BIM-ТЕХНОЛОГИИ: опыт внедрения

В предыдущей публикации* было дано общее описание путей повышения производительности труда и рентабельности в отечественной архитектурно-строительной отрасли, выделены основные принципы и методология организации проектно-строительного производства на базе технологий информационного моделирования (BIM), интегрированного исполнения проектов (IPD) и бережливого строительства (Lean Construction).

Теперь мы подробнее рассмотрим реальный эффект внедрения элементов BIM/IPD/Lean-технологий в российских строительных компаниях и проблемы, с которыми при этом пришлось столкнуться.

Пo словам китайского лидера Си Цзиньпина, «…в любом деле 10 % планирования — это 90 % реализации»**. Технология информационного моделирования за счет детализации всех процессов и подробнейшего планирования, предусматривающего непрерывный полный контроль (не дискретный, то есть не выборочный), делает процесс строительства понятным и предсказуемым, дает объективное представление о стоимости будущего объекта и ходе его возведения. Если раньше заказчик двигался на ощупь, теперь он ясно видит пути реализации проекта.

Как же оценить экономический эффект «излечения слепоты»? Сначала нужно определиться с показателями, на основании которых можно объективно оценивать результаты.

Критерии эффективности

Если не рассматривать очевидную экономию в результате прекращения неразберихи, воровства и нецелевого использования средств после внедрения методик информационного моделирования, оценка экономической эффективности может основываться на приведенных ниже алгоритмах.

Оптимальным способом определения эффекта применения новых технологий при строительстве какого-либо конкретного сооружения было бы сравнение с точно таким же, построенным рядом, но без инноваций. Сопоставлять два идентичных объекта, строящихся на удаленном расстоянии друг от друга, смысла нет, так как их экономические показатели будут заведомо разные, а уникальный объект сравнивать просто не с чем. Поэтому очевидно, что эффективность лучше было бы оценивать применительно не к объекту строительства, а к себестоимости конкретных видов работ той или иной строительной компании. Однако здесь необходимо учитывать, что подрядчики не заинтересованы в обнародовании объективной себестоимости своих работ, а значит, экономический эффект будет скрытым. Стало быть, главным поддающимся измерению результатом применения технологий информационного моделирования является интенсификация строительного производства, то есть сокращение сроков реализации проекта. Бесспорно, этот фактор всегда приводит к уменьшению издержек, поэтому даже если не высчитывать денежный эквивалент эффективности ускорения строительства, сама величина экономии времени позволяет понять порядок сбереженных средств (у каждой компании будут разные значения, так как стоимость ресурсов во времени у всех разная).

Несмотря на то, что по известным причинам компании, получившие выгоду от применения новых технологий, не желают раскрывать свои конкурентные преимущества, выбранный нами критерий (временной) достаточно информативен и является простым и понятным. В подтверждение этого довода рассмотрим конкретные примеры.

Пример первый

Членами Рабочей группы по внедрению BIM & IPD-технологий при Белорусском академическом центре московского отделения Международной академии архитектуры (БААрх/МААМ) в качестве эксперимента был внедрен без применения сложных программных средств пооперационный метод работы на локальном участке прокладки системы водопровода на объекте «Строительство корпуса гостиницы «Виктория» с паркингом по пр-ту Победителей, 59 в г. Минске».

В итоге была отмечена значительная финансовая экономия. В несколько раз увеличилась выработка строителей, переведенных на работу по нарядам. Звено из двух человек за две недели выполнило объем, который бригада из пяти человек успевает сделать за месяц. Данный метод вызвал одобрение и поддержку работников, несмотря на ихпервоначальный скепсис и некоторое сопротивление.

Пример второй

В развитие предыдущего эксперимента белорусской компанией «Киберсистема» были применены элементы адаптированной к российским условиям технологии информационного моделирования и интегрированной цифровой системы менеджмента строительства. На базе ООО «СК Профинтер» (крупного субподрядчика строящегося ЖК «Спасский мост») внедрена система управления проектом и логистикой поставок.

