Информационное моделирование

Текущий спад в российской строительной отрасли лишь отчасти обусловлен внешними неблагоприятными факторами (падением цен на нефть, международными санкциями и т. д.). Воздействие кризисных явлений проявлялось бы существенно легче, если бы производительность труда строителей была хотя бы сопоставима с производительностью труда отечественной промышленности в целом. По оценкам аналитиков, в строительном секторе России производительность труда сегодня составляет около 21 % относительно соответствующего уровня США и 33 % относительно уровня Швеции.

Российские строительные компании остро нуждаются в повышении рентабельности, уровень которой по причине низкой производственной культуры близок к нулю. Достичь этого в современных условиях, когда исчерпаны возможности экстенсивного развития, допустимо только через увеличение эффективности использования имеющихся ресурсов, интенсификацию процессов строительства и повышение производительности труда. Иными словами, бизнес в условиях дороговизны кредитных ресурсов и снижения покупательной способности должен научиться зарабатывать на обороте, а не за счет высокой маржи.

С этой задачей невозможно справиться без научного подхода к решению прикладных управленческих и технических задач, но отечественная наука также находится в глубоком системном кризисе, выражающемся в отсутствии путей социализации и практического применения научных наработок. Изобретение — техническое, административное, финансовое — ничего не стоит без его социализации. Необходимо сделать так, чтобы открытие было подхвачено экономикой и обществом: новый продукт сначала вписывается в социум, становится востребованным и известным, а затем находит широкое распространение в стране и за ее пределами как готовый экономически эффективный образец (паттерн). Следовательно, необходимо связать науку и реальное строительство с помощью системных управленческих решений, свежих подходов к внедрению технологий и научных разработок (методик организации проектно-строительного производства, системы мониторинга процессов и менеджмента качества и многих других), а также автоматизации и координации взаимодействий всех участников и создания единой информационной среды строительства.

В последние годы на мировом рынке (в США, Великобритании, Японии, Китае) активно применяются соответствующие решения, способные преобразить всю инвестиционно-строительную деятельность — это BIM & IPD-технологии (англ. Building Information Modeling & Integrated Project Delivery — информационное моделирование зданий и интегрированное выполнение проекта), позволяющие:

• значительно сократить издержки и сроки проектирования и строительства;

• заранее узнать характеристики объекта и точную его стоимость;

• обеспечить строго целевое использование средств;

• осуществлять полный и исчерпывающий контроль процесса реализации проекта;

• обеспечить высокое качество проектирования и производства работ.

Мировая архитектурно-строительная отрасль динамично переходит на BIM-технологии: проектирование уже сейчас повсеместно проводится в 3D. Сначала трехмерный проект насыщается данными. Таким образом формируется информационная модель, с помощью которой затем осуществляется координация и управление всеми ресурсами, строительством и эксплуатацией.

В настоящее время в США и Великобритании крупнейшие государственные строительные и инфраструктурные проекты реализуются только через информационное моделирование. Органы законодательной власти этих стран определили значения системы BIM как соответствующие государственным стратегическим интересам, разработаны соответствующие национальные стандарты, методики и нормы. Китай также узаконил обязательность применения информационного моделирования при  выполнении государственного заказа в крупнейшем мегаполисе страны — Шанхае.

В России до недавнего времени BIM-технологии обсуждались лишь в довольно узком кругу специалистов САПР-отрасли, на специализированных форумах, где споры шли о самой возможности реализации в стране этих принципов проектирования (о том, что BIM — это не только и не столько проектирование, на тот момент речи не шло). В феврале 2013 года при МААМ (отделении Международной академии архитектуры в Москве) по инициативе главного архитектора РАН, президента МААМ, народного архитектора СССР, академика Ю.П. Платонова организована и аккредитована рабочая группа для внедрения в архитектурно-строительную практику Российской Федерации и Единого экономического пространства современных высокотехнологичных методов организации проектно-строительного производства — информационного моделирования зданий (BIM) и интегрированного выполнения проекта (IPD), охватывающих инвестиционно-экономическое планирование, архитектурно-инженерное проектирование, процессы строительного производства, последующую эксплуатацию объектов.

