных данных об объектах строительного моделирования. GBL-объекты содержат 3D-информацию (геометрию, внешнюю оболочку, материалы и т. п.), 2D-информацию (представление в виде планов, занимаемую площадь, маркировки и обозначения и т. п.) и описание других свойств (серийный номер, стоимость, сведения о дилере и т. п.). Язык GBL имеет особое значение для технологии BIM. GIS (Geographic Information System) – см. Геоинформационная система. Google Earth – см. Google Планета Земля. Google Планета Земля (Google Earth) – Проект компании Google, в рамках которого в Интернете были размещены спутниковые фотографии всей земной поверхности. Фотографии разных регионов имеют различное разрешение, в том числе и беспрецедентно высокое. В отличие от других аналогичных сервисов, показывающих спутниковые снимки в обычном браузере (например, Google Maps), в данном сервисе используется специальная, загружаемая на компьютер пользователя клиентская программа Google Earth. Такой подход хотя и требует закачивания и установки программы, в дальнейшем обеспечивает дополнительные возможности, трудно реализуемые с помощью веб-интерфейса. Данные из Google Earth уже получают широкое распространение в архитектурно-строительном проектировании. Их можно использовать, например, в программе AutoCAD Civil 3D. Green BIM – Зеленое BIM. Направление в информационном моделировании зданий, ориентированное на решение задач Экологически рационального проектирования. Green Building – Зеленое здание. Обозначение для здания, созданного с учетом концепции Экологически рационального проектирования. Как правило, такое здание сертифицируется по одному из общемировых или национальных «зеленых рейтингов», например LEED или BREEAM.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения

383

Green Building Studio (GBS) – см. Зеленое строительство (студия). gbXML (Green Building XLM) – Текстовый формат файлов, созданный на основе формата XLM, предназначенный для хранения структурированных данных и обмена информацией между программами, работающими в информационном моделировании зданий (BIM) с использованием интернет-технологии Autodesk Green Building Studio. GSA (General Services Administration) – Администрация общих служб США, государственная организация-заказчик и владелец федеральной собственности. GSA является разработчиком стандарта National 3D-4D-BIM Program трехмерного представления проектов. GUI (Graphical User Interface) – см. Графический интерфейс пользователя. HRM (Human Resource Management) – см. Управление персоналом. HTML (HyperText Markup Language) – Язык разметки гипертекста. Популярный формат разметки веб-страниц, интерпретируемый всеми интернет-браузерами. HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) – Теплоснабжение, Вентиляция, Кондиционирование воздуха. Общее обозначение систем «климат-контроля». IAI (International Alliance for Interoperability) – Международный альянс по интероперабельности. Международная организация (подразделение ISO), основанная в 1995 году и объединившая специалистов строительства и создателей программ из 21 страны, занимается разработкой стандартов по Интероперабельности. IDP (Integrated Design Process) – Интегрированный проектный процесс. Подход к реализации проекта строительства, опирающийся на сотрудничество мультидисциплинарной управляющей команды, члены которой принимают решения совместно, основываясь на целостном восприятии проекта и разностороннем видении проблем. В состав управляющей команды могут входить: представители владельца, архитектурные и инженерные проектировщики, управляющие строительством, управляющие эксплуатацией объекта, субподрядчики и поставщики материалов и оборудования и представители будущих пользователей объекта. Фактически то же самое, что и IPD, но с продолжением на стадию эксплуатации объекта. IFC (Industrial Foundation Classes) – Базовые промышленные классы. Нейтральный, открытый, объектно-ориентированный формат файлов, разработанный и поддерживаемый входящей в IAI организацией buildingSMART для обеспечения интероперабельности в проектно-строительной индустрии и наиболее популярный в информационном моделировании зданий (BIM).

384

Глава 5. Словарь терминов



В 2002 году зарегистрирован Международной организацией стандартов как ISO/PAS 16739. Имеет несколько разновидностей (IFC 2×3, ifcXML и др.), постоянно совершенствуется и пополняется новыми вариантами. Формат IFC хранит в себе всю информацию о строительных конструкциях, а его открытость позволяет гарантированно передавать данные из одной программы в другую. Используется практически всеми ведущими BIM-программами для передачи данных между ними или их приложениями. IGES (Initial Graphic Exchange Standard) – Исходный стандарт обмена графическими данными. Нейтральный (то есть не являющийся исходным для какойлибо коммерческой системы) формат файлов для обмена данными между разными САПР. Первая спецификация появилась в 1980 году благодаря усилиям компаний Boeing и General Electric. В качестве стандарта ANSI был принят в 1981 году. IntelliCAD (IntelliCAD Technology Consortium, ITC) – Международный консорциум по разработке независимой открытой технологической платформы IntelliCAD. Члены консорциума имеют право и возможность разрабатывать на ее основе свои приложения и продукты с правом их неограниченного распространения. Платформа IntelliCAD функционально идентична AutoCAD и полностью совместима с ней по формату данных DWG (RealDWG) и набору команд пользовательского интерфейса. Internet – см. Интернет.  IPD (Integrated Project Delivery) – Интегрированное выполнение проекта. Система организации взаимоотношений между заказчиком строительства, генеральным проектировщиком и генеральным подрядчиком, которые участвуют в инвестиционном проекте от самой ранней стадии предпроектной проработки до сдачи объекта в эксплуатацию. Принципы реализации интегрированного выполнения проекта фиксируются в особых договорных отношениях между всеми участниками строительства. Основной задачей IPD считается борьба с главным бичом стройки – срывами сроков поставки необходимых компонентов в процессе возведения здания, то есть обеспечение строгого выполнения графика строительства. Концепция IPD стала появляться в США еще в начале 1990-х годов и основывалась на системе управления бизнесом, разработанной компанией Toyota. В настоящее время с таким подходом в строительной индустрии США связывают большие надежды. iRING – Набор протоколов, основывающихся на ISO  15926 (международный стандарт для обмена информацией об объектах непрерывных производств), разрабатываемый сообществом пользователей, компаний и организаций ISO 15926 iRingUserGroup. Исключительно важен для технологий BIM и PLM.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения

385

ISO (International Standard Organization) – Международная организация по стандартам. Занимается разработкой основных стандартов в наиболее важных видах деятельности. ISO 9000 – Серия международных стандартов ISO, регламентирующих управление способностями организации. Система стандартов менеджмента качества разработана Техническим комитетом ТК 176 Международной организацией по стандартизации (ISO). Комитет руководствовался предварительными разработками Британского института стандартов, нашедшими своё отражение в Британском стандарте BS 5750. Стандарты серии ISO 9000, принятые более чем 90 странами мира в качестве национальных, применимы к любым предприятиям, независимо от их численности, объема выпуска и сферы деятельности. JT – Формат файлов, разработанный компанией Engineering Animation (ныне в составе Siemens PLM Software, которая обеспечивает его поддержку и развитие) для визуализации и обмена данными в САПР. Позволяет сохранять мозаичную модель поверхностей, точную геометрию, информацию о производстве изделия, а также метаданные. Ориентирован на поддержку интерактивного отображения больших сборок, содержащих десятки тысяч деталей. KBE (Knowledge-Based Engineering) – см. Конструирование на базе знаний. LEED (Leadership in Energy & Environmental Design) – Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании. Разработанная в 1998 году Советом по экологическому строительству США (USGBC) рейтинговая система для так называемых «зеленых» зданий (green building). Основывается исключительно на строительных нормах и правилах США. Применяется в США и некоторых других странах как стандарт измерения проектов энергоэффективных и экологически рациональных зданий для осуществления перехода строительной индустрии к проектированию, строительству и эксплуатации таких сооружений. В некоторых городах и штатах США для ряда зданий уже носит обязательный характер. Содержит четыре уровня оценок: просто сертификация, «серебро», «золото» и «платина». LEED – NC (LEED New Construction) – LEED Новое Строительство. Рейтинговая система на основе LEED, применяемая при строительстве новых объектов или выполнении крупных проектов в существующих зданиях. LOM (Laminated Object Manufacturing) – см. Ламинирование. MCAD (Mechanical CAD) – см. Автоматизация механического проектирования. MDA (Mechanical Design Automation) – Автоматизация механического проектирования (синоним MCAD).