С помощью сквозной информационной системы на основе BIM-модели одного раздела объекта (фасадов и окон) было организовано полное взаимодействие участников и логистика по всему жизненному циклу раздела — от архитектора, производителей фасадных материалов, проектировщиков и инженеров производственно-технического отдела (ПТО), через программы учета и склад до строительной площадки и передачи в эксплуатацию готовых фасадов (рис. 1–3).

 

26 февраля 2015 г. на строительной площадке жилого  микрорайона «Спасский мост» представителями Рабочей группы при МААМ по внедрению BIM & IPD, а также ООО «Киберсистема», ООО «СКПрофинтер» и  ГК «Гефесткапитал» была  организована  презентация информационных  строительных  терминалов как составной части единой структуры строительного проекта с элементами BIM-технологий. На презентации  присутствовали  главный архитектор  РАН,  президент МААМ академик  Ю. П. Платонов, академик МААМ, руководитель ЗАО «АРХ К.П.» А. П. Карпов, представители управляющей компании, генподрядчика, а также пресса и кинодокументалисты.

Апробация трехмерной модели инженерных коммуникаций

Академик Ю. П. Платонов (на фото второй справа) с членами группы внедрения информационной системы

Д. П. Куликовский демонстрирует на терминале удобство работы с информационной моделью

 

Проведены следующие работы:

• развернут вычислительный ресурс (Сервер проекта), с помощью которого все участники и весь документооборот проекта объединяются в единую информационную систему;
• на Сервере проекта открыто необходимое количество виртуальных рабочих мест и «древо папок», с разграничением прав доступа. Размещена папка «база информационно-насыщенных элементов», разработан интерфейс и другие надстройки, определен перечень программ и оборудования, обеспечивающих автоматизацию и надежность доступа;
• разработаны в электронной форме шаблоны всех необходимых таблиц, журналов и других документов для последующего использования в документообороте и размещения на Сервере (ведомость выделенных ресурсов, бланк оформления заявки на материалы, файл логистики, внешняя и внутренняя формы учета в программах 1С и т.д.);
• проведено обучение проектировщиков созданию виртуальных элементов, работе с динамическими блоками, приписанными свойствами, а также приемам 3D-моделирования в программе AutoCAD;
• закуплены и созданы необходимые модули для программ проектирования и планирования, дающие возможность работать с информационной моделью объекта (автоматическое составление спецификации, выгрузка данных таблиц из AutoCAD в MS Project и обратно и т.д.). Проведено обучение проектировщиков умению применять эти программные модули;
• специалисты ПТО и прорабы обучены проектному подходу, принципам планирования с использованием информационной модели объекта, генерированию индивидуальных производственных заданий, работе с программным обеспечением (MS Project, Primavera и др.);
• установлены программные модули на рабочих местах инженеров ПТО и прорабов;
• начато создание Регламента документооборота при проектировании и строительстве. Этот документ является обязательным для всех специалистов компании, в нем прописываются все процедуры по взаимодействию подразделений, подробно излагаются действия каждого должностного лица (вплоть до рядового строителя) в той или иной ситуации, в том числе аварийной;
• проведена ревизия комплектности исходно-разрешительной документации (ИРД) по проекту. Уточнены первоначальные данные (при помощи беспилотного аппарата проведены дополнительные фотограмметрические измерения (рис. 4–6), сделан запрос недостающих документов и согласований);
• в программе складского учета (1С) открыты дополнительные учетные базы, регистрирующие все новые материалы конкретного проекта;
• утверждена Инструкция по формированию заявки на подбор оборудования и материалов, в соответствии с которой проектный отдел составляет первичный перечень материалов и передает его в отдел снабжения через Сервер проекта согласно установленной процедуре;
• утвержден Порядок присвоения внутреннего артикула учета материально-технических ценностей;
• проведено обучение сотрудников отдела снабжения порядку наполнения Сервера базой данных виртуальных элементов, являющихся точными копиями реальных изделий с подробными их характеристиками;
• под руководством специалистов ООО «Киберсистема» проектировщики компании создали модель объекта (рис. 7–9) с использованием виртуальных элементов с приписанными свойствами (технические характеристики, производитель, артикул, стоимость и т.д.), находящихся в базе Сервера. При этом был использован подход разумной достаточности для конкретной задачи: чтобы не моделировать весь объект (за что генеральный подрядчик не платил), часть моделей изготавливалась в формате 2D, то есть в плоскости. Только самые сложные системы и участки (инженерные коммуникации и соединительные углы фасадов) моделировались в 3D. Благодаря тому, что формат позволяет наполнить любую составляющую модели (обычную точку, слой или линию, представляющие собой необходимый проектировщику элемент) огромным количеством информации, плоскостные модели с применением блоков-маркеров также содержат исчерпывающие данные;
• в процессе выполнения проекта составлялись логистические планы движения материалов на объекте (графики и таблицы), а также определялись точки хранения материалов (постоянные, временные, операционные);
• на стройплощадке установлены информационные терминалы (средство безбумажного документооборота и прямой связи с проектировщиком), которые позволяют показать суть возникшей проблемы с помощью фотографического или видеоизображения конфликтного участка. Данные терминалы используются также для учета поступлений материалов и оборудования на объект — все накладные снабжены QR-кодом, при считывании которого на проходной информация о поступивших на площадку товарно-материальных ценностях немедленно передается в прорабскую и бухгалтерию.

