BIM и сметы: проблемы внедрения и пути решения
Введение
В статье описывается видение авторами текущих проблем внедрения технологии информационного моделирования в сметные подразделения компаний строительной отрасли и описываются пути решения, основанные на многолетнем опыте внедрения и обучения специалистов.
Взаимодействие специалистов
Ключевой проблемой внедрения технологии информационного моделирования является перестройка системы взаимодействия специалистов, задействованных в проектном процессе. Традиционная схема проектирования заключается в индивидуальном взаимодействии специалистов, разрабатывающих отдельные разделы строительного проекта. Недостатком такой схемы является то, что информационные потоки являются закрытыми для остальных участников проектного процесса. Если в процессе взаимодействия проектировщиков, разрабатывающих, к примеру, разделы КЖ и ОВ, были приняты какие-то решения, то об этих решениях может быть не известно всем остальным проектировщикам вплоть до завершения процесса проектирования. Авторы сталкивались с подобными ситуациями на практике достаточно часто, что дает основания считать эту проблему системной [1].
Следствием сложившейся ситуации является необходимость ожидания сметчиками завершения проектирования всех разделов для того, чтобы минимизировать риски включения в сметную документацию проектных ошибок и рассогласованных решений. Таким образом, в традиционной схеме проектирования сметчики выключены из проектного процесса и приступают к работе только на финальном этапе, когда готовы альбомы с рабочими чертежами и проект близится к завершению (см. рис. 1).
Сметная оценка в подавляющем большинстве случаев выполняется в условиях нехватки времени, что создаёт условия для внесения в сметную документацию ещё некоторого количества ошибок, обусловленных как человеческим фактором, так и фактором времени, вдобавок к тем, которые не были устранены проектировщиками в ходе выпуска рабочего проекта.
Переход проектной команды на технологию информационного моделирования, безусловно, является революционным в первую очередь с позиций информационного взаимодействия и повышения достоверности проектных решений. BIM-модель становится центральным накопителем всех сведений о проектируемом строительном объекте, своеобразной базой данных, к которой все имеют доступ в течение всего проектного процесса (см. рис. 2). Описанная ранее проблема недоступности информации по разделам проекта до их завершения полностью исключается. Все принятые решения доступны всем, причём, в зависимости от прав доступа к этой информации, кто-то может иметь доступ к ней только в режиме чтения, без возможности редактирования.
Переход на новую схему проектирования — с использованием BIM — позволяет включать сметчиков на самых ранних этапах, так как возможность постоянного отслеживания изменений избавит от риска использования недостоверных данных, даже в случае внесения существенных корректировок. Такой подход к проектированию создаёт более комфортные условия для формирования сметной документации, так как помимо увеличения времени на разработку меняется и способ получения проектных объёмов — большинство из них автоматически вычисляются специализированным программным обеспечением.
Несмотря на очевидные преимущества новой технологии проектирования, многие компании, выбравшие этот путь, уже на первом этапе сталкиваются с необходимостью реформирования организационной структуры проектных подразделений и введения новых регламентов технического взаимодействия специалистов [1].
Решением этой проблемы является стандартизация BIM-процессов, разработка внутренних регламентов взаимодействия и представления результатов, разработка новой схемы бизнес-процессов, учитывающей все требования и возможности нового инструментария по созданию строительных проектов.
Многообразие и закрытость форматов данных
Очевидным необходимым шагом во внедрении новой технологии является выбор программного обеспечения. Так как BIM является именно технологией, реализуемой в множестве программных комплексов, перед компанией, внедряющей эту технологию, появляется необходимость выбора конкретного решения (или нескольких, ориентированных для решения отдельных задач). Спектр программного обеспечения, реализующего технологию информационного моделирования, достаточно широк, и неподготовленному специалисту порой бывает сложно разобраться в этом многообразии (см. рис. 3).