С появлением этой рабочей группы, объединившей специалистов разных направлений (О. И. Пакидов, М. К. Король, В. В. Талапов, А. В. Лазебный, А. И. Паршин, Д. П. Куликовский и многие другие), деятельность по популяризации информационного моделирования в России приобрела системный характер. Это позволило провести масштабное изучение зарубежного опыта применения данных технологий, проанализировать первые отечественные BIM-проекты и проблемы, возникшие при их практической реализации.

BIM в России. Первые результаты

В США и Европе знакомство с инженерным BIM & IPD-подходом в строительной индустрии начался на десять лет раньше, чем у нас. Некоторые страны Восточной Азии (Китай, Япония, Южная Корея) также вперед нас подключились к технологической гонке и уже достигли определенных успехов (впрочем, сильно преувеличенных рекламной шумихой). Работая на российском рынке, подрядчики из Южной Кореи, США и Китая вошли в совместные с российскими компаниями проекты с готовыми решениями. Многие отечественные компании, естественно, стали проявлять интерес к этим технологиям, позволяющим сократить сроки и издержки, повысить управляемость и предсказуемость проекта в течение всего жизненного цикла — от замысла и проектирования до эксплуатации и утилизации. Некоторые холдинги выделили ресурсы для закупки готовых зарубежных программ, так как отечественных предложений на тот момент не существовало.

Первый опыт применения BIM & IPD-технологий в России, Беларуси и Украине показал, что всю полноту информационного моделирования невозможно свести к конкретному программному продукту. Программы пишутся для автоматизации существующих бизнес-процессов, а пытаться подстроить свою деятельность под какое-либо программное решение непродуктивно. Сегодня уже существует программное обеспечение для автоматизации любой деятельности, поэтому имеет смысл сосредоточиться именно на самом процессе проектирования и строительства, на взаимоотношениях его участников и нормативной базе.

Зарубежные продукты, созданные под чужую систему взаимосвязей субъектов строительства и чужие стандарты, хороши для компаний, работающих по этим стандартам, в отличие от подавляющего большинства отечественных фирм. Несмотря на создание нескольких тщательно проработанных проектов, дальше по цепочке жизненного цикла — к строителям и в эксплуатацию — технология не пошла.

В этих «идеальных», оторванных от исполнителей проектах нет привязки к отечественным стандартам, имеющимся возможностям и ресурсам наших строителей, поэтому они были обречены играть роль красивой картинки, а ценнейшая информация, содержащаяся в модели, остается невостребованной. То есть мы оказались перед выбором: подстраивать под импортные программы российскую нормативную базу либо адаптировать саму технологию к нашим условиям. По мнению многих экспертов рабочей группы, необходимо вникнуть в суть вопроса — задуматься о том, как использовать BIM-продукты в наших условиях, какие элементы этих технологий необходимо адаптировать, а какие оставить без изменений.

Остро вопрос о гармонизации доставшихся нам от СССР стандартов с европейскими нормами и регламентами стоит уже на протяжении последнего десятка лет. Но эта задача так и не была выполнена из-за несоответствия стандартов Европы нашим условиям и традициям.

В Советском Союзе, современной России и СНГ были и есть свои подходы к комплексному проектированию строительных объектов, своя научная база — системотехника строительства и кибернетические системы управления (в каждом проектном институте имелись свои вычислительные системы, которые активно использовались при проектировании). Принимаемые в СССР СНиПы не были сугубо техническими нормами и правилами, они содержали также правовые нормы и организационные методики. Эти нормы транслировались по всем странам, где Советский Союз вел строительство, были признаны наиболее передовыми для того времени (и применяются до сих пор). По словам президента Национального объединения изыскателей и проектировщиков М. М. Посохина, Китай до сих пор работает по советским СНиПам.

 

Строительство Шанхайской башни

Несмотря на 70-процентное заимствование строительных норм из советских, в КНР не стоят на месте — в стране ведется масштабная работа по адаптации к национальным условиям и обогащению собственным опытом советских и западных технологий. Таким образом китайская строительная отрасль добивается феноменальных результатов. В качестве убедительных примеров можно привести успешно реализуемый сложнейший проект Shanghai Tower (Шанхайская башня) или возведенное за 19 дней 57-этажное здание Mini Sky City в городе Чанша провинции Хунань.

