Бум BIM: как изменилось строительство

Когда мы говорим о строительстве, в голове вспыхивают стереотипы, что это безумные горы денег, в городах бесконечно не докладывают перекладывают плитку, гости из южных стран орудуют мастерком и кирпичами, где-то в офисах сидят архивариусы с кульманами и ватманами, а во главе всего этого, в лучшем случае, сидит эпик-босс с автокадом.

Но на самом деле цифровизация добралась и сюда. В этом лонгриде я расскажу, как сквозь века менялась сфера строительства, а потом познакомлю вас с мистером BIM, который сыграл не последнюю роль в этом деле. Так что откидывайте спинку кресла, сдвигайте рабочие дедлайны и заваривайте чего-нибудь покрепче — будет интересно.

Абрадж аль-Бейт, самое дорогое ($15 млрд), и самое тяжелое сооружение в мире.

Что такое BIM

Аббревиатура BIM расшифровывается как Building Information Modeling. Эта технология даёт возможность не просто проектировать интеллектуальные 3D-модели, а позволяет создавать полный виртуальный аналог сооружения и работать всем участниками проекта, где бы они не находились, в одном информационном пространстве.

Термин BIM в буквальном переводе означает “информационное моделирование зданий”, но сюда входят и любые другие объекты инфраструктуры.

Например:

• Аэропорт;

• Стадион;

• Автостоянка;

• Жилое помещение;

• Инженерная сеть (электрическая, канализационная, газовая и т.д.);

• Железная дорога;

• Тоннель;

• Мост;

• Башня Саурона.

Когда немного увлёкся на работе и создал Барад-дур.

BIM значительно увеличивает эффективность на всех этапах жизни проекта: планирование, проектирование, строительство, эксплуатация и обслуживание. Всё это позволяет заглядывать в будущие свойства и характеристики реального объекта, чтобы эффективно управлять им.

История: до и после BIM

Жилища – первые постройки человечества

Люди во всех сферах жизни перманентно совершенствовали своё окружение. Первые жилища первобытного человека были скорее природными, чем созданными человеком: пещеры, гроты и т.д.

А когда вы вырастите, дети, у вас будет своя пещера.

Вероятно, всё началось с пещерных людей. Холодные каменные гроты в скалах были далеки от идеала, а потому нужно было обустраивать жильё: мощение камнем, спальные места из шкур диких животных, ограды из камней и костей и т.д. Назвать это строительством палец на клавиатуре не повернётся, но предпосылкой – пожалуй.

Изменение климата, освоение северных территорий и дикие животные вынуждали древнего человека думать об улучшении условий жилья. Появление первых построек, отдалённо напоминающих современные дома, связывают с эпохой неолита. Тогда у людей появились каменные шлифовальные и просверленные орудия труда, а также сместился акцент с собирательства и охоты на земледелие и скотоводство. В разных народах старт строительства начался в разное время. Например, неолитические жилища Древнего Египта относят к X тысячелетию до н.э., а в Греции найдены сооружения, созданные примерно 6000 лет до н.э.

ОБРАТИТЬСЯ К КОНСУЛЬТАНТУ ЗА ПОМОЩЬЮ В ПОДБОРЕ СЕРВЕРА

Имя Телефон Email

Даю согласие на обработку персональных данных

Отправить

Доступное жильё прямиком из 4500 г. до н. э. Реконструкция типичной древней постройки в Европе.

С развитием земледелия люди стали вести оседлый образ жизни, а потому изменили подход к строительству жилищ. Строили в ту эпоху из того, что было рядом и под рукой. Есть лес? Значит вырубали деревья и строили дома. Нет леса, а климат сухой? Тогда дома строили из кирпича, глины и саманных материалов (википедия — кирпич-сырец из глинистого грунта с добавлением соломы или других волокнистых растительных материалов, этакий прото-железобетон). Вместе с оседлым образом жизни начали появляться и комнаты: кухни, спальни т.д.

Глинобитные дома.

Саманный дом.

Приблизительно на стыке каменного и бронзового веков у многих народов распространяются свайные дома и склады. Мелким вредителям было сложнее добраться до склада на сваях в воде, а жилища становились защищеннее от наводнений.