На сегодняшний день ситуация такова, что не существует одного программного продукта, удовлетворяющего потребности всех разделов строительного проекта. Каждый строительный объект состоит из множества разнообразных и разнородных разделов, которые неплохо могут согласовываться на уровне готовых чертёжных или табличных документов, но при этом эти документы создаются в принципиально различающихся рабочих средах и даже в различных системах осей и координат.
Например, разработка генерального плана (ГП) и разработка конструкторского раздела (КР) ведутся в различных системах координат, и их согласование происходит только на финальном этапе на плоском чертеже. Совмещение результатов проектирования этих двух разделов в объёме является достаточно сложной задачей. Аналогичные проблемы возникают и при проектировании автомобильных и железных дорог и других линейных объектов.
При выборе программного обеспечения компании в первую очередь ориентируются на потребности функциональных потребителей, т. е. проектировщиков, зачастую упуская вопросы информационного взаимодействия в единой среде данных. Так как каждый программный комплекс использует собственный проприетарный формат хранения данных, как правило, недоступный для сторонних производителей, необходимо обеспечить совместимость внедряемого программного обеспечения на уровне универсальных открытых форматов обмена данными.
Единственным универсальным обменным форматом, реализующим концепцию открытого взаимодействия (OpenBIM), является формат IFC [5]. Отсутствие поддержки этого формата в планируемом к внедрению программном продукте может создать серьёзные сложности в работе, поэтому очень важно учитывать этот критерий при выборе программного обеспечения как ключевой.
Связь элементов BIM-моделей со сметными нормами
В базовом инструментарии всех BIM-систем, применяемых в проектной практике стран ЕАЭС, отсутствуют функции для работы сметных специалистов. Безусловно, в любой современной BIM-системе есть возможность внесения произвольного свойства (параметра или атрибута), которое будет являться ссылкой на сметный норматив, т. е. содержать его шифр и какую-то дополнительную поясняющую информацию. Тем не менее такой способ взаимодействия сметчика с BIM-средой является крайне трудоёмким даже при условии неизменности модели с момента начала работы с ней до завершения этапа формирования сметной документации. А так как основным преимуществом технологии информационного моделирования является гибкость во внесении изменений, то ручной ввод сметных шифров для элементов модели делает этот процесс бессмысленным, так как информация будет устаревать раньше, чем работа будет завершена.
Разнообразие сметных технологий (норм и расценок) очень велико во всех сметно-нормативных базах, основанных на ЕНиР. К этому классу относятся в том числе и НРР-2022, включающие в себя десятки тысяч сметных норм на строительные технологии [2]. Выбор конкретной сметной нормы зависит от множества параметров проектного решения, поэтому, связывая элемент BIM-модели с конкретным шифром (или даже с несколькими) нужной технологии, сметчик производит подбор сразу по множеству параметров (см. рис. 4).
Помощь в выборе нужной технологии осуществляют автоматизированные экспертные системы, которые умеют взаимодействовать с BIM-моделью без участия пользователя. Такие системы позволяют не только извлекать из элементов значения нужных параметров, но и при необходимости учитывать преобразования единиц измерения, выполнять вычисления и запрашивать у пользователя недостающие сведения. Авторы в течение многих лет ведут работы по созданию экспертной системы «База знаний АВС» в составе решения «BIM-смета». На сегодняшний день это решение успешно внедрено в десятках компаний стран ЕАЭС и успешно применяется для автоматизированного назначения сметных технологий элементам BIM-моделей.
Одной из ошибок на этом этапе является отложенный выбор программного решения для автоматизации назначения сметных технологий, что в дальнейшем приводит к сложностям в выпуске сметной документации вплоть до полного отката сметчиков к традиционной схеме — на основании комплекта рабочих чертежей.
Способ взаимодействия сметной системы с BIM
Несмотря на то что наличие поддержки IFC является фундаментальным при выборе программного обеспечения, для взаимодействия сметного программного обеспечения с BIM-моделью поддержка этого формата не является определяющей. Формат IFC разрабатывался на основе формата STEP и ориентирован в первую очередь на решение задачи передачи геометрической и атрибутивной информации. При этом в основу формата заложен принцип минимального описания объектов с учётом того, что эти объекты будут восстанавливаться по координатам в программном комплексе по единым правилам.