386

Глава 5. Словарь терминов

MEP (Mechanical Electrical and Plumbing) – см. Проектирование инженерных систем зданий. MES (Manufacturing Execution System) – см. Исполнительная система производства. MPM (Manufacturing Process Management) – см. Управление производственными процессами, цифровое производство. MPS (Master Production Schedule) – см. Основной производственный план. MRP (Material Requirement Planning) – см. Планирование потребности в материалах. MRP II (Manufacturing Resource Planning) – см. Планирование производственных ресурсов. National 3D-4D-BIM  Program – стандарт представления проекта в трехмерном виде по технологии информационного моделирования зданий (BIM), разработанный Администрацией общих служб США (GSA). NBIMS (National BIM Standard) – Стандарт представления информации для BIM, разрабатываемый компанией buildingSmart и  американским Национальным институтом строительных наук (NIBS) при участии CSI и AIA как структурная база, на основе которой ими же разрабатывается его практическая реализация в виде стандарта IFC. Включает в себя стандарт NCS. NC (Numerical Control) – Числовое программное управление, ЧПУ. NCS (National CAD Standard) – Стандарт представления информации для CADсистем, разрабатываемый NIBS, CSI и AIA. Net-zero – «Чистый ноль». Характеристика для здания, которое потребляет энергии не больше, чем само производит из возобновляемых источников. NIBS (National Institute of Building Sciences) – Национальный институт строительных наук (США), один из разработчиков стандартов для автоматизированного проектирования (CAD) и информационного моделирования зданий (BIM). NIST (National Institute of Standards and Technology) – Национальный институт стандартов и технологий (США), подразделение Управления по технологиям США, одного из агентств Департамента торговли США. NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) – см. Неоднородный рациональный В-сплайн. OBJ (OBJect – объект) – Открытый формат файлов, разработанный компанией Wavefront Technologies и используемый многими приложениями трехмерной графики.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения

387

Файлы в формате OBJ содержат описание трехмерной геометрической поверхности в виде мозаичной модели или с помощью поверхностей свободной формы. С каждым объектом модели может быть связан «материал» для отображения его текстуры (графические свойства материалов описываются в отдельном файле формата MTL).

Option – см. Опция. PDF (Portable Document Format) – Формат переносимых документов. Открытый формат файлов, разработанный компанией Adobe Systems для обмена документами. Каждый файл PDF включает полное описание двумерного документа: текст, шрифты, рисунки, а также векторную графику, в которую могут быть вставлены трехмерные данные, созданные с помощью программы Acrobat 3D. PDM (Product Data Management) – см. Управление данными об изделии. PLM (Product Lifecycle Management) – см. Управление жизненным циклом изделия. PLM XML – Открытый формат файлов, разработанный компанией Siemens PLM Software на основе XML для облегчения взаимодействия в рамках управления жизненным циклом изделия. Обеспечивает облегченный, расширяемый и гибкий механизм для передачи данных об изделии через Интернет. РМ (Program Management) – Контроль за выполнением программы строительства. Используется при организации строительного производства. Point Cloud – см. Облако точек. Product Lifecycle – см. Жизненный цикл изделия. RBIM (Research BIM) – см. Исследовательская информационная модель здания. RIBA (Royal Institute of British Architects) – Королевский институт британских архитекторов. ROI (Return On Investment) – Коэффициент рентабельности (возврата) инвестиций. Один из основных показателей эффективной деятельности предприятия или проектной организации. Деятельность предприятия начинает быть эффективной при положительном значении ROI. SaaS (Software as a Service) – Программное обеспечение как услуга. Современный подход в использовании компьютерных программ «по требованию». При таких взаимоотношениях пользователь юридически не владеет самим программным средством и не устанавливает его на своем компьютере, но использует его возможности для решения своих расчетных или проектных задач (в том числе по-

388



Глава 5. Словарь терминов

средством Интернета), поскольку поставщик услуги предоставляет ему программу во временное пользование, запуская ее на своем сервере. Модель SaaS дает пользователям возможность уменьшить свои инвестиции в аппаратное и программное обеспечение. Входит в понятие Облачные технологии.

SAT (Standard ACIS Text) – Текстовый формат файлов для сохранения твердотельной геометрической модели, созданной с помощью средств ядра геометрического моделирования ACIS. Разработан компанией Spatial Corporation (входит в Dassault Systemes). Соответствующий ему бинарный формат называется SAB (Standard ACIS Binary). Форматы SAT и SAB являются исконными форматами ядра ACIS и используются также в качестве нейтральных форматов для обмена данными между различными САПР, основанными на этом ядре (MicroStation, IronCAD и многими другими). SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – Диспетчерское управление и сбор данных. Система управления инженерным обеспечением здания (синоним DSC). SCI (Steel Construction Institute) – Европейский институт стальных конструкций. Независимая некоммерческая организация, поставившая своей целью способствовать эффективному использованию стальных конструкций в строительстве. Является разработчиком стандарта CIS для передачи данных между программами проектирования металлоконструкций. SDNF (Steel Detailing Neutral Format) – Нейтральный (не зависящий от конкретной программы) формат файлов данных по стальным конструкциям. SGC (Selective Geometric Complexes) – Селективные геометрические комплексы. STEP (STandard for Exchange of Product model data) – Стандарт обмена модельными данными об изделии. Обеспечивает независимый от любой конкретной коммерческой системы описания данных об изделии, требуемых на разных этапах его жизненного цикла. Разрабатывается Международной организацией стандартов ISO с 1983 года (известен как ISO 10303). STL (STereoLithography) – см. Стереолитография. Sustainable Design – см. Экологически рациональное проектирование. Sustainable Development – см. Устойчивое развитие.