По мере готовности частей модели производственно-технический отдел заказчика под руководством специалистов компании «Киберсистема» и при непосредственном контакте с прорабом и проектировщиками получает захватки*** согласно детализированному перечню работ.

 

Рис. 1. Схема взаимодействия в режиме удаленного доступа

Рис. 2. Применение информационных терминалов в логистике

Рис. 3. Информационная структура проекта

Многие проектировщики даже не подозревают о возможности создания полноценной, наполненной исчерпывающей информацией 3D-модели в AutoCAD. Между тем, это программное обеспечение изначально создавалось для трехмерного моделирования в машиностроении, и только в строительстве его применяли в качестве электронной чертежной доски. Благодаря использованию AutoCAD было сэкономлено время на обучение (в связи с популярностью программы) и немалые деньги, которые пришлось бы потратить на новые BIM-программы, позиционируемые как «специальные». Иными словами, для подавляющего большинства отечественных проектных и строительных компаний открывается возможность с минимальными затратами изготавливать трехмерные проекты на основе информационно насыщенной графики в формате dwg, соответствующие всем возможным текущим и перспективным требованиям к BIM-проектам.

Рис. 4. Управление беспилотным аппаратом при фотограмметрической съемке объекта

Рис. 5. Обработка фотограмметрической информации

 

Рис. 6. Расстановка контрольных точек и выявление отклонений от проектных показателей (точность ± 2 см)

 

Рис. 7. 3D-модели сантехнических систем в программе AutoCAD

 

Далее, получив список готовых производственных заданий и используя специальные надстройки для программ планирования, прораб на месте автоматически генерирует один или несколько нарядов, заполняя лишь поле «Ф.И.О. исполнителя». После принятия выполненных объемов задания подписываются и являются основанием для оплаты работ. Наряд с отметкой об исполнении попадает в бухгалтерию, где учитывается в общей системе учета и начисления заработной платы.

Производственно-техническим отделом также проводится нормирование труда по факту выполнения нарядов. Все отработанные в процессе внедрения процедуры заносятся в Регламент, который в процессе реализации проекта постоянно пополняется, уточняется и развивается.

Таким образом, опережающее планирование сделало возможным заранее видеть ежедневную потребность в ресурсах (трудовых, финансовых, материально-технических), позволило в 2–3 раза интенсифицировать работу и в 1,5–2 раза снизить себестоимость проведения конкретных операций. Эти показатели были достигнуты несмотря на то, что генеральный подрядчик данного проекта в применении технологии не участвовал, из-за чего была крайне высока степень неопределенности. Так как внедрение производилось со стороны одного из субподрядчиков, и управление всей стройплощадкой было невозможно, графики работ приходилось постоянно корректировать в реальном времени в зависимости от текущей ситуации (неожиданное пересечение фронта работ с новыми смежниками, перенос точек складирования, бытового городка, занятость крана и многое другое). Технология показала исключительную устойчивость к изменениям окружающей среды и жизнеспособность в неблагоприятных организационных условиях ведения работ. При использовании технологии со стороны заказчика или генерального подрядчика время выполнения отдельных операций возможно снизить в 5–10 раз, а сроки возведения всего объекта — на 30–40 % (в зависимости от характеристик конкретного проекта).