Такой подход позволяет в максимально компактной форме передать геометрическую информацию в виде набора точек, по которым любая программа, поддерживающая спецификацию формата IFC, построит такое же геометрическое тело, как и в той программе, где оно было создано. То есть файлы IFC, по сути, содержат не готовые численные значения тех параметров элементов, которыми оперирует сметчик (площадь, объём, периметр, толщина и т. п.), а координаты неких опорных точек этих элементов, по которым программа воссоздаёт исходный элемент и производит вычисления этих параметров.
Таким образом, при работе с файлом IFC сметному программному комплексу необходимо произвести геометрическое построение тел, используя геометрический решатель, чтобы удовлетворить запросы сметчика. При этом лучше использовать такой же геометрический решатель, который использует программа, в которой создавалась BIM-модель. Обеспечить наличие хорошего геометрического решателя в сметном программном обеспечении является достаточно сложной задачей, и до сих пор на рынке не существует готовых решений, обеспечивающих информационный поток того же качества, который дают BIM-системы [4].
Альтернативным способом получения информации из элементов BIM-моделей является прямое программное извлечение данных с использованием открытых программных интерфейсов (API — Application Programming Interface, см. рис. 5) [5].
К сожалению, не все BIM-системы содержат в своём составе такие интерфейсы, поэтому при выборе BIM-системы, которую в последующем планируется использовать как источник автоматизированных данных для формирования сметного раздела, следует принимать во внимание этот фактор и анализировать наличие интеграционных решений со сметным программным обеспечением. Помимо исключительно сметных задач наличие API в программном обеспечении позволяет решать и другие интеграционные задачи. Например, интегрировать BIM-системы с программными комплексами по расчёту строительных конструкций или инженерных систем, с программами для создания фотореалистичных визуализаций и т. п.
Программные решения «BIM-сметы» основаны на интеграции с BIM-системами посредством API как наиболее предпочтительном и достоверном способе получения объёмов из элементов модели.
Сквозное проектирование
Технология информационного моделирования помимо объёмного проектирования и создания атрибутивной информации подразумевает и другие способы моделирования строительного объекта. На этапе зарождения BIM прочно ассоциировалась исключительно с трёхмерным моделированием объектов, но впоследствии эволюционировала до состояния 5D BIM. Под 5D BIM моделированием понимают дополнение трёхмерной модели информацией о сроках возведения строительных объектов (это состояние ещё называют 4D BIM) и о всех требующихся для возведения ресурсах (трудовых, машинах, вспомогательных материалах и деньгах) [1].
Ещё несколько лет назад при внедрении BIM большинство компаний в первую очередь фокусировались именно на 3D BIM, не особо вникая в возможности 5D. Но сейчас технология подразумевает не только проектное моделирование, но и передачу модели в эксплуатирующую организацию, т. е. добавление ещё одной координаты — 6D BIM, и запрос на такие решения растёт (см. рис. 6).
Подготовка информационной модели уровня 6D практически невозможна без прохождения через стройку, а для этого необходимо иметь инструменты по доработке исходной проектной модели до уровня 5D. Соответственно, при выборе программного обеспечения ещё одним критерием становится наличие инструментов по накоплению всей вырабатываемой информации и возможности сквозной передачи информации между различными подразделениями (см. рис. 7).
В развитии BIM-модели от 3D к уровню 6D появляется ещё одна проблема — учёт информационных требований не только от участников проектного процесса, но и от строительных и эксплуатационных подразделений. В некоторых случаях требования строителей и эксплуатирующих структур должны быть учтены при проектировании и моделировании. Чаще всего речь идёт об уровне детализации элементов модели, декомпозиции и атрибутивном наполнении, которое может быть критичным для корректной идентификации элементов на последующих этапах [3].
Решением этой проблемы является включение всех подразделений, использующих BIM-модель, в рабочую группу по выработке требований к проектной модели и включение этих требований в BIM-стандарты и регламенты.