5.1. Наиболее употребляемые аббревиатуры и сокращения

389

U3D (Universal 3D) – Универсальный трехмерный формат файлов для стандартизации обмена трехмерными данными любого типа. Трехмерные объекты в формате U3D могут быть добавлены в документы в формате PDF. Разработан промышленным консорциумом 3D Industry Forum (включает компании Intel, Boeing, HP, Adobe и др.). VB (Virtual Building) – Виртуальное здание. Термин, введенный компанией GRAPHISOFT для обозначения моделей, созданных пакетом ArchiCAD. По содержанию аналогичен BIM. VDM (Variational Direct Modeling) – см. Вариационное прямое моделирование. Vendor – см. Вендор. VRML (Virtual Reality Modeling Language) – Язык моделирования виртуальной реальности. Впервые предложен Марком Песке (Mark Pesce) в 1993 году. Одновременно обозначает стандарт для хранения информации. Web (World Wide Web, www) – см. Всемирная паутина. Web-browser – см. Веб-браузер. Web-site – см. Веб-сайт. XML (eXtensible Markup Language) – Расширяемый язык разметки. Текстовый формат, предназначенный для хранения структурированных данных и обмена информацией между программами. Создан Международным консорциумом всемирной сети W3C (World Wide Web Consortium), основная цель которого – стандартизация спецификаций для обмена данными в Интернете. Является основой для создания специализированных языков разметки (например, 3D XLM, PLM XLM, в строительной индустрии – aecXLM, bcXLM, bodXLM, gbXLM, LandXML и др.). XT – Исконный формат файлов, созданных с помощью ядра геометрического моделирования Parasolid компании Siemens PLM Software. Используется для обмена данными между различными САПР, основанными на этом ядре (NX, SolidWorks, Solid Edge, T-FLEX CAD и многими другими). ZIP – Популярный формат файлов, созданных процедурами сжатия данных. Используется в ряде других форматов файлов, предназначенных для обмена данными об изделии через Интернет (например, DWF). 3D Print – см. Трехмерная печать. 3D-печать – см. Трехмерная печать. 3D XML – Универсальный облегченный формат файлов, созданный на основе XLM и предназначенный для быстрого и простого обмена 3D-данными.

390

Глава 5. Словарь терминов

При помощи этого формата самая разнообразная информация о жизненном цикле изделия может быть легко включена в техническую документацию, рекламные материалы, веб-сайты, электронную почту и т. п. Разработан и поддерживается компанией Dassault Systemes.

2D – Общее обозначение проектирования объектов в формате плоских чертежей. 2.5D – Гибрид двумерного и трёхмерного моделирования, когда в итоге создаётся трёхмерная модель, но вся работа с ней ведется только через плоские виды. Каждое изменение плоских видов (обычно это «планы» и «фасады» изделия) регенерирует новую трёхмерную модель, которая служит фактически для визуализации проекта. В настоящее время как подход к моделированию считается устаревшим и встречается редко. 3D – Общее обозначение трехмерного моделирования объектов. 3.5D – Трехмерное моделирование с минимальными добавлениями объектноориентированной технологии (например, движущиеся люди или деревья, учитывающие времена года). Как обозначение используется редко. 4D – Четырехмерное проектирование. Подход в проектировании или моделировании здания, когда объект рассматривается не только как геометрическая модель в пространстве, но и в своем развитии во времени, то есть «3D плюс время». Обычно 4D понимается более конкретно как моделирование здания и управление строительством. 5D – Информационная модель здания, учитывающая, кроме 4D, еще управление финансовыми ресурсами. ЕСКД – Единая система конструкторской документации. Действующий в России стандарт оформления чертежной документации в машиностроении. САПР – см. Система автоматизированного проектирования. СПДС – Действующий в России стандарт оформления чертежной документации для архитектурно-строительного проектирования. См. Система проектной документации в строительстве. ЧПУ – см. Числовое программное управление.

5.2. Основные понятия и термины

391

5.2. Основные понятия и термины Автоматизированный инженерный анализ, автоматизированное конструирование (CAE, Computer Aided Engineering). Предполагает использование специального программного обеспечения для проведения инженерного анализа прочности и других технических характеристик составных частей и общих сборок изделий, выполненных в системах автоматизированного проектирования (CAD). Автоматизация механического проектирования (MCAD, Mechanical CAD). Программное обеспечение для автоматизации проектных работ механических устройств. Трехмерные модели и их двумерные чертежи, разработанные с помощью MCAD-систем, могут использоваться затем в системах технологической подготовки производства (CAPP), программирования станков с ЧПУ (CAM и CNC), быстрого прототипирования, визуализации. Автоматизированное планирование технологических процессов (CAPP, Computer Aided Process Planning). Обозначает программные средства, используемые на стыке систем автоматизированного проектирования и производства с задачей – по заданной модели составить план ее изготовления. Дополняет и продолжает информационное моделирование зданий BIM в области изготовления строительных материалов, изделий и конструкций, а также организации поставок и производства непосредственно на стройплощадке. Автоматизированное проектирование, САПР (CAD, Computer Aided Design). Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных программ, которые помогают в проектировании инженерам, архитекторам и другим специалистам. Автоматизированное проектирование в области электроники (ECAD, Electronic CAD). Программные средства для проектирования и производства электронных систем (от печатных плат до интегрированных микросхем). Термин часто используется и для обозначения систем автоматизированного конструирования (CAE) и производства (CAM) в области электроники. Синоним EDA. Автоматизированное проектирование в архитектурно-строительной области (AEC, Architecture, Engineering and Construction). Общее обозначение программных средств, предназначенных для проектирования зданий и сооружений, включая их инженерное оснащение, генеральный план, окружающую инфраструктуру и дизайн интерьера. Также используется в концепции цифрового производства и управления производственными процессами (MPM) в контексте проектирования средств производства, включая производственные здания и промышленные зоны.

392

Глава 5. Словарь терминов

Автоматизированное производство, автоматизированная подготовка производства (CAM, Computer Aided Manufacturing). Термин, использующийся для обозначения программного обеспечения, основной целью которого является создание программ для управления станками с ЧПУ (CNC). Входными данными системы CAM является геометрическая модель изделия, разработанная в системе автоматизированного проектирования (CAD) или информационного моделирования здания (BIM). Дополняет и продолжает информационное моделирование зданий BIM в области изготовления изделий и конструкций. Анализ (расчет) на основе метода конечных элементов (FEA, Finite Element Analysis). Математический аппарат, широко применяется при решении задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидро- и газодинамики, электро- и магнитостатики, а также других областей физики. Потребность в решении подобных задач возникает, в частности, при информационном моделировании зданий (BIM) или автоматизированном конструировании (CAE) для моделирования поведения изделия или конструкции, зданий и сооружений в цифровом виде (не прибегая к изготовлению самого изделия или его макета). Быстрое прототипирование. Метод производства физической модели (прототипа) непосредственно по CAD-данным без использования станков с ЧПУ (наиболее распространенные – стереолитография, трехмерная печать и ламинирование). Вариационное прямое моделирование (Variational Direct Modeling, VDM). Инновационная технология трехмерного моделирования, разрабатываемая российской компанией ЛЕДАС и воплощаемая в линейке конечно-пользовательских продуктов Driving Dimensions. VDM-технология реализует возможность параметрического редактирования трехмерной геометрической модели, не имея информации об истории её построения. В отличие от традиционных методов Прямого моделирования, VDM позво ляет сохранять конструктивную концепцию модели, выражаемую с помощью явных и неявных геометрических и размерных ограничений. Одновременное разрешение системы ограничений становится возможным с помощью решателя геометрических ограничений. Важной частью технологии VDM являются также алгоритмы генерации не явных ограничений, призванных гарантировать сохранение конструктивной концепции модели, а также обновления граничного представления модели без истории построения. Веб-браузер (Web-browser). Веб-обозреватель. Программное обеспечение для просмотра веб-сайтов, то есть для запроса веб-страниц (преимущественно из Сети), их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой.