Небоскреб Mini Sky City в городе Чанша

Проанализировав зарубежный опыт, можно сделать однозначный вывод: необходимо развивать отечественные наработки, признанные в мире и доказавшие свою эффективность, и обогащать их мировой практикой, а не только лишь импортировать программное обеспечение. Настало время на основе полученных данных, отечественного и иностранного опыта приступить к этапу адаптации и внедрения информационного моделирования и интегрированного исполнения проекта в архитектурно-строительную практику России и стран СНГ с учетом национальных особенностей.

Дальнейшее развитие

Чтобы понять, как адаптировать к нашим задачам наработки иностранных коллег и поставить четкие задачи, нужна своя национальная экспертиза, опирающаяся на серьезную научную базу. Необходимо связать экспертные оценки с национальными стандартами и отечественными разработками в информационно-технологической сфере. Осуществить это возможно путем организации взаимодействия всех субъектов строительного процесса на основе Сервера управления проектами — составной части региональной информационной Платформы, концепция и прототипы которой разработаны в рамках рабочей группы при МААМ. Платформа позволит объединить всех участников создания информационной модели здания, а затем и его строителей, тем самым добиться согласованности всех действий для выполнения сложных пилотных проектов. Окончательная структура Сервера, сформированная в результате реализации экспериментального проекта, будет представлять собой новый стандарт информационного моделирования и организации проектно-строительного производства.

Юридические аспекты

Эффективные инвестиционные и управленческие решения могут приниматься только на основе достоверных и проверенных данных, доступных для анализа. Использование неточной информации ведет к срыву сроков исполнения проекта и огромным финансовым потерям, что регулярно и происходит.

Сервер, обеспечивающий управление проектами/ресурсами, явит собой современную модель информационного взаимодействия всех субъектов строительства, так как его структура автоматически форматирует их работу. Компании – источники информации (проектировщики, поставщики, строители и другие) подключаются к Серверу/проектному офису не всем организационным составом (часто крайне неэффективным), а только отдельными своими ресурсами, представленными в необходимом формате (стандарте Сервера). Такой тип взаимной связи позволяет не переносить организационную непродуктивность компании на Сервер, а наоборот — предоставляет подключившейся организации уже отлаженную наилучшим образом структурную матрицу (паттерн), что станет мощным фактором распространения новых стандартов.

Взаимодействие субъектов строительства

Взаимосвязь пользователей Сервера инициируется заключением интегрированного договора (наподобие западного CONSENSUS DOCS 300). С самого начала ведущая роль в принятии решений, планировании и координации должна принадлежать руководителю проекта, так как именно на стадии принятия концептуальных конструктивных решений закладываются основные экономические и технологические характеристики объекта строительства (рис. 3).

В разрезе всего жизненного цикла объекта продолжительность процесса строительства составляет 1 % срока эксплуатации, а на проектирование затрачивается 3 % времени строительства. Но именно неверно поставленная на этапе проектирования задача и ошибка ценой в один рубль выливается в 250 рублей убытков при строительстве и эксплуатации. Выбор поставщика и производителя товара осуществляется после формирования проектировщиком технических заданий, затем между всеми участниками заключаются договоры о финансовом управлении через систему Единого расчетного счета* на Сервере, и дальнейшая детализация проекта осуществляется с участием поставщика – источника информации. Все стороны реализации проекта из ситуации конфликта интересов и борьбы за ресурсы переходят к взаимовыгодному сотрудничеству, обеспеченному заранее заключенными интеграционными договорами.

Реализация управления поставками

Производители и поставщики строительных материалов, конструкций, инженерного оборудования и услуг, размещающие свою информацию на Сервере, должны отвечать за ее достоверность. Преимущество получают субъекты, готовые предоставлять проектным организациям и другим потребителям сведения о своей продукции и услугах в виде информационно-насыщенных графических элементов (ИНГ-элементов), используемых на всех стадиях жизненного цикла товара (от изготовления до эксплуатации и утилизации) и состоящих как из 3D-графики с проиписанными свойствами изделия, так и из отдельных информационных блоков (рис. 4), наглядно представляющих товар, услугу и готовых к внесению в проект (тем самым снижается трудоемкость проектирования).