На этом же этапе ещё более острым становится вопрос информационного обмена между программными комплексами. Если в случае обмена данными между системами одного класса (IFC для BIM-систем; BENML, АРПС 1.10, GGE для сметного программного обеспечения; ODS, XLS, DOC для офисных приложений) достаточно удостовериться в поддержке универсальных обменных форматов, то в случае реализации технологии 5D BIM необходимо более тщательно анализировать программное обеспечение на предмет возможности обмена данными.
В линейке программного обеспечения АВС имеется программный комплекс «АККОРД» в нескольких модификациях, предназначенный для решения задач разработки проектов организации строительства и проектов производства работ (ПОС и ППР) с использованием календарного планирования. «АККОРД» тесно интегрирован на программном и файловом уровне со всеми решениями линейки АВС, включая «BIM-смету», что открывает возможность так называемой «бесшовной» передачи данных из элементов BIM-модели в календарные графики. А так как данные по пути из модели проходят через расчётную часть сметной системы, то дополняются необходимыми ресурсными и стоимостными характеристиками, тем самым обеспечивая полноценную 5D BIM технологию.
Созданная в системе «АККОРД» информация передаётся в исходную BIM модель, которая по-прежнему является центральным хранилищем всех проектных данных.
Обучение специалистов
Любая новая технология требует новых знаний, компетенций и повышения квалификации действующих специалистов. Ситуация с учебными материалами и обучающими курсами развивается и меняется каждый год, на сегодняшний день мотивированный специалист в состоянии изучить технологию информационного моделирования самостоятельно, используя видеоматериалы, справочную документацию и пробные версии программного обеспечения. Но на такой шаг способны единицы, поэтому при внедрении технологии информационного моделирования компании необходимо уделить особое внимание процедуре повышения квалификации, причём следует подойти к решению этой задачи комплексно. Работа с BIM-средой подразумевает большее междисциплинарное взаимодействие, поэтому при обучении необходимо тесное взаимодействие и погружение в проблемы смежных подразделений для всех участников проектного процесса.
Обилие видеоматериалов и справочной документации является хорошим дополнением к обучающим курсам, но в полной мере в большинстве случаев не сможет заменить грамотно выстроенный учебный процесс.
Внедрение технологии информационного моделирования зачастую сопровождается привлечением консалтинговой компании, которая помогает выстроить внутренние процессы. При выборе консалтинговой компании следует обратить внимание на опыт внедрения и наличие компетенций по комплексному обучению специалистов. Безусловно, внедрение с обучением и сопровождением пилотного проекта позволит быстрее освоить все новые решения и с наименьшими трудозатратами пройти переходный период.
Выводы
Особенности успешного внедрения технологии информационного моделирования в связке с определением стоимости строительства и вовлечением специалистов-сметчиков, по нашему видению, сталкивается с необходимостью решения восьми общих и специфических проблем:
Проблема 1. Организация взаимодействия участников проектного процесса
Проблема 2. Мультиплатформенность и проприетарность
Проблема 3. Связь конструктива и сметной нормы
Проблема 4. Выбор формата обмена данными
Проблема 5. Интеграция сметных расчетов с BIM-платформами
Проблема 6: Сквозное проектирование
Проблема 7: Возврат данных в BIM-модель
Проблема 8: Погружение сметчиков в BIM-технологии
Организация взаимодействия участников проектного процесса выступает важнейшим организационным решением в технологии информационного моделирования, распределяющим роли, права и обязанности участников. Основывается на тщательно продуманном и проработанном BIM-менеджменте, осуществляемом командой BIM-менеджера в составе BIM-координаторов и BIM-моделлеров (для сметного раздела BIM-сметчиков), и работе среды общих данных (СОД).
Мультиплатформенность и проприетарность. Выбор применяемых в организации BIM-платформ предопределяет специфику взаимодействия участников проектного процесса и представление получаемых результатов в процессе информационного моделирования. При использовании в организации единственной BIM-платформы специфика взаимодействия участников проектного процесса и представление получаемых результатов, как правило, предопределены особенностями выбранной BIM-платформы.