5.2. Основные понятия и термины

393



Веб-браузеры постоянно развивались со времени зарождения Всемирной паутины и с её ростом становились всё более востребованными программами. Ныне веб-браузер – комплексное приложение для обработки и вывода разных составляющих веб-страницы и для предоставления интерфейса между вебсайтом и его посетителем. Практически все популярные браузеры распространяются бесплатно или «в комплекте» с другими приложениями: Internet Explorer (совместно с Microsoft Windows), Mozilla Firefox (бесплатно), Safari (совместно с Mac OS или бесплатно для Windows), Opera (бесплатно, начиная с версии 8.50), Google Chrome (бесплатно), Avant (бесплатно). Веб-сайт (Web-site, сайт). Совокупность электронных документов (файлов) частного лица или организации в компьютерной сети, объединённая под одним адресом (доменным именем или IP-адресом). По умолчанию подразумевается, что сайт располагается в сети Интернет. Все сайты в совокупности составляют Всемирную паутину, где коммуникация (паутина) объединяет сегменты информации мирового сообщества в единое целое – базу данных и коммуникации планетарного масштаба. Для прямого доступа клиентов к сайтам на серверах был специально разработан протокол HTTP. Вендор (Vendor) – компания, выпускающая и поставляющая продукты и услуги под своей торговой маркой (например, Intel, Microsoft, Autodesk, 3Com и т. п.). Визуализация (Rendering, тонирование). Процесс преобразования данных из исходного специализированного формата приложения в распространенный стандартный формат, пригодный для просмотра стандартными средствами. Например, перевод текстовых документов в формат PDF или HTML, либо получение в формате JPG цветных диаграмм результатов каких-либо расчетов. Чаще всего под визуализацией понимается получение качественных (фотореалистичных) статичных или анимационных изображений трехмерной модели. Статичные визуализации чаще всего записываются в формате JPG или TIFF, анимационные – AVI или MOV. Всемирная паутина (Web, World Wide Web, www, Сеть). Распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к Интернету. Всемирную паутину образуют миллионы веб-серверов. Большинство ресурсов Всемирной паутины представляет собой гипертекст. Гипертекстовые документы, размещаемые во Всемирной паутине, называются веб-страницами. Несколько веб-страниц, объединенных общей темой, дизайном, а также связанных между собой ссылками и обычно находящихся на одном и том же вебсервере, называются веб-сайтом. Для загрузки и просмотра веб-страниц используются специальные программы – веб-браузеры.

394

Глава 5. Словарь терминов

Всемирная паутина вызвала настоящую революцию в информационных технологиях и бум в развитии Интернета. Часто, говоря об Интернете, имеют в виду именно Всемирную паутину, однако важно понимать, что это не одно и то же.

Гаджет  (Gadget).  Штуковина,  приспособление,  устройство,  безделушка. Общее название для устройств, предназначенных для облегчения и усовершенствования жизни человека. Гаджеты широко распространены в самых разных сферах: спорт (фитнес-трекеры, смарт-браслеты, спортивные девайсы), умная одежда, медицина (электронные пластыри, трикодеры, экзоскелеты), развлечения (музыкальные плееры, игровые приставки, очки для дополненной и виртуальной реальности), планшеты, смартфоны, а также многое другое. В современном мире использование гаджетов расширяется во всех областях, в том числе в строительстве и контроле за объектами. Геоинформационная система (Географическая информационная система, ГИС, GIS, Geographic Information System). Информационная система, предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Термин также используется в более узком смысле  – ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов и т. п. ГИС включают в себя возможности cистем управления базами данных (СУБД), редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и многих других областях. По территориальному охвату различают глобальные ГИС (global GIS), субконтинентальные ГИС, национальные ГИС, зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional GIS), субрегиональные ГИС и локальные, или местные, ГИС (local GIS). ГИС различаются также предметной областью информационного моделирования, к примеру городские ГИС или муниципальные ГИС, они же МГИС (urban GIS), природоохранные ГИС (environmental GIS) и т. п.; среди них особое наименование, как наиболее широко распространённые, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами. Геометрическое моделирование. Создание электронных трехмерных моделей тел с помощью компьютера. Является подходом к инженерному проектированию,

5.2. Основные понятия и термины



395

альтернативным традиционному черчению. Подразделяется на проектирование каркасов, поверхностей и объемных тел. Геометрическое моделирование лежит в основе современных систем классов CAD, CAM, CAE.

Гипертекст – термин, введённый Тедом Нельсоном в 1965 году для обозначения «текста, ветвящегося или выполняющего действия по запросу». Обычно гипертекст представляется набором текстов, содержащих узлы перехода между ними, которые позволяют избирать читаемые сведения или последовательность чтения. Общеизвестным и ярко выраженным примером гипертекста служат веб-страницы – документы HTML (язык разметки гипертекста), размещённые в Сети. В более широком понимании термина гипертекстом является любая повесть, словарь или энциклопедия, где встречаются отсылки к другим частям данного текста, имеющие отношения к данному термину. В компьютерной терминологии гипертекст – текст, сформированный с помощью языка разметки, потенциально содержащий в себе гиперссылки. Графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface). Система взаимодействия пользователя с программными средствами, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, меню, панелей инструментов, кнопок, диалоговых окон и т. п.). Альтернативная система командной строке, широко используется в современных программах автоматизации проектирования, производства и управления. Доменное имя. Символьное имя, служащее для идентификации областей – единиц административной автономии в сети Интернет, в составе вышестоящей по иерархии такой области. Каждая из таких областей называется доменом. Общее пространство имён Интернета функционирует благодаря DNS – системе доменных имён. Доменные имена дают возможность адресации интернет-узлов и расположенных на них сетевых ресурсов (веб-сайтов, серверов электронной почты, других служб) в удобной для человека форме. Полное доменное имя состоит из непосредственного имени домена и далее имён всех доменов, в которые оно входит, разделённых точками. Например, полное имя students.autodesk.com (студенческий сайт компании Autodesk) обозначает домен третьего уровня students, который входит в домен второго уровня autodesk, который входит в домен верхнего уровня com, который входит в безымянный корневой домен. В обыденной речи под доменным именем нередко понимают именно полное доменное имя. Жизненный цикл изделия (Product Lifecycle). Совокупность всех существенных этапов существования продукта (объекта). Включает в себя фазы формирова-

396

Глава 5. Словарь терминов

ния концепции, дизайнерской задумки, конструкторской проработки, технологической подготовки производства, изготовления, эксплуатации, обслуживания (ремонта, модернизации), утилизации и т. п. Зеленое строительство (студия) (GBS, Green Building Studio). Созданная компанией Autodesk интернет-служба, призванная помочь при информационном моделировании здания (BIM) в энергетическом анализе как географического места расположения здания, так и самого проектируемого объекта с целью оптимизации его энергопотребления, выборе подходящих экологических материалов и многих других вопросах, непосредственно связанных с экологическим («зеленым») проектированием. При этом скорость анализа рассматриваемой ситуации в Green Building Studio является очень высокой (благодаря использованию технологии облачной обработки данных), что позволяет проектировщикам при работе в технологии BIM осуществлять запрос прямо из проекта, быстрее определять и просчитывать возможные варианты своих решений и работать в режиме реального времени. Адрес интернет-портала: http://www.greenbuildingstudio.com Интеграция приложений предприятия (EAI, Enterprise Application Integration). Подразумевает использование специального программного обеспечения и организационных принципов для объединения приложений уровня предприятия в рамках одной информационной системы. Включает в себя интеграцию приложений, данных и процессов на основе единых бизнес-правил, а также построение общего графического интерфейса пользователя для объединенной информационной системы. Интеллектуальные ресурсы предприятия (BI, Business Intelligence). Совокупность технологий, методик, приложений и опыта для сбора, интеграции, анализа и представления бизнес-информации. Описывает набор концепций и методов, которые улучшают принятие бизнесрешений. BI-системы обеспечивают историческое, современное и перспективное рассмотрение бизнес-операций предприятия и предоставляют средства для их анализа. Интернет (Internet). Всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как «Всемирная сеть» или «Глобальная сеть». В обычной речи иногда говорят «Инет». В настоящее время, когда слово «Интернет» употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина и доступная в ней информация, а не сама физическая сеть.