В настоящее время эксперимент продолжается.

Пример третий

В отдельных случаях эффект от применения технологий информационного моделирования проявляется очень наглядно и выражается в конкретных денежных суммах. Чаще всего это происходит, когда есть возможность сравнить показатели «до» и «после».

Одной из московских компаний, активно развивающей BIM-технологии, был реализован следующий кейс: девелопер осуществляет типовую застройку микрорайона эконом-класса. Существуют жесткие ограничения по себестоимости строительства. При застройке остался участок сложной геометрии, на котором необходимо разместить нетиповой дом с магазином, обеспечив максимальное количество продаваемых площадей.

 

Рис. 8. 2D-модель раскроя фасада и оконных блоков, достаточная для обеспечения интенсивного производственного процесса на участке

 

Рис. 9. Информационно насыщенный графический элемент (ИНГ-элемент) и его свойства в AutoCAD

 

Рис. 10. Уточнение геометрии здания

 

Проект, предложенный генпроектировщиком комплекса не удовлетворял инвестора по технико-экономическим показателям. Для анализа разработанного проекта и поиска возможностей увеличения его инвестиционной отдачи была привлечена команда специалистов в области BIM-технологий.

Исследования показали, что проектировщик столкнулся с существенными инсоляционными ограничениями, был выявлен потенциал улучшения инвестиционных характеристик проекта. Для его реализации принято решение о применении инструментов информационного моделирования.

BIM-компания взялась выполнить проектирование и строительство дома. С использованием специализированного программного обеспечения были проведены следующие работы:

• анализ плотной застройки соседних зданий с позиции инсоляции в стесненных условиях;
• создание трехмерной BIMинсо л яционной « горки» с привязкой к площадке строительства;
• утверждение новой формы здания (фасадов), максимально вписанной в граничные условия инсоляционной «горки»;
• утверждение планировки площадей, имеющих максимальную инвестиционную привлекательность, а также цокольного этажа;
• точная подгонка геометрии здания (рис. 10);
• вариантное проектирование планировочных решений (рис. 11) под существующие ограничения инсоляционной «горки», формы здания, плотности застройки и т.д.;
• передача физических объемов из Navisworks в DINклассификатор Excel (рис. 12);
• проведение совещаний с инвестором, «BIM-прогулки». На встречах с заказчиком по поводу утверждения и согласования архитектурных решений удобно использовать ракурсы трехмерной BIM-модели (рис. 13);
• вариантное проектирование, доработка декоративных решений фасадов (рис. 14);
• проектирование внутренних инженерных сетей, прокладываемых в стесненных условиях (рис. 15). Детально проработанная модель является аргументом для удешевления контракта на выполнение работ, так как при использовании визуализации отпадает необходимость закладывать в стоимость «риски на непонятность»;
• разрезание объекта на захватки (1 уровень);
• определение последовательности заливки конструкций;
• формирование модели согласно технологии монтажа (2 уровень) и контрактования. Дифференцированы стоимостьвертикальных и горизонтальных конструкций монолита и фундаментов исходя из цены одного кубометра бетона. В монолите выделены вертикальные и горизонтальные элементы, которые являются производственными единицами (захватками);
• взаимодействие проектировщиков и строителей. Оптимизационные решения, направленные на снижение трудоемкости изготовления и монтажа, принятые на площадке строительства, становятся доступными для проектировщиков в среде общих данных. Исключено время, затраченное проектировщиком на оформление рабочей документации перед ее согласованием с монтажником;
• раскладка сложных узлов армирования (рис. 16). Модели наиболее трудновыполнимых узлов обсуждались на совещаниях с монтажниками;
• разработана структура среды общих данных;
• отлажен процесс координации разделов проекта в среде общих данных.