Реконструкция свайного жилища в Германии.

Сельское хозяйство способствовало появлению деревень и сёл, а ремесленный образ жизни и купечество начали эпоху городов, которые вырастали на торговых путях. При этом из-за постоянных войн, конфликтов и грабежей появилась необходимость в защищённых поселениях, замках, крепостях и кремлях. Приход захватчиков и грабителей нёс с собой только беды: убийства, поджоги, голод и т.п. Поэтому при приближении врага жители ближайших поселений прятались за укрпелёнными городскими стенами, забирая из незащищенных домов самое ценное.

Средневековый Париж.

Важным этапом в истории жилищ стало отделение дома от работы. Вплоть до средневековья большинство людей работало либо внутри дома, либо на его территории. Однако с ростом городов и промышленности труд всё больше отдалялся от дома. Так, жилые помещения превратились в небольшие постройки без больших прилегающих территорий, где комфортно могло проживать совсем немного людей – 4 или 5.

Типичные небольшие дома в Амстердаме.

Великая индустриальная революция подарила людям доставку суши и подписки машинный труд, заводы, фабрики, рабочие места и нехватку жилищного фонда. Чтобы хоть как-то справиться с резко возросшим спросом на жильё, вызванным урбанизацией, стали повально возводить кирпичные дешёвые однотипные дома.

Фильм “Ирония судьбы” должен был сниматься здесь.

С развитием автомобильной промышленности у людей появляется возможность быстро перемещаться. Это дало толчок к развитию пригородов, что видно по застройке в США и Западной Европы.

Субурбанизация во всей красе. А что там по пробкам в 8 утра?

При этом уровень жизни и медицины, а также население планеты и процент городских жителей рос невообразимыми темпами. В таблице ниже приведены цифры.

Население планеты
Промежуток, лет.	Год.	Человек, млрд.
-	1800	1
127	1927	2
33	1960	3
14	1974	4
13	1987	5
12	1999	6
12	2011	7
12	2022	8

ОБРАТИТЬСЯ К КОНСУЛЬТАНТУ ЗА ПОМОЩЬЮ В ПОДБОРЕ СЕРВЕРА

Имя Телефон Email

Даю согласие на обработку персональных данных

Отправить

Как видно из таблицы, для каждого нового миллиарда с 1960 года (эпоха бэби бума) требовалось чуть больше десятилетия. Чтобы успевать строить жильё, отрасль сменила вектор на типовое проектирование, а индивидуальное строительство свелось к минимуму.

В СССР первую каркасную панельку построили в 1947 году, а дальше началась эпоха крупнопанельной застройки.

Результат постановления СССР “Об устранении излишеств в проектировании и строительстве” Красотища-то какая.

Такой подход по созданию безликих кварталов (хотя со своим шармом и уютом, безусловно) привёл к отсутствию какой-либо эстетики, выразительности и индивидуальности в архитектурно-строительном проектировании. И вроде принято ассоциировать панельки с СССР и постсоветским пространством, НО! Когда мы говорим об относительно доступном жилье, то к типовой застройке пришли многие страны.

Нет, это не Питер, а Берлин.

Не Кудрово с Мурино, а Шотландия —  Глазго. 

Челолвейники Гонконга. Не показывайте Варламову.

Марсель, второй по численности город Франции.

Париж. А где Эйфелева башня и уютные кафе с круассанами?

Швеция. Скандинавия. Ну зато в фильмах у каждого частный дом, как в IKEA.

Самара, наши дни. Когда заклинило Ctrl + V.

До появления компьютеров и профессионального софта большую часть работы делали руками: от проектирования, до строительства по чертежам и макетам. Если требовались изменения в проекте, то приходилось изменять или переделывать чертежи, что отнимало кучу времени, сил и денег. Поэтому в те времена очень ценилась профессия макетировщика.

Хроники проектирования: чертежи, CAD и BIM

Чертежи

Параметрическое семейство арматурных сеток.

Классические чертежи были необходимым условием для постройки объекта, но с развитием технологий возрастала сложность проектируемых сооружений.

