Заведующему кафедрой
Строительства и
городского хозяйства
Сулеймановой Людмиле
Александрове
Студента Кузубова
Евгения Владимировича
(ФИО полностью)
группы МТП-22
ЗАЯВЛЕНИЕ
Прошу утвердить тему выпускной квалификационной работы
Исследование особенностей возведения крупнопанельных
многоэтажных зданий с использованием 4D-моделирования
Прошу назначить руководителем к.т.н., доц. Никулина А.И.
________________
(личная подпись студента,
дата)
Осуществлять руководство выпускной квалификационной работой по
указанной теме согласен.
___________________
(личная подпись руководителя)
Никулин А.И.
(ФИО)
_____________
(дата)
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА»
(БГТУ им. В.Г. Шухова)
Институт
магистратуры
Кафедра Строительства и городского
хозяйства
Направление подготовки
Строительство
08.04.01 (шифр, наименование)
Направленность (профиль, специализация) образовательной программы
практика организационно-технологических решений в строительном
производстве
Теория и
(наименование)
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
на тему:
Исследование особенностей возведения крупнопанельных
многоэтажных зданий с использованием 4D-моделирования
Студент (ка) Кузубов Евгений Владимирович
Зав. кафедрой Сулейманова Людмила Александровна
Руководитель Никулин Александр Иванович
Консультанты
К защите допустить
Зав. кафедрой _________________/_Сулейманова Л.А._/
«______»________________ 20____г.
Белгород 2019г.
2
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА»
(БГТУ им. В.Г. Шухова)
Институт_магистратуры________________________________________________________
_
Кафедра Строительства и городского
хозяйства_____________________________________
Направление подготовки _08.04.01 - Строительство_________________________________
(шифр, наименование)
Направленность (профиль, специализация) образовательной программы Теория и
практика организационно-технологических решений в строительном производстве
(наименование образовательной программы)
Утверждаю:
Зав. Кафедрой Сулейманова Л.А.
«_____»__________________20_____г.
ЗАДАНИЕ
на выпускную квалификационную работу студента (ки)
Кузубова Евгений Владимировича
з
(Фамилия Имя Отчество)
1. Вид выпускной квалификационной работы (ВКР) Магистерская диссертация_______
(бакалаврская работа, дипломный проект,
дипломная работа, магистерская
диссертация)
2. Тема ВКР Исследование особенностей возведения крупнопанельных многоэтажных
зданий с использованием 4D-моделирования_______________________________________
утверждено приказом по университету от «_____»_______________20____г.
№__________
3. Срок сдачи студентом законченной ВКР
____________________________________________________________________________
4. Исходные данные Данные рабочего пректа 17ти-этажного многоквартирного жилого
дома в г. Белгород, ул. Газовиков, д.13а (36 поз.)
5. Содержание ВКР (перечень подлежащих разработке разделов) ВВЕДЕНИЕ; 1 Первые
этапы возникновения современной среды BIM-проектирования; 1.1 Обоснованность
изучаемого процесса; 1.2 Building Information Modeling как основополагающая САПР
система; 1.3 Новые стадии в развитии BIM-процессов; 1.4 Опыт российского внедрения и
проектирования информационной модели; 2 Разработка информационной модели
крупнопанельного многоквартирного жилого дома; 2.1 BIM-проект как
основополагающий аспект всех циклов жизни здания; 2.2 Способы применения
трехмерной модели в строительстве; 2.3 Создание BIM-модели для дальнейшей
синхронизации и перевода модели в четырехмерное пространство; 3 4D модель как
3
средство повышения эксплуатационных качеств объекта; 3.1 Завершенный BIM-проект на
стадии эксплуатации; 3.2 Применение автоматизированных систем эксплуатации жилого
многоквартирного дома; 3.2.1 Первичная система эксплуатации; 3.2.2
Автоматизированная система эксплуатации; ЗАКЛЮЧЕНИЕ; БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК.
6. Перечень графического материала Выполнен в виде электронной презентации с
видеоматериалами
Дата выдачи задания «______»____________________ 20_____г
____________________________
_
(подпись руководителя)
Задание принял к исполнению
(подпись студента)
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
№
п/п
1
2
3
4
Наименование этапов работы
- Выбор и согласование темы ВКР;
- Согласование структуры ВКР;
- Анализ данных по теме ВКР с
помощью интернет-ресурсов;
- Нахождение необходимого
материала по теме ВКР;
- Обзор
различной
литературы,
составление библиографического
списка;
- Написание первой главы ВКР
- Составление расчетной части ВКР;
- Тщательное изучение вопросов,
рассматриваемых в ВКР;
- Напсиание второй и третьей главы
ВКР
- Формулировка выводов;
- Написание четвертой главы ВКР;
- Окончательное оформление ВКР;
- Подготовка
графического
материала , т.е. презентации для
защиты ВКР
Срок выполнения
этапов работы
1-й семестр
Примечание
2-й семестр
3-й ссеместр
4-й семестр
Студент (ка) ___________________________________________________________
(подпись)
(Ф.И.О.)
Руководитель___________________________________________________________
(подпись)
4
(Ф.И.О.)
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..6
1 Первые этапы возникновения современной среды BIM-проектирования…10
1.1 Обоснованность изучаемого процесса.……………………...……...……....10
1.2 Building Information Modeling как основополагающая САПР система……10
1.3 Новые стадии в развитии BIM-процессов………………..………………....11
1.4 Опыт российского внедрения и проектирования информационной
модели…………………………………………………………………………….21
2 Разработка информационной модели крупнопанельного многоквартирного
жилого дома.….......................................................................................................30
2.1 BIM-проект как основополагающий аспект всех циклов жизни
здания……..………………………………………………………………………30
2.2 Способы применения трехмерной модели в строительстве…...……….....37
2.3 Создание BIM-модели для дальнейшей синхронизации и перевода модели
в четырехмерное пространство……………………………………..……….…..42
3 4D модель как средство повышения эксплуатационных качеств
объекта…................................................................................................................52
3.1 Завершенный BIM-проект на стадии эксплуатации……..……………..….52
3.2 Применение автоматизированных систем эксплуатации жилого
многоквартирного дома………………..………………………………………..57
3.2.1
Первичная система эксплуатации…………………………..…………..57
3.2.2
Автоматизированная система эксплуатации………………..……….....62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….….72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..73
5
ВВЕДЕНИЕ
На
сегодняшний
день
очень
активно
развиваются
системы
автоматизированного проектирования (САПР), что напрямую сказывается на
эффективности и количестве методов реализации строительных процессов. В
среде множества различных вариаций данных систем особое место сейчас по
праву занимают системы информационного проектирования. BIM (с англ.
Building Information Modeling), а именно информационное проектирование
зданий имеет ряд неоспоримых преимуществ в сравнении с более
консервативной системой CAD (с англ. Computer-Аided Design). В то же время
BIM-технологии имеют внушительные по масштабам функциональные
возможности, позволяющие управлять проектом не только на стадии
проектирования, но и на стадиях строительства и эксплуатации зданий и
сооружений [1].
В РФ значительный интерес к информационным технологиям
проектирования связан с вынесением вопроса применения BIM на
государственный уровень. 29 декабря 2014 года глава Минстроя М.А. Мень
подписал приказ «Об утверждении плана поэтапного внедрения технологий
информационного моделирования в области промышленного и гражданского
строительства» [2]. В современном мире вездесущее внедрение BIMтехнологий является вопросом времени, 2 марта 2017 года появился первый из
четырех запланированных сводов правил, посвященных информационному
проектированию. В СП 301.1325800.2017 «Информационное моделирование в
строительстве. Правила организации работ производственно-техническими
отделами» приводятся общие принципиальные особенности использования
этой современной технологии в структуре производственно-технических
отделов,
6
описываются значимые требования к сводной модели, которые будут
оказывать влияние на процедуру приемки заказчиком или органами
экспертизы. Повсеместное внедрение элементов BIM в общий механизм
общестроительных работ даст возможность принятия целесообразных
решений на всех этапах жизненного цикла объекта – от эскизных проектов до
эксплуатации и стадии сноса, что, соответственно, является весомым
аргументом,
утверждающим
необходимость
перехода
на
технологии
информационного моделирования, а так же свидетельствующим о её будущем
влиянии на всю строительную деятельность в целом.
Многие
проектные
организации
не
используют
эффективные
инструменты управления проектами, которые включают в себя большое
количество изменений, увеличение периода труда, удорожание процесса
возведения и эксплуатации, снижение общего качества проекта. Это связано в
первую очередь с консервативным мышлением компании: "Зачем нам
внедрять что-то новое, если старые технологии справляются с поставленной
задачей?" С другой стороны, даже узнав об эффективности инновационных
технологий, руководство не внедряет их, ссылаясь на возросшие затраты,
обучение персонала, наем новых специалистов и закупку дорогостоящего
нового программного обеспечения. На сегодняшний день существуют
технологии, позволяющие эффективно управлять архитектурным проектом.