Такой прием значительно упрощает подбор оборудования и составление смет. Благодаря автоматизации извлечения любой необходимой информации о продукте ускоряется и упрощается процесс формирования цены, выставления счета и продажи без серьезных затрат со стороны поставщика. Всё, что от него требуется, это обеспечить в срок поставку продукции и актуальность ее технических характеристик и стоимости. Подбор, работа с заказчиками, консультации и сопровождение осуществляются на Сервере, где формирование окончательной стоимости происходит автоматически.

При перемещении товара в пределах системы вся информация о нем синхронно переносится и уточняется, пополняясь дополнительными сведениями (о перевозчике, проектировщике, требуемых ресурсах для монтажа, базовой сметной стоимости работ, плановом сервисе и т. д.). Благодаря этому легитимность и актуальность каждой позиции подтверждается неразрывной связью с производителем (источником информации), что также исключает возможность поставки контрафактной продукции.

Сервер позволяет автоматизировать складской и бухгалтерский учет, имеет функцию автоматического подсчета текущей стоимости товаров производителя согласно информационной модели объекта.

Пути внедрения государственной системы управления ресурсами и организация сетевой децентрализованной структуры
1) Изменение нормативной документации на государственном уровне.
Путь дорогой и шоковый — сломать существующую систему директивными методами очень трудно.
2) Запуск локальных задач с последующим их объединением.
Постепенный и требующий сравнительно небольших единовременных затрат. Предполагается исполнение отдельных проектов, с постепенным их объединением по мере накопления.

  Задачи Сервера управления проектами

• Переход от слабоуправляемого состояния к эффективной системе управления ресурсами
• Управление стандартами
• Поддержка легитимности информации
• Обеспечение гарантий исполнения проекта в срок и в рамках бюджета
• Обеспечение всех договорных отношений

Новая роль архитектора и проектировщика

Одной из важнейших проблем, решаемых при взаимодействии через Сервер управления, является отсутствие связи архитектора и проектировщика со строительством, их влияния на ход исполнения проекта, разрушение системы прав и обязанностей, отчего происходит искажение изначального творческого замысла автора.

В настоящее время в России роль архитекторов и проектных организаций в инвестиционно-строительном процессе сильно недооценена. В результате, умаление роли проектировщика приводит к неадекватной авторскому и творческому вкладу оплате его труда. У нас доля заработка архитекторов и проектировщиков ограничивается 1,5–3 % в общем объеме финансирования проекта (против 10–12 % за рубежом). Этого недостаточно для развития отечественной архитектуры.

Увеличить финансирование архитектурно-проектных организаций можно только повысив их значимость в управлении реализацией проекта и принятии оперативных решений инженерных задач на стройплощадке, не ограничивая полномочий авторским надзором, а сделав мозговым центром строительства.

Для оптимального исполнения замысла проектировщика строителям нужен не столько концептуальный проект, сколько конкретный список необходимых ресурсов и детализированный перечень производственных заданий, связанных графиком и системой непрерывного пооперационного контроля.

Классический бумажный проект не соответствует современным требованиям заказчика и строителей. Более того, идет процесс деградации качества проектной документации — строители не в состоянии работать с ней в условиях интенсивного производства. Архитектурно-проектные организации должны производить такие проекты, которые снимут со строителей несвойственные им функции по принятию конструктивных и инженерных решений на стройке. Таким требованиям соответствует только информационная 3D-модель, содержащая информацию и о процессе возведения объекта, и о применяемых технологиях. Она является источником достоверных и проверенных данных, доступных для анализа и принятия эффективных решений по взаимодействию всех субъектов процесса в соответствии с поставленной задачей и зоной ответственности каждого.

Изготовление модели из информационно-насыщенных графических элементов, предоставляемых поставщиком наравне с материалами, и взаимодействие через Сервер позволят снизить трудоемкость проектирования до 70% и отнести основные затраты на моделирование к стоимости поставки и строительно-монтажных работ. Естественно, цифровая модель объекта капитального строительства (BIM) имеет также и собственную стоимость, но несмотря на это, согласно зарубежному опыту, при использовании BIM-технологий, снижение издержек достигает: 30% — на этапе проектирования, 40% — на этапе строительства и 5% на этапе эксплуатации  (самый существенный вклад в экономику расчета, исходя из десятилетий сроков эксплуатации).