Например, вся Эйфелева башня была построена вручную по чертежам за 2 года, 2 месяца и 5 дней. Такой впечатляющей скорости (для тех времён вообще фантастика) способствовала сборная конструкция, а также точнейшие чертежи 12’000 деталей, которые в будущем скрепили 2’500’000 заклёпок.

Лего в 1888 году.

Один из чертежей Эйфелевой башни (ориентировочно 1886 год).

Проекты повышенной сложности точности и сложности выполнять в BIM-программах намного быстрее, дешевле и проще. Технологии прошлого, разумеется, не позволяли создать нечто подобное. Но спрос на автоматизацию и систематизацию в строительстве уже появился.

Шаг в будущее: появление компьютеров и CAD

ENIAC.

Первым шагом к появлению BIM стало создание компьютера общего назначения в 1943-1946 годах. Над его разработкой трудились специалисты из Электротехнической школы Мура по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США.

Результат работы назвали ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer.

Уже в начале 1960-х на рынке появились первые коммерчески доступные системы автоматизированного проектирования (САПР или CAD). Они использовались такими гигантами, как Lockheed, General Motors и IBM, в аэрокосмических, инженерных и информационных отраслях.

Одна из первых графических систем автоматизированного проектирования “DAC-1” (дизайн, дополненный компьютером) появилась в 1963 году. Над ней трудились IBM и General Motors. Технологию использовали почти десять лет, пока ей на смену не пришли более совершенные программы.

DAC-1, 1963 год.

В 1971-м доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом CAD) – основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), которая создала системы Automated Drafting And Machining (ADAM). MCS предоставляла ПО для таких крупных компаний, как McDonnell Douglas и ComputerVision. Многие идеи, заложенные в ADAM, составляют основу почти 70% современного профильного ПО.

В 1980-е годы твердотельное моделирование стало главным достижением CAD-систем. Не смотря на то, что 3D CAD уже был представлен, широкого распространения он не получил. Сильным игроком на рынке того времени была популярная 2D “AutoCAD”.

Логотип первой версии AutoCAD, придуманный Чаком Виктори.

В 1990-х годах начался постепенный прогресс в 3D CAD вместе с первой версией Solidworks в 1995 году. В 2D CAD создание чертежей занимало почти столько же времени, как их создание вручную. Ключевая разница заключалась в том, что вносить изменения было быстрее и проще. 3D CAD же был принципиально новым способом взглянуть на работу, но требовалось намного больше времени, чтобы внедрить и адаптироваться к нему. Точь-в-точь как с BIM.

3D моделирование в Solidworks 1995-ого года.

Работа в современной CAD-системе T-FLEX.

CAD-системы были первым шагом на пути к BIM. На первый взгляд у них много общего, однако в BIM все данные, заложенные в объект, взаимосвязаны между собой и доступны разным группам специалистов, чтобы вести комплексную работу над проектом. А CAD-системы – это скорее софт для персонального пользования отдельным специалистом. Такое ПО стало логичной эволюцией традиционного черчения, которое изменило подготовку чертежей и саму суть проектирования.

Например:

• Упростилась коллективная работа над проектом;

• Появилась возможность одновременного доступа к проекту для разных исполнителей;

• Управление всем проектом стало легко вести из одного центра одним руководством;

• Доступ к данным из любой точки планеты по запросу – никаких почтовых пересылок, дорогостоящих командировок;

• Работа над проектом могла вестись круглосуточно специалистами из разных стран, что значительно сокращало сроки проектирования.

И именно на начальных стадиях проектирования (при создании эскизов и технико-экономических обоснований) стало очевидно, что тщательная и глубокая проработка проекта выгодна и застройщикам, и заказчикам. Первым – точная оценка эффективности проекта, а вторым – лучшая оценка затрат.

Вышеописанный плацдарм из технологий, наработок и новых подходов к решению старых задач позволил IT-разработчикам создать новое поколение софта – BIM.

Бум BIM

CAD-системы незадолго до появления BIM почти достигли пределов в 3D-моделировании зданий. На пике развития они двинулись в сторону визуальных и анимационных улучшений, автоматизации рутинных и черновых работ, упрощения создания документации и т.д. Даже появились библиотеки, чтобы использовать типовые наработки из предыдущих проектов. Но всё это по-прежнему не переосмысляло, а лишь модифицировало подход к проектированию. Индустрия изголодалась и ей требовался глоток свежего воздуха.