5.2. Основные понятия и термины

397

Интероперабельность (Interoperability). Понятие, определяющее возможность пользователям программ (например, работающих в технологии BIM) беспрепятственного переноса своих проектных данных или объектов из одной независимой программы в другие в течение всего срока жизни проекта. Это позволяет, в частности, проектировщикам и строителям сводить воедино свои концепции строительства. Интерфейс прикладного программирования (API, Application Programming Interface). Набор функций, которые программист может использовать для доступа к данным и алгоритмам программного комплекса для разработки своих приложений. Интранет – В отличие от сети Интернет, это – внутренняя частная сеть организации, технологически построенная на тех же принципах с использованием протокола IP для обмена и совместного использования некоторой части информации внутри этой организации. Информационная модель здания (BIM, Building Information Model). Обозначает компьютерную модель проектируемого или существующего объекта (виртуальную копию здания), содержащую как геометрические, так и другие числовые характеристики (используемый материал и его свойства, прочность, тепловые характеристики, стоимость, изготовитель и т. п.), определяющие структуру, оснащение и свойства здания как единого комплексного объекта и всех входящих в него составных частей. Является основой для проектирования, организации строительного производства, управления в процессе эксплуатации, проведения реконструкции и даже сноса объекта. Модель предназначена для использования в течение всего периода функционирования здания. Исполнительная система производства (MES, Manufacturing Execution System). Автоматизированная система управления производственными процессами. Позволяет контролировать процессы, материалы, трудовые ресурсы в реальном времени, решая задачи синхронизации, координации, анализа и оптимизации производственной деятельности. Система состоит из большого числа аппаратных и программных устройств и тесно взаимодействует с ERP. Исследовательская информационная модель здания (Research BIM, RBIM). Исследовательская BIM, главное отличие которой от «обычной» BIM – модель предназначена для исследования каких-то аспектов проектирования, оснащения или функционирования зданий и может не соответствовать никакому конкретному сооружению. RBIM – еще одна функция BIM, выводящая эту технологию далеко за рамки обычного проектирования.

398

Глава 5. Словарь терминов

Коллективная разработка изделия (CPD, Collaborative Product Development). Бизнес-стратегия, рабочий процесс и набор программного обеспечения, которые способствуют совместной работе различных организаций над одним проектом. Является частью общей концепции BIM или PLM. Каркасное моделирование. Представляет собой прямой перенос векторного подхода к двумерной графике на трехмерный случай. Геометрическая модель строится из ограниченного набора графических примитивов: отрезков, дуг, конических кривых. Каркасная модель содержит лишь скелет тела, по которому само тело в общем случае не восстанавливается. Конструирование на базе знаний (KBE, Knowledge-Based Engineering). Использование базы инженерных и иных знаний в процессе параметрического проектирования. База инженерных знаний (knoledgeware) содержит функциональные элементы, связывающие между собой геометрические и инженерные параметры проектируемого объекта. Связывание параметров осуществляется при помощи формул, правил, расчетных таблиц и многими другими способами. Такая система, в частности, позволяет заниматься параметрической оптимизацией – минимизацией, максимизацией или приближением к целевому значению произвольного геометрического или инженерного параметра изделия. Кривая (поверхность) Безье. Параметрическая полиномиальная кривая (поверхность), играющая основополагающую роль в компьютерной графике и САПР. Была предложена в 1959–1962 годах французскими инженерами Пьером Безье (Pierre Bezier) и Полем де Кастелжо (Paul de Casteljau). Обобщением кривой Безье является В-сплайн. Ламинирование (LOM, Laminated Object Manufacturing). Один из видов быстрого прототипирования (макетирования) изделия по его трехмерной компьютерной модели. Технология LOM заключается в создании слоев прототипа при помощи ламинирования бумажного листа, когда контур каждого слоя вырезается лазером, а удаляемая поверхность режется тем же лазером на кусочки. Метаданные. Информация о данных, контролируемых системой PDM. Например, название проекта, данные об исполнителе и номер чертежа – это атрибуты в метаданных о чертеже. В области информационных систем метаданными называют также схему, ле жащую в основе структуры базы данных. Многоугольная сеть (Polygonal Mesh). Структура данных для представления мозаичной модели поверхности или объемного тела. Описывается набором вершин (задаются декартовыми координатами в трехмерном пространстве) и набором многоугольников (задаются индексами вершин, перечисленными в заданной ориентации относительно границы тела).

5.2. Основные понятия и термины

399

Мозаичная (фасетная) модель. Моделирует трехмерную поверхность путем аппроксимации ее геометрической формы с помощью набора плоских многоугольников (чаще всего треугольников). Мозаичная модель состоит из набора плоских граней, каждая из которых характеризуется своей нормалью (нормали позволяют различать внешние и внутренние стороны поверхности) и координатами вершин. Мозаичная модель является поверхностной: она не содержит информации об объемах и твердых телах. Неоднородный рациональный В-сплайн (NURBS, Non-Uniform Rational B-Spline). Универсальный способ представления кривых и поверхностей в САПР, обладающий основными геометрическими свойствами кривых и поверхностей Безье и позволяющий также задавать многие канонические кривые и поверхности. Облако точек (Point cloud). Набор точек, представленных их трёхмерными координатами (компьютерный файл). Обычно является результатом трёхмерного (лазерного) сканирования объекта. Облако точек предназначено для дальнейшего использования в специализированных программах, которые либо создают по этому набору трёхмерную полигональную сеть или векторную модель, либо работают непосредственно с облаком точек (разделяют на слои, образмеривают, визуализируют, сравнивают с другими облаками точек и т. п.). Слово «облако» в словосочетании «облако точек» применяется как синоним слову «множество» и не имеет никакой смысловой связи с облачными технологиями. Облачные технологии (Cloud Technologies). Способ вычислений на компьютере с использованием динамически масштабируемых виртуальных ресурсов, обычно предлагаемых как услуга в Интернете. Современный, набирающий силу и приобретающий все большую известность подход в использовании компьютерных программ, когда вычислительные ресурсы доступны пользователю посредством Интернета (иногда вместо Интернета используется локальная сеть предприятия). На сегодня можно выделить три основных вида облачных технологий: 1) предоставление конечному пользователю программного обеспечения как сервиса, не требующего инсталляции на конкретном устройстве этого пользователя (SaaS); 2) предоставление конечному пользователю доступа к высокопроизводительным компьютерным ресурсам для решения задач с большой вычислительной сложностью, таких как физическая симуляция, высококачественная визуализация и анимация, всевозможные конструкторские и технические расчеты, обработка массивов данных, полученных при трехмерном сканировании, и т. п.; 3) хранение, доступ, поиск и конвертация инженерных данных, в первую очередь различных графических баз данных и библиотек элементов,

400

Глава 5. Словарь терминов используемых многочисленными программами для проектирования. Онлайн-каталоги, хранящиеся на серверах фирм-производителей оборудования, программного обеспечения или других заинтересованных в успешном проектировании организаций, уже прочно укрепились в проектной практике, особенно в технологии BIM.



Типичный пример – множественные файлообменники для хранения и передачи пользовательской информации. В настоящее время облачные сервисы предлагаются уже многими организациями. Само слово «облако» в словосочетании «облачные технологии» применяется фактически безо всякой смысловой нагрузки как метафора для обозначения удалённого сервера.