Проблема тендерных торгов

Информационная платформа поможет решить и вопросы осуществления закупок и поставки материалов и оборудования на площадку. Существующая практика проведения тендерных торгов не удовлетворяет требованиям интенсификации производства и обеспечения качества поставок. Основная причина — демпинг на торгах, так как сейчас главным критерием отбора поставщиков является наименьшая цена. Это влечет за собой риски задержек, ведь поставщики, давшие наименьшую цену, экономят на логистике, складах, других расходах и часто не в состоянии обеспечить свои обязательства в срок, не говоря уже о должном качестве продукции. Иногда потери на стройплощадке, вызванные перебоями в снабжении материалами и их ненадлежащим качеством, превышают саму стоимость этих материалов.

Интересен американский опыт организации закупок по госзаказу. В частности, существует мощная организация GSA — U.S. General Services Administration, которая сертифицирует поставщиков и вносит их в базу данных компаний, закупки у которых освобождены от процедуры тендерных торгов. Иными словами, если поставщик имеет сертификат, то государственные организации могут приобретать его продукцию без торгов. Такая система позволяет значительно снизить издержки и накладные расходы, ускорить процесс закупок и поставок, централизованно отобрать самых надежных поставщиков и контролировать их действия. Необходимо заметить, что такой сертификат для компаний является очень престижным, и они делают всё возможное, чтобы его не потерять.

Серьезной причиной проблем в строительстве, является то, что в настоящее время отечественное законодательство запрещает указание в проектной документации конкретных поставщиков и производителей. Тендеры проводятся на основе неполной информации об объекте поставки и его характеристиках, что приводит к несоответствию свойств закупленного материала и оборудования показателям, изначально запроектированным инженерами.

Для грамотного планирования производственного процесса и точного соответствия реального объекта проектным решениям необходимо, чтобы проектировщик оперировал вполне конкретными материалами и оборудованием, указывая их в проекте, это позволит заблаговременно планировать процессы закупки, поставки и монтажа. При такой системе торги на выбор поставщика могут проводиться не в момент, когда материал уже требуется на стройплощадке, а еще на этапе проектирования.

Выбор подрядчика

Всё сказанное выше о процедурах выбора поставщиков в еще большей мере относится к процессу выбора подрядчиков. Ведь назначая наименьшую цену, зачастую ниже себестоимости работ, подрядчик рассчитывает на то, что «коней на переправе не меняют», и он сможет всеми правдами и неправдами увеличить изначальную сумму контракта. На примере банкротства крупнейших российских строительных компаний, участвовавших в подготовке сочинских Олимпийских игр, видна несостоятельность такого подхода. Выходя на тендер без тщательной проработки проектных решений и подписавшись на минимальную сумму контракта, компании не смогли учесть всех рисков, дополнительных объемов работ и расходов, связанных с недостаточной детализацией проектов.

Применяя технологию информационного моделирования на ранних этапах реализации проекта и опираясь на существующие нормативы, подрядчики смогли бы быстро оценить потенциальные опасности и свои возможности, получили бы инструмент опережающего планирования и мониторинга ситуации. В дальнейшем, из заложенных в модель усредненных нормативов, применяя методики бережливого строительства Lean Construction*, можно определить реальную производительность по каждой операции и внести в модель уточненные внутренние нормативы, учитывающие возросшую производительность труда и современные технологии.

Подводя итог сказанному, можно утверждать, что необходимо рассмотреть вопрос введения в тендерную документацию требования обязательного информационного моделирования объектов госзаказа для подрядчиков. Здесь важно осознавать отличие информационной модели от концептуального 3D-проектирования, при котором трехмерный проект не наполняется информацией (о необходимых ресурсах, элементах, технологиях, планах производства работ, снабжения и финансирования, логистических точках и т. д.) и является по сути лишь красивой визуализацией проекта. Подрядчики, также как и поставщики, должны отбираться еще на стадии принятия концептуальных решений, и моделирование должно осуществляться с привязкой к ресурсам, оборудованию и возможностям конкретного подрядчика. Это позволит избежать многих рисков, оптимально адаптировать план работ и значительно интенсифицировать строительство.

 

Автор благодарит за помощь в подборе материалов:
А. И. Паршина, директора ООО «КИБЕРСИСТЕМА», профессора Международной академии архитектуры, отделение в Москве (МААМ/IAAM)
В. С. Егорова, члена Комитета инновационных технологий НОСТРОЙ, директора ООО «Пирс-Консалт»