Тогда и пришло понимание, что требуется не просто 3D-визуализация здания, а полный его аналог в виртуальном пространстве. При этом внутри должна быть “зашита” исчерпывающая информация, необходимая на всех этапах проектирования и существования здания. Туда относится и внутреннее устройство здания, и коммуникации, и используемые материалы с учетом их свойств, и даже наполнение оборудованием, мебелью и т.д. Практически The Sims на максималках. Киллер-фичей такой модели выступает скоординированность и восприятие движения любой внутренней “шестерёнки”, чтобы все остальные релевантно изменились с учётом зависимостей.

И BIM создавалось именно с учётом этих идей, а также потребностей проектировщиков. Талапов В.В. в своей книге “Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий” выделил следующие особенности:

Информационная модель здания – это:

• Хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная;

• Поддающаяся расчетам и анализу;

• Имеющая геометрическую привязку;

• Пригодная к компьютерному использованию;

• Допускающая необходимые обновления;

• Числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте.

Эта информация в первую очередь предназначена и может использоваться для:

• Принятия конкретных проектных решений;

• Создания высококачественной проектной документации;

• Предсказания эксплуатационных качеств объекта;

• Составления смет и строительных планов;

• Заказа и изготовления материалов и оборудования;

• Управления возведением здания;

• Управления эксплуатацией самого здания и средств его технического оснащения в течение всего жизненного цикла объекта;

• Управления зданием как объектом экономической (коммерческой) деятельности;

• Проектирования и управления реконструкцией или ремонтом здания;

• Сноса и утилизации здания;

• Иных связанных со зданием целей;

Относительно всей истории архитектурно-строительной практики, BIM, грубо говоря, выбил дверь с ноги. И главными двигателями инноваций стали по большей мере архитекторы. Они оценили преимущества новой технологии по достоинству и начали применять её в работе, а дальше всё пошло по эффекту домино – другие участники также начали применять информационное моделирование в своей работе.

Так как архитекторы были первопроходцами в освоении новой технологии, почти весь софт для BIM начинался с архитектурных версий и только потом дополнялся необходимым для других специалистов (конструкции, электрика, воздуховоды и другое). На западе заведено, что архитекторы не только начинают проект, но и координируют все этапы его выполнения, устанавливают требования, выбирают подходы к проектированию.

Отсюда возникает вопрос: кто вообще использует BIM в своей работе?

Специалисты, работающие с BIM

Архитекторы действительно очень важные фигуры в информационном моделировании зданий, но всё же собственник всегда имеет больший вес. В целом, список пользователей (групп специалистов) BIM будет выглядеть примерно так:

• Собственники объекта;

• Архитекторы;

• Конструкторы;

• Эксплуатанты;

• Девелоперы;

• Проектировщики инженерных систем;

• Инженерное благоустройство систем;

• Службы ГО и ЧС;

• Ремонтники;

• Производители строительных изделий и конструкций;

• Производители материалов и оборудования;

• Строители;

• Субподрядчики.

При этом сейчас в компаниях собирается специальная BIM-команда, которая имеет доступ ко всем уровням проекта, чтобы выдавать необходимую информацию всем участникам. Также BIM-команда отвечает и за поддержание технологии проектирования.

• BIM-менеджер;

• BIM-координатор;

• BIM-автор;

• BIM Support;

• BIM Master.

Что говорит специалист, работающий с BIM-системами?

Все дороги ведут к BIM

В России с сентября 2020-ого года на законодательном уровне утверждаются правила формирования и ведения информационной модели, а также состав включаемых в нее сведений. С 1 января 2022 года применение BIM-технологий при госзаказах на строительство станет обязательным.

Что говорит об этом специалист, работающие в России?

Тенденции прослеживаются чётко – мы постепенно движемся в мир, где любое проектирование объектов станет информационным. Правда заключается в том, что для внедрения BIM потребуются вложения: мощные компьютеры и серверы, специальный софт (Revit, Tekla, Allplan, Navisworks, Archicad), обучение квалифицированных специалистов. Также переход на BIM займёт, по опыту руководителей, от полугода до двух лет. Помимо этого возникает сложность с адаптацией под наши ГОСТы.