Объемное моделирование. Вид геометрического моделирования, основным объектом которого является трехмерное объемное тело, которое можно описывать разными способами: декомпозиционным, конструктивным или граничным. Главное преимущество перед каркасными или поверхностными моделями – однозначная интерпретация физической корректности модели, дающая возможность создания ее физического макета одним из методов быстрого прототипирования. Оптимизированное производственное планирование (APS, Advansed Planning and Sheduling). Концепция быстрого составления планов с учетом имеющихся ресурсов и производственных ограничений и быстрого перепланирования по заранее составленным сценариям оптимизации. Поддерживает возможность многоуровневого планирования на долгосрочную или среднесрочную перспективу. В проектировании и строительстве применяется в организации строительного производства: объемно-календарном планировании, расчете потребности и поставок материалов и комплектующих, привлечении и взаимодействии субподрядчиков и т. п. Наиболее эффективно при сочетании с информационным моделированием зданий BIM. Опция (Option) – Вариант. Термин чаще всего используется применительно к структуре команд различных компьютерных программ, обозначая разновидности их выполнения. Может использоваться также для обозначения вариантов проектного решения, разновидностей комплектации изделия и т. п. Основной производственный план (MPS,Master Production Schedule). Комбинация всех известных и ожидаемых потребностей в определенном продукте – результате производства. Основной производственный план может быть составлен на несколько месяцев или даже лет и содержит только данные о потребности в результате про-

5.2. Основные понятия и термины

401

изводства во времени. При этом потребности в компонентах обрабатываются системами планирования потребности в материалах (MRP). Параллельное конструирование (CE, Concurent Engineering). Специальный подход к проектированию и созданию изделия путем организации окружающей для процессов среды, в которой персонал различных смежников работает вместе и параллельно, разделяя информацию с целью улучшения и ускорения проекта. Параметрическое моделирование. Геометрическое моделирование изделия с использованием параметров элементов формы и соотношений между этими параметрами. В параметрических моделях размеры и положение каждого элемента могут быть изменены, что позволяет быстро получить модификацию существующей модели. Понятие параметрического моделирования появилось в 1988 году благодаря деятельности компании PTC. Различают два основных типа параметрического моделирования – на базе предыстории и вариационное проектирование. В первом случае значения параметров, задающих новые геометрические элементы, находятся в прямой и однозначной зависимости от значений параметров элементов, построенных ранее. Во втором случае взаимосвязи между параметрами геометрических элементов задаются с помощью специальных ограничений. Ограничения задают логические и параметрические связи между элементами (параллельность, касание, расстояние и т. п.). Концепция выгодно отличается своими выразительными возможностями, но при обновлении модели, связанном с изменением параметров, требует больших вычислительных ресурсов. Планирование потребности в материалах (MRP, Material Requirement Planning). Возникшая в конце 1960-х технология производственного планирования и инвентаризации, необходимая для эффективного управления процессами производства изделий, в том числе и строительного производства. На входе таких систем задаются основной производственный план (MPS), данные о запасах, спецификация материалов (BOM) и данные об организации производства. На выходе – рекомендованный производственный план с временной детализацией всех операций и рекомендованный план закупок сырья и полуфабрикатов. В настоящее время MRP расширена до более общей технологии планирования производственных ресурсов (MRP II) и концепции планирования ресурсов предприятия (ERP). Планирование производственных ресурсов (MRP II, Manufacturing Resource Planning). Методика эффективного планирования всех ресурсов предприятияпроизводителя. Включает в себя операционное и финансовое планирование и моделирование возможных ситуаций.

402



Глава 5. Словарь терминов

Состоит из набора взаимосвязанных функций, среди которых основными являются: бизнес-планирование, планирование производства и продаж, планирование выпуска продукции, основной производственный план (MPS), планирование потребности в материалах (MRP), планирование потребности в производственных мощностях (CRP), поддержка управления производством и материалами. Стандарт MRP II разработан APICS и включает детальное описание 16 групп основных функций.

Планирование потребности в производственных мощностях (CRP, Capacity Requirements Planning). Технология планирования загрузки трудовых и технических ресурсов в соответствии с заданным планом потребности в материалах (MRP). Является частью более общей концепции планирования производственных ресурсов (MRP II). Планирование (управление) ресурсами предприятия (ERP, Enterprise Resource Planning). Концепция, появившаяся в результате развития методологии планирования производственных ресурсов (MRP II). Предполагает использование информационных управляющих систем, которые интегрируют множество бизнес-процессов, связанных с операционными или производственными аспектами предприятия. Проектирование инженерных систем зданий (MEP, Mechanical Electrical and Plumbing). Механика, электрика, водопровод. Программное обеспечение, ориентированное на автоматизированное проектирование инженерных систем здания (отопление, вентиляция, электрооборудование, водоснабжение, канализация, дымоудаление, пожаротушение и т. п.). Раздел MEP является неотъемлемой частью информационного моделирования зданий (BIM). Прямое моделирование. Метод создания трехмерной геометрической формы, состоящий в непосредственном манипулировании ее граничными элементами на конечно-пользовательском уровне. Основные операции прямого моделирования – создание замкнутого плоского профиля, его вытягивание для добавления/вычитания объема, а также непосредственное перемещение граней, ребер и вершин с сохранением топологии (связности смежных элементов). Система автоматизированного проектирования (Система автоматизации проектирования, САПР). Термин используется для обозначения широкого спектра компьютерных программ и технологий, помогающих в проектировании специалистам разных направлений. Синоним CAD. Система проектной документации в строительстве (СПДС). Комплекс нормативных организационно-методических документов, устанавливающих обще-

5.2. Основные понятия и термины



403

технические требования, необходимые для разработки, учета, хранения и применения проектной документации для строительства объектов различного назначения. Основное назначение стандартов СПДС заключается в установлении единых правил выполнения проектной документации для строительства, обеспечивающих: 1) унификацию состава, правил оформления и обращения документации с учетом назначения проектных документов; 2) комплектность выдаваемой заказчику документации с учетом специализации подрядчика, вида и назначения используемых им документов; 3) максимально необходимый объем документации для производства строительно-монтажных работ; 4) общие правила выполнения чертежей и текстовых документов независимо от назначения проектируемого объекта и вида проектных решений; 5) унификацию форм проектных документов и графических изображений с исключением не требующейся потребителю информации; 6) унификацию терминов и понятий, применяемых в СПДС; 7) применение проектной документации в автоматизированных системах проектирования и управления строительным производством; 8) возможность качественного выпуска проектной продукции и ее репрографии.

Спецификация материалов (BOM, Bill of Materials). Включает в себя данные о составе изделия (в частности, здания) и нормах расхода сырья, материалов и компонентов на единицу измерения. Обычно данные BOM организованы в иерархическом виде в соответствии со структурой изделия. Стереолитография (STL, STereoLithography). Один из популярных методов быстрого прототипирования (изготовления копий изделия из пластика или сходных материалов, основанного на фотоинициированной лазерным излучением или излучением ртутных ламп полимеризации фотополимеризующейся композиции). Одновременно обозначает стандарт записи мозаичной (разбитой на треугольники) геометрической модели. В настоящее время STL используется и как нейтральный формат обмена геометрическими данными между разными САПР. Трехмерная печать (3D Print) – Один из методов Быстрого прототипирования, позволяющий создать физический объект по виртуальной трехмерной модели. Трехмерные принтеры обычно печатают последовательные слои на основе ранее напечатанных, чтобы построить трехмерный объект. Трехмерная печать на сегодняшний день быстрее, доступнее и легче в использовании, чем другие технологии быстрого прототипирования.