Это технология BIM, которая обеспечивает инновационный подход к процессу
проектирования
и
4D
технологии,
которые
позволяют
производить
эффективное управление проектами, используя визуальную и графическую
информацию и увязывают 3D модель во времени.
Цель и задачи
Цель научно-исследовательской работы заключается в исследовании
особенностей возведения крупнопанельного многоквартирного жилого дома,
запроектированного в Autodesk Revit с последующим переводом модели в 4D
измерение посредством ПО Synchro.
7
Задачи:
- получение
информации
и
анализирование
практических
и
теоретических навыков в среде BIM на различных стадиях строительного
процесса;
- разработка
информационной
модели
крупнопанельного
многоквартирного жилого дома в ПО Autodesk Revit;
- работа с компоновочной 3D моделью здания, перевод модели в 4D;
- создание анимации возведения здания, получение соответствующих
выводов.
Объектом
исследования
служит
информационная
3D
модель
многоквартирного жилого дома.
Предмет исследования – применяемость информационной модели для
оптимизации процессов возведения крупнопанельного многоквартирного
жилого дома.
Научная новизна
В данном проекте планируется разработать информационную модель
здания, исследовать особенности применения 4D проектирования на примере
крупнопанельного многоквартирного жилого дома, выявить недостатки и
преимущества данного метода проектирования.
Методы проведения исследования
Задачи были решены при помощи теоретических, эмпирических и
общелогических
формализация,
методов
метод
исследования,
восхождения
от
таких
как
абстрактного
идеализация
к
и
конкретному,
исторический и логический методы, опосредствованное наблюдение,
качественное описание, анализ и синтез, а также 3D и 4D моделирование.
Теоретическая,
научная
и
практическая
значимость
исследования
Проведенная
исследовательская
8
работа
позволяет
выявить
преимущества использования информационного моделирования зданий для
последующего совершенствования и исключения ошибок организационнотехнологических решений при строительстве жилых домов.
9
1. Историческая оценка становления и развития
технологий информационного моделирования
1.1 Обоснованность изучаемого процесса
Несмотря на растущее внимание технологий информационного
моделирования в нашей стране за последние десять лет, следует отметить, что
в западных странах BIM активно изучалась и развивалась в течение сорока лет.
Это опыт предыдущих поколений, который позволяет открыть полное
представление о представленных аспектах технологии информационного
моделирования зданий, так как многие трудности уже были отмечены и были
успешно исправлены. Следовательно, только принимая во внимание
существующие накопленные знания, мы можем полностью судить о состоянии
функциональных возможностей технологии BIM в определенный момент
времени.
1.2
Building Information Modeling как основополагающая САПР
система
На самом деле, учитывая логическое снижение интереса к технологиям САD
(с
англ.
Computer-Aided
Design), вы
можете
наблюдать
растущую
популярность технологий информационного проекта. Другими словами,
САПР достиг предела своего мыслимого потенциала, реализация которого
стала новой задачей, стоящей перед инженерами-проектировщиками и
требующей нестандартных, а иногда и оригинальных методов реализации:
- реконструкция существующих объектов;
- Дизайн в строгих условиях градостроительства;
- критические и короткие сроки реализации проекта;
- расчет эксплуатационных характеристик на начальных этапах, т.е. на стадии
проектирования.
Учитывая вышеизложенные положения, можно сделать следующий вывод:
крупномасштабная потеря информации часто становится препятствием.
10
Конечно, в настоящее время целесообразность применения технологий BIM
на любой стадии жизненного цикла практически не вызывает сомнений, но
более десяти лет назад эта методика вызывала больше вопросов, чем
оптимистических настроений.
Способность проектировать информацию для создания и поддержания
здоровой конкуренции, несомненно, является результатом определенных
действий, происходящих в течение длительного периода времени, эти
действия привели BIM к роли самой многообещающей системы CAD на
мировой арене.
1.3 Новые стадии в развитии BIM-процессов
Чтобы изучить основные истоки технологии BIM, необходимо обратиться к
самым ранним компьютерным истокам данной технологии.
Концептуальные основы системы BIM восходят к самому раннему времени
проектирования. В 1962 году Дуглас Энгельбарт обнаруживает свой страх в
то время, видение, которое также можно отнести к будущему строительной
индустрии в его научной работе «Повышение человеческого интеллекта» (от
англ. «"Increasing human intelligence"»).
Энгельбарт берет объект, основанный главным образом на дизайне его
внешнего вида, параметрических зависимостях и в базе данных, которая
неразрывно связана с объектом в исследовании, столько, сколько
необходимо, чтобы описать его характерные характеристики. Помимо
Энгельбарта, существует внушительный список ученых, чье влияние также
важно, это Герберт Саймон, Николас Негропонте, Ян Мачарг и Кристофер
Александер. Именно их работа повлияла на формирование ранней школы
объектно-ориентированного программирования, но не была задумана в то
время из-за недостаточной разработки графических интерфейсов, через
которые планировалось взаимодействовать с предложенной моделью
11
построения. [3].
Визуальные модели
Графический пользовательский интерфейс SAGE и программная схема
Sketchpad, разработанные Иваном Сазерлендом в 1963 году, положили начало
проектированию здания на основе геометрических компьютерных процессов.
В 1970-х и 1980-х годах были определены два основных способа отображения
и записи информации о форме объекта: «Конструктивная сплошная
геометрия» (CSG) и «представление границы» (brep) (с конструктивной
английской стереометрией и окончательным представлением). в основном
использует примитивные формы, такие как материальные и твердые объекты,
что позволяет комбинировать и комбинировать формы, представляя мир
более сложными и сложными объектами. Развитие этой технологии особенно
способствовало расцвету дизайнерских идей в стандартных архитектурных
формах, например, в оформлении окон и дверей. Процесс проектирования
требует комплексного подхода к рабочей среде, и именно здесь вновь
поднимается
вопрос
технологических
о
важности
достижений.
технологических
Вопрос
был
потребностей
настолько
важен,
и
что
характеристики первых шагов взаимодействия человека с компьютером
(взаимодействие человека с компьютером - HCI) с архитектурной точки
зрения
Картину также можно увидеть в книге Николаса де Моншау «Космический
костюм»
«Fashion Design Apollo», что, безусловно, поначалу выглядит поразительно.
Первые издания произведений де Моншау также включали информацию о
разработках в области CAD и BIM, но позже оставили книгу как информацию
об исследованиях был немного связан с космической гонкой, а также с
развитием эпохи холодной войны.
12
Создание базы данных. Дизайн здания
Первые шаги к формированию информационного дизайна были сделаны в
двадцатом веке. В 1960-х годах начали появляться первые программы,
которые в основном были направлены на моделирование объекта. Ни одна из
компонентов проекта не была подвергнута сомнению. Через несколько
десятилетий программы были развернуты и нашли свое место в среде
проекта, поэтому их разделение на группы по определенным критериям стало
естественным. Отдельные элементы здания, созданные с помощью
программного обеспечения BDS (Building Description System), которое было
самым последним в то время и по-своему являются структурными
компонентами конкретного здания,
- Это большое достижение для САПР. В BDS функции, которые сейчас
используются для создания современных моделей, появились первыми:
программа позволила добавлять информацию об их материалах и
поставщиках, что, несомненно, упростило строительные работы после
проектирования. Если говорить об экономической целесообразности
нововведений,
то,
согласно
расчетам
разработчика
программ,
их
использование позволило снизить стоимость проектирования на 50%. Однако
до формирования современной BIM еще предстоит проделать большую
работу, прежде всего, была решена проблема организации совместной работы
участников строительной отрасли. Например, BDS был создан до
распространения персональных компьютеров, то есть круг
Пользователи не были обширными. В 1980-х годах в Англии наблюдались
обширные разработки в этой области. Программа RUCAPS, созданная в
1986 году, впервые включала концепцию этапов процесса строительства, что
сразу же нашло отражение в строительстве реальных объектов, одним из
которых был третий терминал в лондонском аэропорту Хитроу [4]. его
модель показана на рисунке 1.
13
Рисунок 1 – Визуализация терминала аэропорта
Кроме того, одним из наиболее важных событий развития в индустрии
BIM является создание Центра комплексного проектирования объектов
(CIFE) в 1988 году Пола Тенхольца, поскольку это мероприятие приблизило
студентов
и
представителей
отрасли
для
дальнейшего
развития.
четырехмерный дизайн, внешний вид здания. Таким образом, две основные
тенденции в развитии технологий информационного моделирования
начинают
активно
развиваться
в
течение
следующих
нескольких
десятилетий: разработка специализированных транспортных комплексов для
повышения эффективности строительной отрасли, а также понимание
основных
моделей
BIM
как
прототипов,
которые
должны
быть
проанализированы и улучшены на основе общепринятых критериев.
В 1993 году была организована программа Design Design Advisor в
Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. «Получить отзыв».
Программа использует модель объекта здания, производит графический
анализ для предоставления информации о возможных изменениях в
выполнении проекта, принимая во внимание альтернативные внешние
условия, геометрические решения, свойства используемых материалов и т. Д.
Создание
Design
Advisor
было
одним
из
первых
инструментов
проектирования, включающих функции оптимизации, поэтому решения
14
принимаются на основе ряда критериев.