BIM, бизнес и решение проблем

Разумеется, любой бизнес вводит инновации по одной простой причине – решение существующих проблем. BIM-cистема – это B2B продукт, а потому прекрасно подходит для оптимизации бизнес-процессов.

Чтобы оценить рентабельность инвестиций многие компании рассчитывают специальный коэффициент ROI (Return On Investment). Если коэффициент положительный, то и бизнес будет эффективным и прибыльным. В этом ключе важно понимать, что возврат инвестиций от внедрения BIM не будет мгновенным и лавинообразным, а скорее начнёт плавно нарастать. Консалтинговая компания McGraw Hill Construction утверждает, что 90% компаний добиваются положительной отдачи от внедрения BIM, 50% компаний заявляют о ROI более 25%.

Также McGraw Hill Construction провела опрос среди компаний строительной отрасли и узнала, какие преимущества они получили с внедрением BIM. Так, 41% опрошенных компаний отметили сокращение количества ошибок после внедрения технологии. 35% и 32% обратили внимание на улучшение коммуникации между руководителями и проектировщиками и улучшение имиджа предприятия.

Решение проблем с помощью BIM: плюсы и недостатки.

Плюсы:

• Автоматизация рутинных процессов: делопроизводство, закупки, сметы, перерасчёт материала и т.д.;

• Изменения отслеживаются автоматически и учитываются во всех связанных разделах проекта;

• Координация работы всех специалистов в одной среде: это позволяет минимизировать коллизии в BIM-модели;

• Уменьшение правок на последних стадиях проектирования;

• Увеличение качества проектных решений благодаря детальной визуализации с техническими характеристиками;

• Улучшение точности прогнозов;

• Улучшение контроля расходов;

• Сокращение сроков разработки проекта: обсуждения, согласования, принятие решений и правки происходят быстрее.

Минусы:

• Нужны финансовые вложения;

• Требуется создание и обслуживание IT-инфраструктуры;

• Придётся переучивать специалистов или искать новых;

• Внедрение занимает время;

• Сложности с адаптацией под наши ГОСТы;

Уровни зрелости BIM-культуры

Чтобы получить полную отдачу, нужно задействовать все возможности BIM-технологий – внедрить их в большую часть рабочих процессов организации. Нераскрытый потенциал очень часто становится бутылочным горлышком, не позволяющим компаниям достигать качественно-новых результатов. Всего можно выделить три основных уровня зрелости BIM-культуры в компании.

1 lvl – Crook. От CAD к BIM

Это этап создания фундамента для внедрения BIM.

• Создаются основы управления проектами.

• Формируются BIM-стандарты.

• Внедряются процедуры взаимодействия с упором на обмен данными и их совместимость.

• Проводится базовый анализ на основе модели: визуализация, поиск коллизий, 2D и 3D-расчеты.

35 lvl – Villain. Продвинутый BIM

BIM затрагивает всё больше сфер компании, что улучшает качество взаимодействия, интеграции данных и инженерных расчётов.

• Стандарты моделирования распространяются на новые типы проектов.

• Внедряется прогрессивная технология управления инженерными данными, интегрированная в коллективный производственный процесс.

• Больше внимания уделяется совместному использованию информации и метаданным.

• Проводятся новые виды расчетов и анализа, например расчет смет и планирование (4D и 5D).

100 lvl – Boss. Интегрированный BIM

В компании появляется собственная среда для всех групп специалистов, позволяющая эффективнее вести проекты, проводить инженерные расчёты и управлять объектами.

• Высокий уровень управления с упором на качество и удобство эксплуатации.

• Модели и BIM-стандарты стабильны и могут применяться повсеместно с высокой эффективностью и выгодой.

• Совместная работа выходит на более высокий уровень; на основе модели предлагаются расширенные сервисы, повышается ее доступность.

• Открываются возможности более широкого анализа экологичности проекта, его жизненного цикла, организации строительных работ.

Примеры софта для BIM

Программного обеспечения для BIM разного уровня и назначения достаточно много. Уже существуют облачные продукты, которые совмещают в себе сразу несколько модулей платформы, например BIM 360 или BIMcloud.