 

Рис. 11. Зонирование помещений      

Рис. 12. Выгрузка данных в DIN-классификатор Excel

 

Рис. 13. Использование трехмерных моделей будущих зданий для выбора архитектурных решений (так называемые «BIM-прогулки»)

Рис. 14. Вариантное проектирование фасадов            

Рис. 15. Модель внутренних коммуникаций

Рис. 16. Моделирование узлов армирования

 

Использование инструментов информационного моделирования в данном проекте показало значительное ускорение процессов согласования и отработки проектных изменений. Сроки возведения дома не противоречат общему графику строительства комплекса. Выгоду от применения BIM-технологий получили все участники процесса: и инвесторы, и проектировщики, и строители.

Тщательное рациональное проектирование позволило увеличить этажность и площадь застройки. Геометрия и планировка здания вписаны в границы участка и учитывают требования инсоляции. При этом себестоимость строительства осталась на уровне типовых домов благодаря постоянному контролю вносимых изменений, стоимости контрактов и бюджета проекта.

Как видно из приведенных таблиц, чистый дисконтированный доход проекта увеличился почти в два раза. При этом количество

«замораживаемых» средств инвестора практически не изменилось и составило порядка 50 миллионов рублей, так как дальнейшее финансирование проекта за счет продаж начинается с нулевой отметки здания.

 

 

Инвестиционная эффективность перепроектирования

Сравнительные технические показатели проекта

Показатель

Первоначальный проект

Окончательный проект

Изменение

Общая площадь территории, м2

3120

5527

2407

Площадь застройки, м2

800

1159

359

Общая площадь квартир, м2

1450

3200

1750

Площадь торговых помещений, м2

760

840

80

Площадь технических помещений, м2

—

200

200

Средняя стоимость строительства одного квадратного метра продаваемой площади 30000 руб.
Средняя цена продажи одного квадратного метра жилья 90000 руб.
Средняя цена продажи одного квадратного метра торговой площади 60000 руб.
Ставка дисконтирования для проекта 30 %
Срок продажи квартир 6 мес.

Сравнительные стоимостные показатели проекта

Инвестиционный анализ

Первоначальный проект

Окончательный проект

Изменение

Стоимость строительства, руб.

66300000

121200000

54900000

Общая сумма реализации всех квартир, руб.

130500000

288000000

157500000

Общая сумма реализации торговых площа- дей, руб.

45600000

50400000

4800000

Чистый дисконтированный доход, руб.

85550478

170601259

85050781

  

Результаты внедрения

Обычно BIM-технологии воспринимаются как нечто дорогое, непростое и подходящее только для крупных и сложных проектов, которое совсем не скоро получит в России распространение. Однако первые эксперименты по внедрению инструментов информационного моделирования и интегрированного выполнения проектов относительно небольших объемов строительства жилья показали существенную эффективность таких подходов и возможность их применения на любом этапе строительства (начиная с проектирования, заканчивая монтажом), при любой схеме финансирования (бюджет, государственно-частное партнерство, кредитование), на любом уровне управления (заказчик, генеральный подрядчик, субподрядчик), используя любое программное обеспечение и формат обмена данными (Revit,AutoCAD 3D или другие CAD-программы, MS Project). На практике было доказано, что использование уже существующего в конкретных проектно-строительных компаниях программного обеспечения может значительно снизить для небольших и средних компаний стоимость внедрения новых подходов к проектированию и управлению инвестиционно-строительным процессом.

Получение существенного экономического эффекта даже на небольших проектах девелопмента позволяет предположить, что BIMтехнологии, дополненные методиками Lean Construction и IPD, скоро станут реальностью строительной отрасли (даже без государственного регулирования).

Отметим еще ряд важных обстоятельств. Внедрение технологии на локальном участке, улучшающее производительность одного из отделов, влечет за собой необходимость перестройки работы всей компании и, в конечном счете,— ее контрагентов. Иначе говоря, ограничения системы выходят даже за пределы отдельной отрасли.