Виртуальное здание
Несмотря на очевидную однополярность технологий BIM в мире (до
этого - эксклюзивные данные США), советский мир смог противостоять
предыдущим разработкам двух жанров программирования, которые во
многом стали определять рынок моделирования. информации в той форме, в
которой мы можем наблюдать сейчас. Леонид Райз и Габор Бояр теперь
известны как соучредители и основатели основных платформ Revit и
ArchiCAD. ArchiCAD был разработан в 1982 году в Будапеште на частном
предприятии физиком Габором Бояром. Первой версией ArchiCAD было
программное обеспечение Radar CH, основанное на технологии системы
описания зданий, Radar CH был выпущен в 1984 году и выпущен для
операционной системы Apple Lisa. Позже этот программный пакет получил
свое самое известное название ArchiCAD и стал первым инструментом BIM,
установленным на персональном компьютере (ПК).
Тем не менее, новейшее программное обеспечение в то время не
изменилось в конкретной производительности, в которой Boyari постоянно
сталкивался с ограничениями программного обеспечения для ПК. Это не
могло повлиять на отсутствие крупных проектов, реализованных в ArchiCAD
в первые годы его запуска на рынке строительных технологий.
Леонид Райз и Ирвин Юнгрейс также стояли у истоков компаний, которые в
настоящее время занимают лидирующие позиции на рынке программной
архитектуры и строительных систем, их первой идеей была компания Charles
River Software в Кембридже, штат Массачусетс.
Эти двое хотели создать свою собственную версию программы,
способную обрабатывать гораздо более сложные проекты, чем ArchiCAD. Их
первым сотрудником был Дэвид Конант, высококвалифицированный
архитектор, который разработал оригинальный интерфейс программы,
хранящийся в девяти его обновлениях. До 2000 года компания завершила
15
разработку своего программного пакета, который нам известен на
сегодняшний день, а именно «Ревит». Основное внимание было уделено
расширению
функциональности.
В
2002
году
Autodesk
приобрела
программное обеспечение Charles River Software, чтобы активно продвигать
существующие разработки, которые прямо противоречили его собственному
архитектурному мышлению.
Revit стал по-настоящему революционным продуктом в области
информационного моделирования, эта платформа использовала среду
визуального программирования для создания «семейств», которые имели бы
диапазон параметров, Revit также стал первым продуктом, в который встроен
индикатор
времени
как
неотъемлемый
элемент
четырехмерного
моделирования прогнозируют процессы строительства на основе модели
BIM и полностью моделируют процесс строительства. первый
возможность протестировать себя появилась в журнале Revit software
время проектирования и строительства Башни Свободы в Манхэттене,
модель которой можно увидеть на рисунке 2.
16
Рисунок 2 – построенная 3D модель Башни Свободы в Манхэттене
Этот проект был проведен в нескольких отдельных моделях, но связаны и
разработаны они были в режиме реального времени, что позволило оценить
экономический аспект проекта и стоимость материальных ресурсов в нужное
время. Хотя график проекта был несколько нарушен из-за политических
причин, фактический прогресс в координации строительных процессов и
эффективного планирования операций в стране стал аргументом в пользу
улучшения разработки программного обеспечения, которое может быть
использовано для взаимодействия всеми участниками, участвующими в
реализации проекта [6].
Разработка принципов сотрудничества
Первоначально Revit активно разрабатывается, существует тенденция
тесного взаимодействия архитектурных моделей и инженеров смежных
разделов, поэтому логичное действие Autodesk: они берут некоторые
17
специальные версии Revit для каждого из участников проекта, архитекторов,
конструкторов и инженеров смежных разделов эта программа пользовалась
большим спросом. Такое развитие в больших масштабах, не может не
приносить плоды, до сих пор Revit можно рассматривать в качестве базовой
платформы для реализации промышленных проектов в больших масштабах,
где BIM подход к конструкциям особенно важен. Revit 6, выпущенный в 2004
году, устанавливает определенные алгоритмы, которые успешно хранятся в
настоящее время, а именно в 18-й версии. Эти алгоритмы в основном состоят
из
принципа
единой
модели
корня,
успешно
комбинируя
все
вспомогательные модели, которые могут быть доступны для общественности
и персонализированных, другими словами, изменения в любом из разделов
проекта могут быть сделаны исключительно лица с определенными правами.
С 2004 года эти нововведения позволяют им свободно работать в проекте в
неограниченном количестве участников, независимо от их местоположения.
Еще одним важным этапом в истории развития технологии BIM является
создание формата для передачи данных в единой информационной модели Международный
фонд
класса
(МФК).
Это
решение,
безусловно,
представляется целесообразным, так как дизайнеры использовали и всегда
использовать широкий спектр различных программ, которые в некоторых
случаях приводят к трудностям в дальнейшем сотрудничестве.
«Информация» является ключевым понятием в структуре
моделирования информации, то есть небольшая неточность его
воспроизведение, которое может быть связано с изменением передаваемых
форматов может привести к глобальным последствиям. Эта проблема стала
настолько мрачной, что, в дополнении к единой универсальной форме,
большие усилия были направлены на создание программного пакета,
который будет разработан исключительно координации между различными
формами. Решение было найдено в очень популярной программе, которая в
настоящее время из-за своей обширной функциональности пользуется
18
повышенным спросом, а именно NavisWorks. Navisworks позволяет
координировать
все
распространенные
модели
данных,
создавать
потенциальные возможности для реализации различных строительных
операций и определять удары, примеры визуального размытия воздействия
можно
увидеть
на
рисунках
3
и
Рисунок 3 – Визуализация пересечения стояка ВК и пустотной плиты
перекрытия в Navisworks
19
4.
Рисунок 4 – Визуализация коллизии ЭЛ и стояка ВК в Navisworks
Сегодня Revit является одной из основных платформ для
проектирования BIM, объединяет архитекторов, дизайнеров и инженеров, с
каждым годом совершенствуется программный комплекс, появляется все
больше и больше дополнений в расчете освещения, изоляции, акустических
свойств пространства, [7]. Диаграмма, предназначенная для расчета одного из
этих факторов, показана на рисунке 5.
Рисунок 5 – Солнечная 3D-диаграмма, воплощенная в Revit
20
Общая концепция технологий BIM сегодня составляет более десяти
лет, но индустрия приближается только с осознанием основных
преимуществ широкого использования информационного моделирования.
Тесное взаимодействие человеческих и компьютерных умственных
способностей, добавленная технология реальности, облачные сервисы,
разработанная среда генерации - все это продолжает вносить активный
вклад в развитие технологий.
1.4
Опыт
российского
внедрения
и
проектирования
информационной модели
Первый опыт разработки BIM-технологий в России восходит к 1980-м
годам, но работа отдела Л.Н. Авдотина в Московском архитектурном
институте не смогла продолжить свою деятельность в то время.
В начале XXI века картина резко изменилась, благодаря тому, что ведущие
разработчики компании Autodesk Computer Design в нашей стране
постепенно стали получать информацию о технологиях BIM. 2008 год
ознаменовался презентацией одной из первых работ BIM в нашей стране,
была представлена информационная модель главного строительного
комплекса НГУ в Новосибирском Академгородке, представленная на
рисунке 6.
21
Рисунок 6 – Модель ГК НГУ, спроектирована в 2008 году
Авторы проекта запустили многообещающие планы, которые включали
проектирование на основе концептуальной модели, процессы управления для
последующих строительных работ, но глобальный финансовый кризис не
позволил планированию стать реальностью, реализация была отложена на
неопределенное время.
Только на первом этапе комплекс был завершен в 2015 году, применение
моделирования
информации
на
этом
этапе
внедрения
показало
экономический эффект почти в один миллиард рублей.
Нельзя не упомянуть влияние Интернета на темпы развития технологий BIM
в России, сообщество isicad, которое может появиться из рисунка 7, уже
шесть лет является мощной платформой для публикации статей от ведущих
экспертов,
работающих
напрямую.
в
области
информационного
моделирования, с целью решения задач CAD-технологий и моделирования
информации, обеспечения эффективности. Советы по внедрению данной
методики в повседневную жизнь строительной отрасли [7] .
22
.
Рисунок 7 – Крупнейший интернет-портал России, посвященный BIMтехнологиям – isicad.ru
В течение последних пяти лет информация о моделировании активно
поддерживалась на всех уровнях государственного управления на заседании
Совета при Президенте Российской Федерации 4 марта 2014 года,
посвященном вопросам инновационного развития и модернизации России.
Учитывая современное состояние строительной отрасли при подготовке
стратегии инновационного развития отрасли, планируется поэтапное
внедрение технологий BIM в области гражданского и промышленного
строительства. Также планировалось уделить особое внимание вопросам
рассмотрения проектной документации, в основе которой лежит комплексное
применение технологий информационного моделирования. Исходя из
вышеизложенного, можно сделать разумный вывод о том, что правительство
серьезно
заинтересовано
во
внедрении
современных
и
активно
развивающихся технологий.