Связь конструктива и сметной нормы — проблема информационного взаимодействия двух разных сфер — инженерной и экономической. Основная суть связи состоит в том, что любое внесение изменений в BIM-модель (добавление, удаление элементов модели, изменение параметров и атрибутов элементов) должно оперативно обрабатываться некой экспертной средой с изменением связей элементов модели и сметных решений.
Интеграция сметных расчетов с BIM-платформами и выбор формата обмена данными. Взаимодействие двух программных систем — BIM-платформы и сметной системы — должно иметь информационный двухсторонний (дуплексный) канал обмена информацией. Использование обменного формата IFC сопряжено с необходимостью формирования файла формата IFC при каждой передаче данных в сметную систему и предполагает внесение вырабатываемых сметной системой решений в файл формата IFC с последующей его обработкой BIM платформой на предмет внесения сметных данных в BIM-модель. Эта схема крайне нединамична и сопряжена с необходимостью файлового обмена. Предпочтительным способом обмена информацией между BIM-моделью и сметной системой является прямое программное взаимодействие с использованием открытых программных интерфейсов API, исключающее файловый обмен и обеспечивающее немедленный двусторонний обмен информацией. При использовании в организации нескольких BIM-платформ (OpenBIM) возможна ситуация, когда нет возможности использования API для некоторых из них. В таких ситуациях применима комбинированная схема интеграции — через API (там, где это возможно) и с использованием файлов формата IFC в отсутствие API.
Сквозное проектирование. Применение результатов технологии информационного моделирования определяется заказчиком строительства и может предусматриваться на стадиях жизненного цикла (ЖЦ) объектов строительства, последующих за проектированием: стадиях экспертизы проекта, выбора подрядчика, подготовки строительного производства, собственно строительства (производства СМР и логистики) с передачей данных в применяемую для управления строительством ERP-систему, этапе эксплуатации, этапе реконструкции или утилизации.
Возврат данных в BIM-модель. При применении BIM-модели на разных стадиях ЖЦ она должна выступать как аккумулятор разнящихся по назначению и по качеству данных, вырабатываемых на предыдущих этапах, и учитывать особенности представления данных в развитии модели от 3D к 6D.
Погружение сметчиков в BIM-технологию. Вовлечение сметных специалистов в процесс информационного моделирования должно делать их равноправными участниками процесса с доступом к BIM-модели и в СОД, естественно, с разграничением прав и с учетом сметной специфики: BIM-сметчик не может изменять инженерные решения, но имеет право на внесение или изменение сметных свойств для каждого элемента модели. Обучение специалистов-сметчиков, как и обучение всей BIM-команды, является необходимым шагом в успешном внедрении технологии информационного моделирования.
Всем участникам инвестиционного процесса в строительстве, вступающим на путь информационного моделирования в строительстве, необходимо принимать во внимание обозначенные проблемы и вырабатывать свое комплексное их решение с учетом собственной специфики с тем, чтобы успешно применять технологии информационного моделирования в своей практике.
Литература
- Воронин И.А., Изатов В.А., Пурс Г.А. Ценообразование и технология информационного моделирования в строительстве на этапах жизненного цикла строительной продукции. Строительство и ценообразование №3 (30). Минск, 2019 г.
- Пурс Г.А., Изатов В.А., Воронин И.А. Требования технологии информационного моделирования к сметно-нормативной базе Республики Беларусь. Строительство и ценообразование №3 (47). Минск, 2021 г.
- С.Э. Бенклян. Уровни детализации элементов информационной модели. http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=17329.
- Пурс Г.А., Изатов В.А., Воронин И.А. Сравнительный анализ функционала API BIM-систем с позиций экономических задач. Строительство и ценообразование №5 (49). Минск, 2021 г.
- Пурс Г.А., Изатов В.А., Воронин И.А. Информационные требования сметно-нормативной базы к элементам BIM-моделей. Строительство и ценообразование №2 (54). Минск, 2022 г.