Как только обучаем моделированию проектировщиков, начинаем создавать цифровые элементы и получаем информационную модель объекта — появляется потребность в переподготовке специалистов производственно-технического отдела и прорабов. Тут же возникает необходимость вмешаться в организацию поставок, логистику, доработать систему учета товарно-материальных ценностей и взаимодействия с поставщиками в плане обеспечения легитимности информации. При этом нужно создавать новые учетные базы и регламент документооборота, организовывать информационную структуру проекта, обучать сотрудников работе в программе-планировщике и многое-многое другое.

Также встает вопрос ведения электронных строительных журналов (производства работ, входного контроля и приемки материальных ценностей, инструктажей и т. д.). При существующем положении вещей прорабу придется наряду с бумажными (прошнурованными и переплетенными) заполнять электронные журналы, хранящиеся на Сервере проекта. Оптимально было бы контролирующим органам проверять их в онлайн-режиме, но для этого необходимо внести изменения в нормативные акты и провести соответствующее обучение экспертов****.

Применение нового подхода в строительстве столкнулось и с некоторыми проблемами:

• техническими, которые находят свое решение или путем использования существующих программно-аппаратных средств, или с помощью разработки нового программного продукта (не было ни одного случая, чтобы искомое решение не было найдено);
• концептуальными, заключающимися в отсутствии тезауруса/ словаря (описывающего вопросы обеспечения легитимности информации и достоверной оценки экономических, технических процессов, их регламентирования), а также в недостатке нормативной базы, четких критериев и формулировок: что такое модель, из чего она состоит, какие функции выполняет и какую информацию должна содержать, какие процессы должны быть предусмотрены при реализации проекта и т.п.

Определение всех фундаментальных понятий и идеологии дальнейшего развития будет сформировано на пилотных проектах. По результатам их реализации будет утвержден перечень данных, обязательных к включению в информационный обмен, внутренние и межгосударственные стандарты самой системы моделирования.

Накопленный опыт некоторых стран (Германии, США, Китая) показывает, что осуществление масштабных инфраструктурных проектов позволяет государствам выходить из рецессии и снижать уровень безработицы. Такая политика поддерживает экономику в условиях кризиса и неопределенности цен на ресурсы.

Интегрированная технология управления инвестиционно-строительными процессами, частью которой является информационная платформа (сервер управления), связанная с библиотеками элементов, геоинформационными сервисами и базами данных, позволит значительно интенсифицировать проектирование и строительство, снизить риски и издержки, обеспечив интересы и отдельных вкладчиков, и государства как крупнейшего инвестора.

Непрерывный контроль производственных процессов, основанный на детализированной информационной модели, позволяет в кратчайшие сроки проектировать и возводить объекты капитального строительства любой сложности, а также обеспечивает высокое качество работ и эксплуатационных характеристик построенных сооружений. За счет гибкости управления трудовыми ресурсами (как высококлассными специалистами, так и низкоквалифицированной рабочей силой) многократно повышается производительность труда и производственная дисциплина, обеспечивается занятость местного населения, а также мобильность трудовых ресурсов.

 

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи:

В. С. Егорова, директора Центра внедренческихи образовательных программ по информационному моделированию в архитектуре и строительстве ГИПРОНИИ РАН, члена Комитета инновационных технологий НОСТРОЙ

А. И. Паршина, члена Комитета инновационных технологий НОСТРОЙ, профессора Международной академии архитектуры, отделение в Москве (МААМ/IAAM)

А. В. Лазебного, профессора Международной академии архитектуры, отделение в Москве (МААМ/ IAAM)

И. Ю. Рыбинкина, руководителя направленияпроектированиякомпании Аcceleration 

 

* Куликовский Д. П. Информационное моделирование // Технологии Интеллектуального Строительства.— 2015.— № 2.— С. 45–53.
** Брилев С. Си Цзиньпин: Китай научится у России организации Игр [Электронный ресурс] // URL: ]]>http://www.vesti.ru/doc.html?id=1263681]]>.
*** Захватка — производственное задание на один день.
**** К началу 2015 года во исполнение поручений Минстроя РФ Мосгосэкспертизой при непосредственном участии экспертов Рабочей группы при МААМ и НП «Интеллектуальное строительство» (объединяющего высокотехнологичные компании отрасли) было проведено обучение специалистов и произведены первые экспертные оценки электронной трехмерной проектной документации.