Подобные решения были отражены в официальных постановлениях, поэтому
в конце 2014 года министр строительства и жилищного строительства России
23
Михаил Мень ввел приказ №. 926 / ПР "Об утверждении плана поэтапного
внедрения
информационных
технологий
моделирования
в
области
промышленного и гражданского строительства". Этот документ включал в
себя следующие задачи:
- утвердить план постепенного внедрения технологий BIM;
- определить рабочую группу по инициативе по решению вопросов,
связанных
с
планом
в
Министерстве
строительства
и
жилищно-
коммунального хозяйства Российской Федерации;
- следить за выполнением этого заказа.
План реализации этапов информационных технологий моделирования можно
найти на рисунке 8.
Подобные решения отразились и в официальных постановлениях, так, в
конце 2014 года министр строительства и ЖКХ России Михаил Мень
представил приказ № 926 / пр "Об утверждении плана поэтапного внедрения
технологий информационного моделирования в области промышленного и
гражданского строительства." Данный документ заключен в себе следующие
задачи:
- утвердить план постепенного внедрения BIM-технологий;
-
выявить инициативную рабочую группу для
решения вопросов
относительно плана при Министерстве строительства и ЖКХ РФ;
- проконтролировать исполнение настоящего приказа.
С помощью поэтапного внедрения технологий информационного
моделирования можно ознакомиться на рисунке 8.
24
Рисунок 8 – принятие решения о внедрении BIM
25
Конец 2014 года был насыщен событиями, связанными с активизацией
деятельности в области информационного моделирования в России. Именно
в этот период Мосгосэкспертиза приступила к обучению персонала, а также
определила ключевые требования к модели на этапе экзамена, тем самым
облегчая рассмотрение моделей BIM в широком смысле.
Активное внедрение современных технологий продолжается в 2015 году, о
чем свидетельствуют следующие мероприятия:
- количество компаний, внедряющих технологии BIM, быстро растет;
- Специалисты, работающие в соответствующих программах, а также те, кто
имеет представление о концепции BIM, пользуются большим спросом [8];
- растущий интерес к технологиям информационного моделирования в связи
с обилием бесплатных услуг, которые включают вебинары, консультации,
семинары, конференции и так далее.
- внедрение приложений внутреннего производства BIM;
- появление нескольких консалтинговых компаний, специализация которых
основана на внедрении технологий BIM [9];
-
Использование
технологий
информационного
моделирования
для
реализации ключевых и важных проектов, таких как проект BIM нового
здания Мариинского театра, показанный на рисунках 9 и 10.
26
Рисунок 9 – Визуализация Второй сцены Мариинского
театра
Рисунок 10 – BIM-модель театра
Основными целями программы реализации на 2016 год были следующие:
- внести изменения в действующие нормативные документы;
-
разработать
новые
нормативные
27
документы,
регламентирующие
применимость информационной модели на протяжении всего жизненного
цикла объекта.
Однако достижение этих целей было отложено на длительный период
времени, поэтому первые совместные предприятия по вопросам BIM были
выпущены только в 2018 году. С 1 марта 2018 года действуют три
нормативных документа:
1)
СП 328.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве.
Правила описания компонентов информационной модели»;
2)
СП 331.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве.
Правила обмена между информационными моделями объектов и
моделями, используемыми в программных комплексах»;
3)
СП 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве.
Правила оформления информационной модели объектов на различных
стадиях жизненного цикла».
В 2018 году начата разработка базовых стандартов, определяющих
основные
принципы,
понятия
и
терминологию
БИМ:
ГОСТ
Р
«Организация информации о строительных работах. Информационный
менеджмент с применением информационного моделирования. Часть 1.
Основные принципы и понятия» и ГОСТ Р «Организация информации о
строительных работах. Информационный менеджмент с применением
информационного моделирования. Часть 2. Стадия создания активов».
Аналогичные стандарты ИСО (ISO 19650-1 и ISO 19650-2), находятся в
настоящее время в завершающей стадии разработки. Эксперты ПК 13
«Обработка, хранение и обмен информацией, относящейся к строительным
работам» ТК 465 «Строительство», принимают участие в этих работах с 2017
года [10]. Система
нормативно-технических
документов
в
общей
сложности будет включать в себя 15 национальных стандартов (ГОСТ Р),
10 сводов правил, в том числе: 13 ГОСТ Р и 4 СП – документы, разработанные
по основополагающим (базовым) направлениям; 2 ГОСТ Р и 6 сводов правил
28
– для отдельных стадий жизненного цикла [10].
История развития BIM-технологий в России наглядно демонстрирует,
что путь информационного моделирования в своем начальном состоянии был
тернист и не лишен трудностей, и только, начиная с конца 2014 года, можно
судить о неуверенном, шатком, но все же выходе России на мировой рынок
BIM-технологий.
29
Глава 1. Выводы
В Главе 1 приведены конкретные исторические данные, которые
являются основанием о поэтапном развитии BIM-технологий. Определены
начальные факторы, способствующие зарождению активно развивающейся
отрасли,
выявлены
предпосылки,
которые
свидетельствовали
о
необходимости тех или иных изменений. Приведена оценка опыта
зарубежных компаний, параллельно с ней производится анализ факторов,
влияющих на зарождение технологий информационного моделирования на
территории России. Представлена хронология событий, отображающая
длительный путь BIM-технологий от первых моделей до сегодняшнего дня.
30
Глава
2
Разработка
информационной
модели
крупнопанельного многоквартирного жилого дома
2.1
BIM-проект как основополагающий аспект всех циклов
жизни здания
Как упоминалось ранее, объектом исследования является информационная
модель многоквартирного дома. Разрабатываемая модель основана на
проектной
документации,
выполненной
в
классической
версии
-
разработанной в программном комплексе AutoCAD и подвергнутой
негосударственной
проектные
экспертизе
решения
были
строительных
перенесены
в
объектов,
среду
поэтому
все
информационного
моделирования. были проверены.
С другой стороны, следует отметить, что этот вариант больше не является
предпочтительным,
так
как
первоначальный
проект
установки
в
технологической среде BIM имеет ряд преимуществ [11].
Проектирование зданий и сооружений действительно является длительным
процессом, который включает в себя следующие этапы:
- разработка эскизного проекта;
- Создание проектной документации (ПД);
- создание рабочей документации (РП);
- Выполнение дизайн-проекта.
Уровень развития каждого этапа напрямую влияет на оценку качества
конечного
результата.
Для
лучшего
понимания
функциональности
концепции технологии BIM для каждого из этапов необходимо рассмотреть
каждый из них по-своему.
Дизайн дизайн
В основе любого архитектурного дизайна лежит в первую очередь дизайн
проекта. Именно на этом этапе происходят крупные, но все же первичные
31
разработки, которые в будущем могут быть изменены в соответствии с
требованиями, установленными Клиентом, разработчиками разделов и так
далее. Основной целью на этапе проектирования является успешная
координация концепции будущего объекта [12], часто принятие решений и
составление работы в качестве концепции. Для проекта, скорее всего, будут
развиваться трехмерные модели, так как они позволят вам увидеть
следующий объект с наиболее реалистичной точки зрения восприятия
реальности. Визуальное представление обоих форматов дизайна можно
увидеть на рисунке 11.
Рисунок 11 – пример 2D и 3D визуализации одного объекта
Проектная документация
Основной стадией в проектировании является непосредственно
разработка ПД, так как превалирующий объем работ выполняется именно
здесь, именно во время разработки ПД происходит согласование проектных
идей с соответствующими органами. В соответствии с Постановлением
Правительства РФ №87 от 16 февраля 2008 года
32
проектная документация включает в себя 12 разделов, их общий перечень
представлен в таблице 1.
Таблица 1 – Состав проектной документации [13]
№ раздела
Наименование
Шифр
1
Пояснительная записка
ПЗ
2
Схема планировочной организации земельного участка
3
Архитектурные решения
АР
4
Конструктивные решения
КР
Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженернотехнического
обеспечения,
перечень
инженерно-технических мероприятий, содержание
технологических решений
5
ПЗУ
ИОС
6
Проект организации строительства
ПОС
7
Проект организации работ по сносу или демонтажу
объектов капитального строительства
ПОД
8
Перечень мероприятий по охране окружающей среды
ООС
9
Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности
ПБ
10
Мероприятия по обеспечению доступа инвалидов
ОДИ
10’
Требования к обеспечению безопасной эксплуатации
объекта капитального строительства
ТБЭ
11
Смета на строительство объектов
СМ
11’
Мероприятия
зданий
12
Иная документация
по
обеспечению
энергоэффективности
ЭЭ
Рабочая документация
В данный промежуток времени создаются чертежи, отличающиеся
особенной детализацией, выполняются спецификации по всем разделам
проекта.
Главная
цель
этого
этапа
–
максимально
обеспечить
информационную полноту картины разрабатываемого проекта для успешного
выполнения строительно-монтажных работ (СМР).
33
Дизайн-проект
На этом этапе основное внимание уделяется внутренней структуре здания, а
точнее его внутренней части. Дизайн-проект обычно напрямую связан с
двумя требованиями: функциональным назначением здания и его
стилистическим направлением. Предпочтения клиента формируют
окончательное представление об объекте, после чего создаются подробные
чертежи раздела «Технологические решения».