Но важно понимать, что информационное моделирование зданий не происходит сугубо в одной программе на одном компьютере или в облаке. Обычно в крупных компаниях и проектах это большой комплекс железа и софта. Всё это многообразие в рамках одной статьи рассмотреть не получится, поэтому акцентируем внимание только на некоторых популярных комплексах программ:

1. Комплекс BIM-программ, которые выделяет компания Autodesk. На этом ПО, например, построили 130-этажную Шанхайскую башню.

Та, что повыше.

Комплекс включает в себя:

• AEC Collection;

• Revit;

• BIM 360;

• BIM 360 Design;

• Civil 3D;

• InfraWorks;

• PlanGrid;

• Assemble;

• Building Connected;

• AutoCAD Plant 3D;

• AutoCAD.

2. Программа Digital Project компании GT. На этом ПО, например, построили Музей Гуггенхайма в Бильбао.

Инфаркт для арахнофобов прилагается.

Комплекс включает в себя:

• Designer;

• Viewer;

• Primavera Integration;

• MEP/Systems Routing;

• Image and Shape;

• Photo Studio.

3. Софт от компании Graphisoft. На этом ПО, например, построили 92-этажный небоскрёб Эврика в Мельбурне.

Для любителей высоты есть смотровая площадка на большой высоте с прозрачным дном.

Комплекс включает в себя:

• Archicad;

• BIMcloud;

• BIMx.

4. Комплекс программ фирмы Bentley Systems. Компания даже ввела понятие BrIM (Bridge Information Modeling – информационное моделирование мостов). На этом ПО, например, построили пешеходный спиралевидный мост Хеликс в Сингапуре.

Комплекс включает в себя:

• OpenBuildings Designer;

• LEGION Model Builder;

• LEGION Simulator;

• MicroStation;

• ProjectWise Design Integration;

• Bentley Pointools;

• Descartes;

• LumenRT;

• OpenCities Map;

• SITEOPS;

• STAAD.Pro;

• Bentley Raceway and Cable Management;

• ProjectWise Deliverables Management;

• ProjectWise Project Performance Dashboards.

5. Программы компании Nemetschek. На её ПО построили музыкальный театр в городе Грац, Австрия.

Когда вернулся от бабули из деревни.

Комплекс включает в себя:

• Allplan Engineering;

• Allplan Architecture;

• Allplan Bimplus.

6. Комплекс проектирования строительных конструкций Tekla Structures. На этом ПО произвели реставрирование стальных конструкций статуи “Рабочий и колхозница”.

Мир, труд, BIM.

Комплекс включает в себя:

• Steel Detailing;

• Reinforced Concrete Detailing;

• Drafter;

• Engineering;

• BIMsight.

Каждая из компаний-разработчиков и их софт имеет богатую историю, а фотографии реализованных проектов – это лишь частные случаи из огромного многообразия реальных объектов. Эффективность и состоятельность BIM-софта не нужно доказывать – лучше всего с этой задачей справляются иллюстрации выше.

Это, разумеется, не значит, что софт идеален и не требует исправлений и модификаций. Совсем наоборот – он постоянно развивается и дорабатывается с учётом замечаний специалистов, работающих на нём. Помимо упомянутых программ существует множество других, а также появляются новые потребности в строительстве и проектировании, что отражается в непрерывном развитии BIM-технологий.

Выводы

В будущем любое проектирование и эксплуатирование объектов станет информационным – это уже закрепляется на уровне законодательства, а также становится стандартным требованием современных заказчиков.

Выгода от использования BIM-систем окупает не только вложенные инвестиции с точки зрения денег, но и в других плоскостях. Совершенно очевидно, что молодой перспективный архитектор со свежей головой и ясным умом будет изучать BIM. А какую компанию после обучения он выберет? С BIM или с CAD-системой? Подобные показатели сложно измерить в конкретных цифрах, но тенденция есть и с этим нужно считаться.

BIM-технологии, как мост между континентами, соединили и переосмыслили две эпохи проектирования: классическую и информационную, став логичным и одновременно необходимым шагом в будущее.

И помните, лучший способ стать просветлённым — это указать на ошибки автора и вступить в спор с случайным комментатором на Хабре :)