404

Глава 5. Словарь терминов

Триангуляция. Представление геометрической формы (плоского профиля, трехмерной поверхности, объемного тела) в виде набора смежных симплексов (отрезков, треугольников, тетраэдров), аппроксимирующих исходную форму с заданной точностью. Получаемая в результате триангуляции геометрическая модель называется мозаичной (фасетной). Управление взаимоотношениями с клиентом (CRM, Customer Relationship Management). Бизнес-стратегия, ориентированная на нужды заказчика, состоящая из специальных систем, процессов и процедур взаимодействия. Корпоративная информационная система, предназначенная для улучшения обслуживания клиентов путем сохранения информации о клиентах и истории взаимоотношений с ними, установления и улучшения бизнес-процедур на основе этой информации с последующей оценкой их эффективности. Управление данными об изделии (PDM, Product Data Management). Категория компьютерных программ, позволяющих хранить данные об изделиях (инженерные данные в виде CAD-моделей и CAD-чертежей, цифровые макеты DMU, спецификации материалов BOM) в базах данных, а также организовывающих совместный доступ к этим данным, обеспечивая их постоянную целостность и возможность модификации. Система PDM в качестве интегрирующей подсистемы используется на протяжении всего жизненного цикла изделия в рамках концепции PLM. Управление жизненным циклом изделия (PLM, Product Lifecycle Management). Применяется для обозначения процесса управления полным циклом изделия – от его проектирования и производства до продаж, послепродажного обслуживания и утилизации. Концепция, которую сегодня использует практически вся индустрия САПР. При этом в качестве изделий могут рассматриваться различные технически сложные объекты: самолеты и корабли, автомобили и ракеты, здания и их системы, компьютерные сети и т. п. Термин введен компанией Dassault Systèmes. Управление имитационным моделированием предприятия (ESM, Enterprise Simulation Management). Стратегия управления результатами имитационных испытаний электронной модели изделия всего ее жизненного цикла. Позволяет создать более эффективное и перспективное окружение для разработки изделия в рамках концепции управления жизненным циклом (PLM). Управление персоналом (HRM, Human Resource Management). Область знаний и практической деятельности, направленная на своевременное обеспечение организации персонала и оптимальное его использование. Часто интегрируется в системы планирования ресурсов предприятия (ERP).

5.2. Основные понятия и термины

405

Управление проектом. Методы и средства координации и руководства людскими, материальными и финансовыми ресурсами, а также функциональными и организационными действиями на протяжении всего времени осуществления проекта, которые направлены на эффективное достижение его целей. Управление производительностью бизнеса (BPM, Business Performance Management). Набор процессов, помогающих оптимизировать производительность бизнеса с помощью организации и анализа методологий, метрик, процессов и систем, которые управляют производительностью бизнеса. Концепция BPM является следующей ступенью развития концепции BI. Управление производственными процессами, цифровое производство (MPM, Manufacturing Process Management). Обобщенное название набора технологий, методов и программ, используемых при производственной деятельности. Представляет ключевой элемент концепции управления жизненным циклом изделия (PLM), являясь связующим звеном между системами автоматизированного проектирования и системами планирования ресурсов предприятия. Устойчивое развитие (Sustainable Development). Развитие, при котором нынешние поколения удовлетворяют свои потребности, не лишая будущих поколений возможности удовлетворять свои. Термин впервые появился в 1987 году в докладе Всемирной комиссии ООН по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее». Тесно связано с Экологически рациональным проектированием. Центр обработки данных (ЦОД, Data Center). Специализированное помещение, здание для размещения серверного и коммуникационного оборудования и подключения к каналам Интернета. Цифровой макет (DMU, Digital Mock-Up). Виртуальная технология определения реального продукта. Обычно состоит из коллекции трехмерных геометрических моделей, взятых из базы данных, размещенных в пространстве в соответствии с представлением о форме продукта, с каждой из которых связана спецификация материалов (BOM). Числовое программное управление (ЧПУ). Станки с ЧПУ – широкий спектр оборудования, применяемого для механической обработки деталей из металлов и сплавов, работа которых сегодня управляется специальными компьютерными программами. Первый фрезерный станок с ЧПУ был создан в 1952 году в Массачусетском технологическом институте. Станок с ЧПУ (NC) отличается от обычного станка наличием блока управления, функционально состоящего из модуля обработки данных и замкнутой системы управления. С введением компьютера в схему управления станком последний стал называться станком с компьютеризированным числовым управлением (CNC), однако в широком спектре литературы они тоже называются станками с ЧПУ.

406

Глава 5. Словарь терминов

В современных производственных цехах все компьютеры, контролирующие станки с ЧПУ, соединены в сеть во главе с центральным компьютером, с которого и происходит непосредственное управление всем цехом, включая загрузку данных на конкретный станок.

Экологически рациональное проектирование (Экологическое проектирование, Sustainable Design). Современная концепция в проектировании, основанная на принципах Устойчивого развития, то есть таком подходе к удовлетворению потребностей настоящего времени, при котором не ставится под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности. Предполагает интеграцию, анализ и оптимизацию экологических, социальных и экономических факторов на каждом этапе процесса проектирования, широкое использование энергосберегающих технологий и возобновляемых ресурсов. Тесно связано с технологией BIM. В мире существует несколько стандартов (систем «зеленых рейтингов», пока носящих рекомендательный характер) для экологического проектирования, наиболее распространенными из которых являются американский LEED и английский BREEAM. В России параметры «зеленых рейтингов» вырабатываются общественной организацией «Совет по экологическому строительству» (RuGBC), учрежденной в 2009 году. Ядро геометрического моделирования. Набор библиотек с программным интерфейсом (API), с помощью которого можно пользоваться функциями геометрического (например, твердотельного) моделирования. Многие ведущие системы автоматизированного проектирования (такие как CATIA, Pro/ENGINEER, NX) построены на основе собственных геометрических ядер (CGM, GRANITE и Parasolid соответственно), тогда как другие (SolidWorks, T-FLEX, ADEM и прочие) построены на основе лицензированных геометрических ядер. Некоторые компании (например, Autodesk) используют для своих программных продуктов как лицензированные ядра, так и ядра собственной разработки. Популярными коммерческими ядрами (используемыми в наибольшем количестве САПР) являются Parasolid (компании Siemens PLM Software), ACIS (выпускаемый Spatial Corp. – дочерней компанией Dassault Systèmes) и GRANITE (PTC). Свободно распространяется в открытом коде ядро Open CASCADE. Программные продукты разных вендоров, сделанные на основе одинаковых ядер, имеют наибольшие потенциальные возможности для совместимости модельных данных.

Список литературы Книги 1. Талапов В. В. Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий. – М.: ДМК Пресс, 2011. 2. Левин Д. Я., Малюх В. Н., Ушаков Д. М. Энциклопедия PLM. – Новосибирск: ЛЕДАС, 2008. 3. Малюх В. Н. Введение в современные САПР. – М.: ДМК Пресс, 2010. 4. Город. Томская панорама начала ХХ века. – Томск: Курсив, 2004. 5. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. – NJ: Wiley, 2008. 6. Eastman C., Teicholz P., Sacks R., Liston K. BIM Handbook. Second edition. – NJ: Wiley, 2011. 7. Авдотьин Л. Н. Технические средства в архитектурном проектировании. – М.: ДМК Высшая школа, 1986. 8. Jernigan F. BIG BIM little bim. Second edition. – Salisbury: 4 Site Press, 2008. 9. Krygiel E., Niec B. Green BIM: Successful Sustainable Design with Building Information Modeling. – NJ: Wiley, 2008. 10. Hardin B. BIM and Construction Management. – NJ: Wiley, 2009.