Функциональность информационной модели на этапах производства проекта
Принцип единства является основным принципом BIM, поэтому однажды
воспроизведение модели может служить широким целям на всех этапах
жизненного цикла здания. Различные требования к информационной модели
соответствуют различным фазам, модель BIM находится в процессе
непрерывного развития, но компьютеризация является неизменным
элементом этапов проектирования и строительства, а также этапов
эксплуатации.
На этапе проектирования модель не только развивается с нулевого уровня, но
и заполняется основной массой информационной нагрузки, которая будет
удерживаться до разложения объекта.
Этап проектирования концепции проектирования играет фундаментальную
роль, поэтому модель информации может быть разработана в простейшей
форме, например, в области исключительно архитектурных решений. На
этапе предварительного проектирования наблюдаются следующие операции:
- быстрое воспроизведение уже существующей инфраструктуры;
- изучить дизайн территории;
- разработка ряда вариантов;
34
- предварительная оценка экономических и временных затрат; анализ
различных архитектурных решений, принятых с точки зрения существующих
разработок;
- создание эскизов линейных объектов;
- реализация визуализации объектов.
Исходя из вышеизложенных положений, мы можем сделать вывод, что фаза
проектирования является отправной точкой для создания будущих
дизайнерских решений в области технологий BIM.
Связь специалистов смежных секций, в которой можно сослаться на
проектировщиков, инженеров ОВ, ЭЛ, ВК и т. д., Развивается непосредственно
на стадии разработки. Более того, преимущества моделирования информации
более четко обозначены, одним из них, безусловно, является возможность
одновременной работы всех специалистов в одном файле. Совместная работа
состоит из следующих аспектов:
- каждому участнику проекта назначается своя часть работы по модели
проекта;
- каждый раздел проектной документации полностью находится в ведении
соответствующего специалиста;
- Внешние ссылки помогают без проблем организовать принцип
сотрудничества;
- Связанные разделы используются другими участниками проекта без
возможности изменения;
- Все изменения синхронизируются с одной моделью хранилища и
появляются в каждом из связанных файлов.
Более наглядно принцип совместной работы демонстрирует рисунок 12.
35
Рисунок 12 – Принцип совместной работы в информационной
модели
Единая информационная модель представляет собой бесконечное хранилище
различных вариантов PD. Сокращения, фасады, подробные чертежи стыков и
т. д. вытекают из информационной модели пространства, поэтому затраты на
оплату труда сводятся к минимуму.
Работа со спецификацией является наиболее очевидным преимуществом
использования модели BIM для создания RD. Соответствующая информация,
которая была первоначально определена на начальных этапах ее разработки,
дополнена соответствующими столбцами утвержденных ГОСТов.
Преимущества, обнаруженные на более ранних этапах реализации проекта,
были сохранены на этапе создания проекта. Дизайн-проект, реализованный с
использованием технологий информационного моделирования, включает в
себя:
- функциональное зонирование помещений;
- расстановка техники и мебели, представленной в трехмерном формате;
- Схемы 3D инженерных систем.
Говоря о результатах анализа влияния технологий BIM на проектные работы,
вы можете выделить следующие особенности:
- виды, разрезы, фасады и типы других перспектив формируются
36
автоматически;
- коллизии обнаруживаются в соответствии со всеми элементами модели; на
рис. 13 показано пересечение элементов;
Рисунок 13 – Конфликт разделов ВК и ЭС.
- представление двухмерных и трехмерных чертежей;
- широкая индивидуализация проекта;
- изменчивость проекта, обусловленная быстрым внесением возможных
изменений;
- Создание документации (ведомости, спецификации и т. Д.) Автоматически в
соответствии с требованиями ГОСТ [14].
Подводя
итог
вышеприведенной
передаче,
трудно
недооценить
положительное влияние моделирования информации на здание во всем
диапазоне операций, выполняемых на этапе проектирования объекта. Тем не
менее, как и все современные технологии BIM требует немало внимания на
порядок его осуществления. Особое внимание в основном уделяется этапу
вовлечения сотрудников [15], готовности к потенциальной опасности и
начальному снижению производительности. Несмотря на возникающие
трудности, конечный результат в 9 из 10 случаев будет зависеть только от
37
вложенных ресурсов, как финансовых, так и трудовых.
2.2 Способы эксплуатации трехмерной модели в строительстве
Информационная модель здания находит свое применение на абсолютно
любом этапе жизненного цикла объекта, схема взаимодействия всех
участников проекта представлена на рисунке 14 [16].
а) 2D проектирование; б) BIM-моделирование
Рисунок 14 – Взаимодействие участников проекта при различных подходах к его
реализации
Тем не менее, этапы строительства и эксплуатации менее изучены в
технологиях BIM [17], часто заказчик, используя информационную модель и
полагаясь на требования
Нормативная документация ограничивается только трехмерным визуальным
представлением
будущего
проекта,
не
задумываясь
о
технических
преимуществах моделирования информации для более поздних фаз проекта
[18]. Особое внимание следует уделить адаптации модели информации для
этапа
строительства
объекта,
поскольку
перечень
возможных
функциональных процессов действительно обширный:
- организация взаимодействия проектировщиков и строительных организаций;
38
- организация и управление строительными процессами;
- получение достоверной информации о рабочем времени (4D модель, в
которую в качестве дополнительного параметра вставляется
«Время»), реализуется через календарь и рабочие часы сети;
- получение разумной информации о стоимости работ (модель 5D:
«стоимость» присутствует в качестве дополнительного параметра) [19];
- Осуществление надзора за строительством: используя планшетный
компьютер с ранее загруженной информационной моделью, инжиниринг
непосредственно на строительной площадке делает записи, информация для
которых синхронизируется с одной моделью, поэтому проектная организация
получает наибольшую информацию надежность;
- прогнозирование динамики выполнения работы, а также ее отслеживание;
- точное определение материальной потребности [20]. Одновременное
выполнение заданий,
что способствует доставке объекта в установленные сроки, нет
Это представляется возможным при традиционных методах проектирования,
поскольку ядро технологии BIM заключается в формировании всего проекта
в едином информационном пространстве. Благодаря модели 4D процесс
объединения нескольких параллельных графов рабочих процессов
организаций или групп значительно упрощен. Это позволяет не только
анализировать соответствие текущих этапов строительства декларации, но и
добавлять финансовые показатели для определения денежных ресурсов,
необходимых для устойчивости объекта на каждом этапе [21]. Технологии
BIM позволяют систематизировать известные процессы, как показано на
рисунке 15, экономя как финансовые, так и трудозатраты.
39
Рисунок 15 – Традиционные задачи, решаемые с помощью информационной
модели
40
Комплексный контроль выполнения работ, постоянный доступ к визуальной
составляющей проекта, а также другие перечисленные выше преимущества,
основанные исключительно на информационной модели, уже являются
очень важным аргументом в пользу эффективной адаптации технологий
BIM во время работ строительство и монтаж. Однако модель BIM может
быть не только основным инструментом для достижения цели, но и
возможностью использования различных систем современного
программного обеспечения, поэтому потенциал информационной модели во
многом раскрывается.
Более детальное изучение современного рынка технологических решений в
области информационного моделирования показывает, что процесс
оптимизации традиционных решений находится в постоянном развитии.
Продуктом оптимизации таких решений является разработка групп
компаний, например, программных систем, которые нацелены на
планирование и мониторинг хода строительных работ, заслуживают особого
внимания. Одна из наиболее интересных технологий, реализованных в этих
системах:
1) Лазерное сканирование - это технология, направленная на обновление
модели. Изменения, происходящие на строительной площадке, должны
быть внесены в модель информации, разработанную на этапе
проектирования, которая затем является непосредственно текущей
(текущей) моделью, которая будет использоваться для последующей
эксплуатации объекта капитального строительства. Технология лазерного
сканирования позволяет обнаруживать существующие удары (неточности),
а также помогает вносить изменения в исходную модель, так как при
наложении песка видимых пятен выявляются видимые различия. Текущая
информация доступна в графической, визуальной и числовой форме [26, 19].
41
2) Сферические панорамы представляют собой фотореалистичное
изображение объекта, состоящее из большого количества отдельных
широкоугольных снимков окружающей действительности [26]. Эта
технология помогает решить многие проблемы:
- процесс строительства контролируется на любой произвольный период;
- обновление модели проекта;
- в случае работы некоторых организаций по аналогичным объектам
преимущества и недостатки быстро выявляются;
- Обеспечение легкости полевого надзора.
Интегрированное использование одной или нескольких программных
систем различными разработчиками, а также информация, представленная
на этапе проектирования, позволяет в значительной степени реализовать
преимущества BIM. Большинство ощутимых изменений, связанных с
шоками, вносятся в проект на этапе проектирования, преждевременная
коррекция этих недостатков в будущем может привести к значительным
финансовым потерям. Тем не менее, использование информационного
моделирования даже на этапе строительства может сделать процесс
реализации проекта экономически целесообразным.
Схема, показанная на рисунке 16, ясно показывает, что минимизация
необоснованных финансовых затрат является одной из важнейших задач
моделирования информации, решение которой охватывает все этапы
строительной отрасли.
42
Рисунок 16 – ресурсораспределение на всех этапах жизненного цикла объекта
Время обнаружения коллизии прямо пропорционально стоимости ее
исправления в дальнейшем, т.о. технологии BIM можно трактовать как
наиболее эффективные мероприятия, направленные на уменьшение затрат по
реализации объекта.
2.3
Создание BIM-модели для дальнейшей синхронизации и
перевода модели в четырехмерное пространство
В качестве объекта принят 17ти-этажный многоквартирный жилой дом в г.
Белгород, по ул. Газовиков 13а. Информационная модель создается на основе
доступной проектной документации, выполненной с использованием
стандартных
компьютерных
инструментов.
Разработка
модели
осуществляется в нескольких разделах, прилегающих к разным дизайнерам,
модель BIM включает в себя следующие разделы проектной документации:
АР (архитектурные решения), КР (конструктивные решения), «Система
электроснабжения» » Система водоснабжения и водоотведения "вентиляция и
кондиционирование,
тепловые сети.
43
После детального изучения имеющихся базовых данных, т.е. исходной
проектной документации и объема выполненных работ, было разработано
техническое задание, одним из наиболее важных моментов которого является
указание уровня детализации определенной части проект. Существуют уровни
детализации (LOD) от LOD100 до LOD500, показанные на рисунке 17, уровни
детализации
напрямую
связаны
с
ожидаемыми
функциональными
особенностями будущей модели, ее назначением, а также со стадии
документирования, поскольку рабочая документация требует высочайший
уровень развития. LOD300 был выбран в качестве основного LOD в этой
работе для каждого из разделов проекта как наиболее подходящий для
будущей адаптации к эксплуатационным потребностям.
LOD200
LOD300
LOD350
Рисунок 17 – Уровни проработки элементов модели на примере оборудования
системы ВК
Информационная модель создается на нескольких связанных файлах, основой для
которых является архитектурная модель, которую можно увидеть на рисунке 18.
44
Рисунок 18 - Архитектура разрабатываемого объекта
Основные процессы построения работы схожи в каждом из разделов:
модели возводятся на основе заранее разработанных элементов, несущих в
себе определенную информацию. Пример разрабатываемого элемента, а
именно «семейства», представлен на рисунке 19.
Рисунок 19 – Пример разрабатываемого семейства раздела АР
45
Присутствует возможность
одновременной
работы
в
файле
нескольких инженеров-проектировщиков, подобный функционал реализуется
на уровне «рабочих наборов» в соответствии с рисунком 20,
«рабочий набор» представляет собой определенный доступ к тем или иным
компонентам модели исключительно для указываемого пользователя.
Рисунок 20 – Пример организации рабочих наборов модели
После завершения деятельности проектировщика секции
К АР могут присоединяться «инженеры-смежники», рабочий процесс
которых показан на рисунке 21. Они, используя неизменный сборочный
узел, заполняют его инженерным оборудованием и системами, также
отслеживают любые изменения в первоначальном проекте, сравнить модели
других инженеров, сделать контроль мерцания. Иерархия связанных файлов
соблюдается в соответствии с рисунком 22.
46
Рисунок 21 – Модель раздела ВК
Рисунок 22 – Организация работы со связанными файлами модели ВК
Законченные модели с настроенными видами, один из которых
представлен на рисунке 23, с правильно выведенными
47
спецификациями собираются в один файл – модель информации.
Рисунок 23 – Схема водоотведения
Кроме того, модель повторно проверяется на наличие коллизий и других
ошибок проектирования, после чего она становится специализированным
форматом, предназначенным только для считывания геометрии объекта и
информации, связанной с этим, без возможности радикального изменения
элементов Сборка и передача клиенту в СМИ в нескольких экземплярах.
Окончательный вариант проделанной работы включает в себя:
- информационная модель участка ВК (водоснабжения и канализации) в
соответствии с рисунком 24;
48
Рисунок 24 – Модель ВК
- информационную модель раздела ОВ (отопление и вентиляция) в
соответствии с рисунком 25;
Рисунок 25 – Модель ОВ
- информационную модель раздела ЭС (электрические сети) в
соответствии с рисунком 26;
49
Рисунок 26 – Модель ЭЛ
- модель раздела КР, которую для снижения размера целесообразно
разделить на три части: Фундаменты, Ниже нуля и Выше нуля – рисунок 27,
28;
Рисунок 27 – Модель КР
50
Рисунок 28 – Модель КР
Сводную модель – центральный файл, являющийся сборкой всех разделов
проекта в соответствии с рисунком 29.
Рисунок 29 – Сводная модель
51
Глава 2. Выводы
В ходе реализации Главы 2 ВКР были освоены инструменты ПО Revit на
примере проекта 17ти-этажного многоквартирного жилого дома. Также
описаны возможные действия, связанные с мероприятиями касательно
синхронизации сводной модели в 4D.
Основываясь на ранее изученных материалах, была воссоздана
многофакторная информационная модель жилого многоквартирного дома,
состоящая из шести связанных файлов, в ходе выполнения модели был
протестирован принцип «совместной работы», о котором шла речь в Главе
1. Логичным завершением работы на данном этапе является готовая
информационная модель, которую можно синхронизировать с ПО Synchro 4D
для дальнейшей работы над ней с увязкой во времени.
52
Глава
3
4D
модель
как
средство
повышения
эксплуатационных качеств объекта
3.1 Завершенный BIM-проект на стадии эксплуатации
Схема, показанная на рисунке 30, ясно показывает, что информационный
компонент модели играет первостепенную роль, а его влияние на разных
этапах жизненного цикла различно. На этапе проектирования преобладает
влияние геометрического представления объекта на информативность,
наиболее отчетливо это изменение проявляется при построении объекта. На
последнем этапе, т. Е. Во время эксплуатации здания, идеология BIM
проявляется в наибольшей степени, так как в этом случае, впервые за весь
жизненный цикл здания [23], появляется информация, формы и
представления. геометрия теряет свое доминирующее положение.
Рисунок 30 – Отношение значений геометрии и информации проекта на
различных этапах жизненного цикла [24]
С точки зрения собственности на отрасль BIM, операционная фаза, повидимому, менее скоординирована всеми вышеупомянутыми фазами,
поскольку, когда слово «BIM» произносится, первая мысль состоит в том,
53
Разумеется, дизайн редко напоминает этап строительства объекта и
практически никогда не срабатывает. Однако этот этап является самым
длительным периодом времени, продолжительность которого напрямую
влияет на финансовые затраты, поэтому общие эксплуатационные расходы
часто в несколько раз превышают предыдущие затраты [25]. Поэтому
следующий
вывод
совершенно
ясен:
современные
технологии
и
строительные технологии должны быть направлены на оптимизацию
процесса строительства и эксплуатации конструкций.
Возможности информационной модели на этапе эксплуатации состоят из
следующих функций:
- управление эксплуатационной документацией;
- источники контроля;
- нормальная работа инженерной и информационной инфраструктуры;
-интеграция с системой BMS объекта, пример которой можно увидеть на
рисунке 31;
- оборудование и бухгалтерские гарантии;
- оценка эффективности управления, инвентаризации и технического
контроля.
Рисунок 31 – Схема работы BMS (Building Management System)
54
В течение жизненного цикла объекта модель BIM обеспечивает:
- Разумное планирование затрат на текущий и капитальный ремонт зданий,
обоснование финансовых затрат;
- прогнозирование годового бюджета на эксплуатацию объекта;
- создание концепции разработки плана управления объектом;
- Обслуживание договоров на коммунальные услуги [26].
Функциональные
особенности,
перечисленные
в
информационном
моделировании на этапе эксплуатации, позволяют ввести концепцию так
называемого «электронного строительного паспорта» [26] на основе модели
BIM. Есть несколько способов создать его:
1) обновление существующей модели, принятой проектной организацией или
контрактом;
2) создание исполнительной модели, а именно информационной модели,
предназначенной исключительно для этапа эксплуатации.
В современных реалиях, несомненно, предпочтителен первый вариант,
поскольку именно к единству информационной модели на всех этапах
жизненного
цикла
конкретного
здания
стремятся
все
участники
строительного рынка. Второй метод используется для зданий и сооружений,
построенных, часто для архитектурных памятников. Одним из наиболее
ярких примеров является строительство Сиднейского оперного театра, в
котором использование технологии BIM было сведено к решению задач
реконструкции, управления и технического обслуживания здания. Эти задачи
были решены путем создания интегрированной модели, состоящей из
основной части и логически определенных подмоделей, которая содержит
информацию, способствующую решению технических, управленческих,
логистических и финансовых проблем [27]. Отличительная особенность
информационной модели
Сиднейский оперный театр.