Отдельные публикации 11. Болотин С. А,, Гуринов А. И., Дадар А. Х., Оолакай З. Х. Совершенствование организации ресурсосберегающего проектирования в строительстве на основе информационного моделирования // Известия вузов. Строительство.  – 2013. – № 1 (649). – С. 112–117. 12. Козлов И. М. Оценка экономической эффективности внедрения информационного моделирования зданий (Архитектура и современные информационные технологии) // AMIT: электрон. журн. – 2010. – № 1 (10). – URL: http:// www.marhi.ru/AMIT/2010/1kvart10/kozlov/kozlov.pdf 13. Козлова Т. И., Талапов В. В. Опыт информационного моделирования памятников архитектуры (Архитектура и современные информационные технологии) // AMIT: электрон. журн. – 2009. № 3 (8). – URL: http://www.marhi.ru/ AMIT/2009/3kvart09/Talapov/Article.php 14. Талапов В. В., Дудин В. В., Едрёнкин В. А., Большакова О. В. О компьютерном моделировании в архитектуре на примере Храма Василия Блаженного в Москве (Архитектура и современные информационные технологии) // AMIT: электрон. журн. – 2007. – № 1 (1). – URL: http://www.marhi.ru/AMIT/ Dec07Topal.php 15. Талапов В. В. Информационная модель здания – опыт архитектурного применения (Архитектура и современные информационные технологии)  // AMIT: электрон. журн. – 2008. – № 4 (5). – URL: http://www.marhi.ru/ AMIT/2008/4kvart08/Talapov/article.php

408

Список литературы

16. Дэй Мартин. BIM – это не CAD, или Почему ваш CAD-менеджер не должен нести ответственность за вашу BIM-стратегию // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15928 17. Аникеева С. О., Рыжков А. И., Талапов В. В. Технология BIM: для чего нужен BIM-менеджер? // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15913 18. Бенклян С. Э. Уровни детализации элементов информационной модели здания // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17329 19. Казанцев А. Б. Роль и место BIM в развитии крупных производственных корпораций России // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17073 20. Казанцев А. Б. Социальные аспекты модернизации сложных производственных систем: фактор героев // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17095 21. Казанцев А. Б. Особенности экономического обоснования ИТ-проектов в крупных промышленных компаниях // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17177 22. Казанцев А. Б. Особенности проектного планирования в крупных промышленных компаниях // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17237 23. Кирьякиди С. В. AutoCAD Civil 3D: пять примеров внедрения при создании инфраструктуры Олимпийских игр в Сочи // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=16726 24. Цин Гэ. BIM – это революционная технология, а революции начинаются в головах // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=16481 25. Скворцов А. В. BIM автомобильных дорог: оценка зрелости технологии // САПР и ГИС автомобильных дорог. – 2014. – № 2 (3). – С. 12–21. http://www.cadgis.ru/2014/3/03 26. В России легче добиться коммерческого успеха в разработке программного обеспечения, чем в других наукоёмких областях // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17485 27. Мир САПР в зеркале isicad // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15743 28. МОСГОСЭКСПЕРТИЗА закончила рассмотрение первого BIM-проекта // http://isicad.ru/ru/news.php?news=17440 29. Талапов В. В. BIM в России: новое здание Мариинского театра // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14257 30. Пакидов О. И. Надо наконец-то определиться: для кого делаются информационные модели здания и «рабочие чертежи» // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17411

Список литературы

409

31. Пакидов О. И. Как строитель-практик прошлого столетия видит информационное моделирование строительства // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17326 32. Пакидов О. И. Курс молодого борца на фронтах Российского BIM – информационного моделирования здания или сооружения // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15326 33. Пакидов О. И. Нужен ли России «российский BIM-стандарт» – RusBIMS? // http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=15860 34. Окладников А. П., Гоголев З. В., Ащепков Е. А. Древний Зашиверск. – М.: Наука, 1977. – 212 с. 35. Козлова Т. И. Информационная модель недвижимого объекта культурного наследия как новый инструмент работы в музеефикационной практике // Вестник Томского государственного университета. История. – 2013. № 3 (23). С. 33–37. 36. Материалы архива НПЦ г. Новосибирска по сохранению историко-культурного наследия. № П-156. Проект реставрации «Спецпроектреставрация». Шифр 605-1. Историко-архитектурный музей под открытым небом СО АН СССР в городе Новосибирске. Памятник архитектуры XVII века Спасо-Зашиверская церковь. 37. Аникеева С. О. Об опыте использования технологии BIM для музеефикации деревянных памятников архитектуры / С. О. Аникеева // Вестник ТГУ. Культурология и искусствоведение. – 2014. – №1 (13). – С. 31–36. 38. Чертилов А. К. Объекты народного деревянного зодчества в зоне затопления ложа водохранилища Богучанской ГЭС. Иркутская область, Усть-Илимский район, деревня Ёдарма // Проект Байкал. Архитектурный журнал. – 2012. – 15 мая. – URL: http://www.pribaikal.ru/ architecture-item/ article/14588.html 39. Гуаньин Чжан. Технология BIM и моделирование системы доугун для памятников архитектуры Древнего Китая // Вестник ТГУ. Культурология и искусствоведение. – 2014. – №1 (13). – С. 44–55. 40. Долженко Ю., Колосова Е., Сухачев К. Проект организации строительства: вчера, сегодня, завтра //Атомная стратегия. – 2011. – № 60. 41. Колосова Е. В., Сухачев К. А. Проект организации строительства как стратегия обеспечения своевременного ввода объекта в эксплутатацию // Нефтегазопромысловый инжиниринг. – 2012. – № 3.  42. Колосова Е., Сухачев К. Визуальные технологии моделирования на службе организации и управления строительством объектов использования атомной энергии // Атомная стратегия. – 2012. – № 64. 43. Долженко Ю., Султанова И., Сухачев К. Новые технологии управления как средство решения проблем строительства энергетических объектов // Нефтегазпромысловый инжиниринг. – 2013. – № 7.

Книги издательства «ДМК Пресс» можно заказать в торгово-издательском холдинге «Планета Альянс» наложенным платежом, выслав открытку или письмо по почтовому адресу: 115487, г. Москва, 2-й Нагатинский пр-д, д. 6А. При оформлении заказа следует указать адрес (полностью), по которому должны быть высланы книги; фамилию, имя и отчество получателя. Желательно также указать свой телефон и электронный адрес. Эти книги вы можете заказать и в интернет-магазине: www.alians-kniga.ru. Электронный адрес: [email protected]. Оптовые закупки: тел. +7(499) 782-38-89.

Талапов Владимир Васильевич

Технология BIM: суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий

Главный редактор Мовчан Д. А. [email protected]



Корректор Синяева Г. И. Верстка Паранская Н. В. Дизайн обложки Мовчан А. Г. Формат 70×100 1/16 . Гарнитура «Петербург». Печать офсетная. Усл. печ. л. 33,31. Тираж 200 экз. Веб-сайт издательства: www.дмк.рф

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)