55
Существуют подмодели, выполняемые в различных программах BIM, в то
время как каждый участник процесса имеет полный доступ к модели
благодаря модели передачи данных IFC. Процесс передачи иллюстрируется
на примере модели Сиднейского оперного театра на рисунке 32.
Рисунок 32 – Схема передачи данных информационной модели здания
Постепенно внедряя технологии информационного моделирования в
жизненный цикл объекта, можно рассчитывать на всеобещающее
использование базовых навыков даже на самой продолжительной стадии
эксплуатации, обосновывая тем самым утверждение, что концепция BIM
позволяет воплощать ожидаемые результаты и показатели операционных
процессов на стадии проектирования, показанной на рисунке 33.
56
Рисунок 33 – Вариации в этапности рассмотрения жизненного цикла пректа
[24]
Резюмируя рассмотрение возможностей технологии информационного
моделирования для начала этапа эксплуатации, можно выделить некоторые
основные
преимущества,
которые
напрямую
влияют
на
работу
эксплуатирующих организаций:
1) Наличие цифрового архива всех решений, принятых в ходе строительномонтажных работ;
2) Онлайн доступ к исполнительной документации в любое время;
3) Организация быстрого поиска данных объекта, точной информации о
количестве материалов и оборудования;
4) Обновленная информация о сроке службы объекта;
5) Информация хранится в эксплуатирующих организациях, а не в сторонних
компаниях.
Моделирование информации в России уже является перспективным
направлением, которое получает полную поддержку, так что, согласно
заявлениям департамента градостроительства и архитектуры Минстроя
России, основной целью для этого является
57
Моментом является переход строительной отрасли на новый формат мышления и
управления проектами в целом [28].
3.2 Применение автоматизированных систем эксплуатации жилого
многоквартирного дома
Создание автоматизированной системы эксплуатации предполагается
рассматривать двумя способами:
1) первичная система эксплуатации – наиболее простой вариант,
который не подразумевает использование специализированных программных
комплексов,
разработанных
чисто
под
нужды
эксплуатации.
Усовершенствование системы эксплуатации объекта достигается совместным
применением программных комплексов Revit (для создания информационной
модели и оснащения ее нужной информацией), Navisworks Manage
(программное
обеспечение,
направленное
на
просмотр
BIM-модели
координацию проекта отдельных компонентов);
2) автоматизированная система эксплуатации – вариант, который
подразумевает
использование
специализированных
программных
комплексов, а именно Synchro PRO 2019 [29].
3.2.1 Первичная система эксплуатации
На этапе реализации информационной модели проекта параметры, которые
должны отображаться в спецификации, используются в качестве общих
параметров. Однако для этапа эксплуатации объекта необходимо заполнить
базу данных параметрами, которые можно прогнозировать в будущем.
На примере одной из соответствующих моделей, т.е. модели систем
водоснабжения и канализации, один из новых параметров,
которые могут быть выполнены в ходе плановых проверок инженерных
58
систем.
В таблице 2 представлены общие параметры конструкции и моделей
эксплуатации.
Таблица 2 – Общие параметры элементов информационной модели для
различных стадий жизненного цикла объекта
Эксплуатационная информационная
Проектная информационная модель
-позиция;
-наименование
модель
-позиция;
и
технические
-наименование
и
технические
характеристики;
характеристики;
-тип, марка, обозначение документа;
-тип, марка, обозначение документа;
-код оборудования, изделия, материала;
-код оборудования, изделия, материала;
-завод-изготовитель;
-завод-изготовитель;
-единица измерения;
-единица измерения;
-масса единицы;
-масса единицы;
-примечание
-примечание:
-дата осмотра;
-ФИО ответственного лица;
-первичные замечания;
-выявленные неисправности;
-вывод
о
текущем
техническом
состоянии элемента;
-перечень предполагаемых работ
Изменения в файлах общих параметров автоматически прогнозируются в
виде сложного шаблона, поэтому они могут заполняться информацией на
протяжении всего жизненного цикла. На рисунке 34-37 показан порядок
заполнения элемента информацией на примере установки системы
повышения давления в системе ВК.
59
Рисунок 34 – Семейство установки регулировки давления в изначальном
редакторе элементов, до внесения новых общих параметров
Рисунок 35 –Создание новых общих параметров
60
Рисунок 36 – Дополнительные «эксплуатационные» общие
параметры
Рисунок 37 – Отображение дополненной информации непосредственно в
средстве просмотра комплексной модели
Информационная модель, разработанная в программном комплексе
Autodesk Revit, сохраняется в расширении, позволяющем импортировать
61
ее в Navisworks. Данный программный комплекс доступен в мобильной
версии, тем самым обеспечивается всесторонний доступ к модели.
На рисунке 38 представлен элемент системы ВК, в свойствах объекта
можно
наблюдать
добавленные
общие
параметры
эксплуатационной
информационной модели.
Рисунок 38 – Первичная эксплуатационная модель в Navisworks
Manage
Анализируя функциональность подобных наработок, можно сделать
выводы об их преимуществах:
1) программа для просмотра модели является абсолютно бесплатной и
также существует в виде версии мобильного приложения;
2) реализуется доступ к любому компоненту, заложенному в
проектной модели;
3)
возможность
постоянного
отслеживания
обновляющейся
информации.
Однако недостатки также имеются, к ним можно отнести довольно
ограниченный функционал, так как имеется возможность отслеживать
62
лишь ту информацию, которая заложена в самой проектной модели, обновлять
информацию необходимо непосредственно в Revit, что требует определенных
навыков работы с программой у работников эксплуатирующих организаций
[30].
3.2.2 Автоматизированная система эксплуатации
Для более детального изучения возможности перевода проекта в 4D
необходимо:
1) определить основной перечень работ и функций, выполняемых на
строительной площадке;
2) Ознакомиться с проектом производства работ и календарным графиком
проекта;
3) представить алгоритм построения модели на основе автоматизированного
исследуемого метода с использованием BIM-модели здания;
4) Получение видео-ролика возведения здания.
Наиболее значимыми преимуществами увязки проекта во времени является
исключение накладок различных видов строительно-монтажных работ, не
предусмотренных проектом, а так же возможность прогнозирования течения
строительного процесса путем перестановки различных вариаций
конструирования здания, рисунок 39.
63
Рисунок 39 – Процесс создания 4D проекта в ПО Synchro
Как показывает практика, после обнаружения окон или накладок в
процессе прогнозируемого возведения здания, программа автоматически
предлагает пути разрешения разного рода неточностей.
Работа инженеров отдела организации строительства ограничивалась
возможностями автономных программ для проектирования и планирования,
независимых от цифровой инженерной информации, сосредоточенной в
отдельной трехмерной среде BIM; при планировании строительства не
хватало детализации на уровне фронта работ и глубины проработки деталей,
а также возможностей изучения альтернатив, чтобы значительно сократить
риски и отклонения от графика; также инженерам приходилось создавать
собственные
независимые
3D
модели
исключительно
для
целей
строительства, что изолировало проектную документацию BIM, которая
никогда, несмотря на все инженерные данные, точно не соответствовала
конфигурации построенного объекта для задач эксплуатации и технического
обслуживания.
В Synchro 3D BIM модели синхронизируются с 4D измерением через
цифровые рабочие процессы для анализа стратегий строительства,
структурой распределения задач, планированием, затратами, ресурсами,
64
логистикой цепочки поставок и ходом строительства. 4D моделирование
процесса строительства в Synchro включает в себя и другие переменные (в
том числе, людей, материалы, оборудование, опорные конструкции и
пространство) для безопасного, надежного и предсказуемого выполнения
проекта. Synchro может использовать встроенные механизмы создания
планов-графиков работ, или же могут быть загружены данные из внешних
программ для планирования проектов.
Синхронизируя изменения в BIM моделях, план-графике и/или условиях на
площадке, Synchro дает четкое представление как о проектных данных, так и
о структуре проекта, что способствует быстрому и простому обмену
информацией и анализу влияния изменений на весь ход проекта.
Синхронизация изменений гарантирует, что проектная документация BIM
обновляется с учетом изменений, происходящих во время строительства и
согласования цифровых инженерных моделей в формате разработки,
строительства и эксплуатации, что повышает производительность как
проекта, так и активов. И, в частности, для проектов в области гражданской
инфраструктуры цифровые рабочие процессы в строительстве помогут
автоматизировать отношения между цифровыми инженерными моделями
проекта, непрерывно обновляемыми цифровыми данными об условиях на
строительной площадке до и во время строительства и устройствами
позиционирования,
контролирующими
строительную
предоставляющими данные о текущем состоянии.
65
технику
и
Глава 3. Выводы
В ходе выполнения Главы 3 ВКР были выявлены два основных
направления дальнейших действий, направленных на достижение ранее
поставленной цели научно-исследовательской работы. Каждый вариант был
проанализирован и принят к дальнейшей реализации.
Для первого, наиболее простого варианта модель была адаптирована
непосредственно
в
исходном
программном
комплексе
Revit,
его
эксплуатационные возможности и проверка на коллизии были выполнены в
программном комплексе Navisworks Manage.
Второй вариант подразумевал использование специализированной
программы Synchro 4D, направленной на преобразование 3D модели в
четырехмерное измерение с увязкой во времени, тем самым визуализируя
процесс строительства здания, выбранного и созданного для проведения
данного исследования, что и было сделано. Возможности полностью
автоматизированной системы были также выявлены.
Два метода прошли тщательный сравнительный анализ с целью
выявления преимуществ и недостатков.
66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения научно-исследовательской работы были выполнены
основные задачи, поставленные на начальных этапах работы:
1) проанализирован
ранее
изученный
исследовательский
опыт
сторонних источников с целью выявления текущего положения дел в сфере
информационного моделирования зданий как в России, так и за рубежом;
2) на основе имеющейся проектной документации в программном
комплексе Revit была создана информационная модель 17ти-этажного
многоквартирного жилого дома, служащая площадкой дальнейших действий
для адаптации ее к синхронизации и увязкой модели на временном графике;
3) определены основные пути достижения поставленной цели,
обладающие различными экономическими и качественными результатами их
реализации посредством программных комплексов Navisworks и Synchro 4D;
4) Воссоздан процесс возведения информационной модели здания,
визуализирующий общие принципы строительства крупнопанельных жилых
домов.
По
итогам
целесообразности
достижения
внедрения
поставленной
данного
цели,
можно
программного
судить
о
обеспечения
в
современных реалиях строительного производства. Использование 4D
моделей для планирования поможет проектным командам быстрее понять,
какие задачи необходимо выполнить и когда. Они смогут разрешать
противоречия, которые в большинстве случаев не видны на обычных
диаграммах Ганта и чертежах.
Использование 4D моделирования хода строительных работ позволит
прогнозировать платежи, поскольку команды могут без промедления
согласовывать то, что было завершено и принято, а также создать
исполнительную
документацию
эксплуатации.
67
для
специалистов
по
дальнейшей
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Чегодаева, М. А. Функциональность информационной модели на
этапах проектирования, строительства и эксплуатации [Электронный ресурс]
/ М.А. Чегодаева // Молодой ученый. – 2016. – №25. – С. 102-105. – URL:
https://moluch.ru/archive/129/35716
2 Скворцов, А.В. Модели данных BIM для инфраструктуры [Текст] /
А.В. Скворцов // САПР и ГИС автомобильных дорог. – 2015. – №1 (4). – С. 1623.
3 Al-Khatee b, T. History of BIM [Electronic resource] / T. Al-Khateeb //
Cycle of author’s publications about building information modeling. – 2015. – URL:
https://thebimhub.com/2015/02/18/history-of-bim/#.WwMyskiFPIW
4 Чегодаева, М.А. Этапы формирования и перспективы развития BIMтехнологий [Электронный ресурс] / М.А. Чегодаева // Молодой ученый. –
2017. – №10. – С. 105-108. – URL: https://moluch.ru/archive/144/40481/
5 Петрова, Е.А. Предшественники BIM. История проектирования
зданий [Электронный ресурс] / Е.А. Петрова // Цикл авторских публикаций. –
2014. – URL: http://bim-proektstroy.ru/?p=57
6
Откуда
взялся
BIM:
История
виртуальной
архитектуры
[Электронный ресурс]. – URL: http://archspeech.com/article/otkuda-vzyalsyabim-istoriya-virtual-noy-arhitektury
7 Талапов, В.В. Внедрение BIM в России: куда оно пойдет?
[Электронный ресурс] / В.В. Талапов // Цикл авторских публикаций об
информационном
моделировании
зданий.
http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17535
68
–
2015.
–
URL:
8 Талапов,
В.В.
Основы
BIM.
Введение
в
информационное
моделирование зданий [Текст] / В.В. Талапов. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 392
с.: ил. – Библиогр.: с. 46-60. – ISBN 978–5-94074–692–8.
9 Talapov, V.V. What's going on with BIM in Russia [Electronic resource] /
V.V. Talapov // Cycle of author’s publications about building information
modeling. –
2014.
–
URL:
http://isicad.net/articles.php?article_num=17210
10 Утверждены новые своды правил по BIM [Электронный ресурс]. –
URL:
http://www.minstroyrf.ru/press/utverzhdeny-novye-svody-pravil-po- bim/
11
Чегодаева, М.А. Информационная модель как основа современных
проектных решений [Электронный ресурс] / М.А. Чегодаева
//
Молодой
ученый.
–
2017.
–
№10.
–
С.
108-111.
–
URL:
https://moluch.ru/archive/144/40482/
12 Стадии проектирования зданий и сооружений [Электронный
ресурс]. – URL: http://www.ingenieria.ru/uslugi/arch-pro/stadiiproektir
13 ГОСТ Р 21.1101-2013. Система проектной документации для
строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации
[Электронный
ресурс].
–
Введ.
2013-06-10.
–
URL:
http://protect.gost.ru/document1.aspx?control=31&baseC=6&page=0&month=1
&year=1&search=%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%20%D0%A0%2021.11012013&id=184474
14 Информационное моделирование зданий (BIM) [Электронный
ресурс].
–
URL:
http://kbvips.ru/technology/informacionnoe-modelirovanie-
zdaniy-bim
15
Талапов, В.В. AURu 2013: Внедрение BIMв проектную практику:
десять тезисов для руководителей [Электронный ресурс] / В.В. Талапов //
69
Цикл авторских публикаций об информационном моделировании зданий.
16 Чегодаева, М.А. Преимущества информационного моделирования
здания на стадии выполнения строительно-монтажных работ [Текст] / М.А.
Чегодаева, Д.С. Тошин // Научное обозрение. – 2017. – №22. – С. 11-15.
17 Талапов, В.В. Технология BIM: Суть и особенности внедрения
информационного моделирования зданий [Текст]: / В.В. Талапов. – М.: ДМК
Пресс, 2015. – 410 с.:цв. ил. – Библиогр.: с. 135-139. – ISBN 978–5- 97060–291
18 Сизенко, С.А. Современные информационные технологии в работе
службы заказчика (технического заказчика) [Текст] / С.А. Сизенко, Т.К.
Кузьмина // Научное обозрение. – 2015. – №18. – С. 156-159.
19 Талапов, В.В. Технология BIM: расходы на внедрение и доходы от
использования [Электронный ресурс] / В.В. Талапов // Цикл авторских
публикаций об информационном моделировании зданий. — 2014. – URL:
http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=16748
20 Информационное моделирование объектов промышленного и
гражданского
строительства
[Электронный
ресурс].
–
URL:
https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/www/campaigns/metro/im
g/bim_brochure.pdf
21 Ященко, А.А. Имитационно-информационная модель при оценке
эффективности строительных инновационных процессов [Текст] / А.А.
Ященко, Т.И. Слепакова // Международный журнал экспериментального
образования. – 2015. – №10-1. – С. 56-59.
22
Мариненков, Д.В. Информационное моделирование для
управления жизненным циклом объекта с помощью технологий Intergraph
[Электронный ресурс] / Д.В. Мариненков // Цикл авторских публикаций. –
70
2015.
–
URL:
http://neolant.ru/press-
center/aboutus/index.php?ELEMENT_ID=2476
23 Eastman, C. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling
for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors [Text] /
C. Eastman, P. Teicholz, R. Sacks, K. Liston. – 2nd Edition. – Wiley & Sons, Inc.,
2011. – 648 pages. – ISBN: 978-0-470-54137-1.
24
Чегодаева, М.А. Информационная модель как средство повышения
качества эксплуатации объекта [Электронный ресурс] / М.А. Чегодаева, Д.С.
Тошин // Наука и образование: новое время. – 2017. – №6 (23). – С. 32-38. –
URL:
https://articulus-info.ru/category/05-00-00-
tehnicheskie-nauki/?tag=6-
noyabr-dekabr-2017-g
25 Гришина, Н.В. Эксплуатируй это: о пользе BIM на этапе
эксплуатации [Электронный ресурс] / Н.В. Гришина // Цикл авторских
публикаций об информационном моделировании зданий. – 2017. – URL:
http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=19458#comment-3563575921
26 Эксплуатация зданий с применением BIM-моделей [Электронный
ресурс].
–
URL:
http://bimconsult.ru/services/ekspluatacziya-zdanij-s-
primeneniem-bim-modelej.html
27 Талапов, В.В. Применение BIM к существующим зданиям
[Электронный ресурс] / В.В. Талапов // Цикл авторских публикаций об
информационном
моделировании
зданий.
–
2010.
–
URL:
http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14159
28 O’Connell, K. Will Russia Become the North Star of BIM Technology?
[Electronic resource] / K. O’Connell // Cycle of author’s publications. – 2016. –
URL: https://www.autodesk.com/redshift/bimtechnology/
71
29 Mobile facilities asset management software [Electronic resource].
– URL: https://www.autodesk.com/products/bim-360-ops/overview
30 Чегодаева, М.А. Трудности внедрения и развития BIMтехнологий в России [Электронный ресурс] / М.А. Чегодаева // Молодой
ученый.
–
2017.
–
№29.
https://moluch.ru/archive/163/45194/
72
–
С.
29-32.
–
URL:
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв